CN113992110A - 一种适用于交流电机的驱潮装置及方法 - Google Patents

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刘子冰
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Abstract

本发明提供一种适用于交流电机的驱潮装置及方法，所述驱潮装置包括：变频电源及电容。其中，变频电源的电压波形为正弦波，电压与频率均可调，变频电源上设置有输出显示，所述输出显示用于显示输出参数；电容与所述变频电源电连接，并与所述电机电连接；所述变频电源、所述电容以及所述电机构成谐振电路，通过所述谐振电路使所述电机的铁芯发热以实现驱潮。所述驱潮方法为利用所述驱潮装置对电机进行驱潮。本发明用以改善现有的驱潮方法驱潮效果不理想的问题。

Description

一种适用于交流电机的驱潮装置及方法
技术领域
本发明涉及电机驱潮领域，具体涉及一种适用于交流电机的驱潮装置及方法。
背景技术
高压大容量交流电机，例如6KV高压大容量电机，由于受天气变化的影响很大，特别是工作地点在室外工作环境恶劣，因大、小修停运时间长，绕组的绝缘材料很容易受潮。如果不进行驱潮后就投入运行，可能会引起泄露电流过大而烧坏电机的事故发生。目前对于严重受潮的大容量电机，常用的驱潮方法如下。
例如，用直流电焊机在绕组中通入直流电流，使绕组中的电阻发热，从而达到驱潮的目的。一般6KV大容量电机每个绕组的直流电阻为0.5欧姆左右，通入直流电流后发热功率＝I2×R。然而该方法的缺点如下：1、由于绕组的直流电阻较小，绕组局部加热、驱潮时间长、效果不佳。2、由于通入的直流电流较大，绕组内焊接不良时电阻较大，局部可能产生较高的温度，使绝缘损坏，严重时可能造成火灾的发生。
或者，用2-4个1000W的烤灯对定绕组进行加热烘烤方式进行驱潮。该方法的缺点如下：1、本方法只有转子抽出后，才能进行。2、加热部位不均匀，烤灯需要固定位置，加热距离过大，达不到加热的效果，加热距离过近容易局部过热损坏绝缘。3、烤灯产生的热量损耗较大，有效热能利用率不高、驱潮时间长。
或者，用大功率风扇吹，加速空气流通使潮气吹出来。该方法缺点如下：1、本方法空气环境湿度良好时才能进行，绝缘深层驱潮不彻底，效果差。2、天气环境不好时、可能会造成绕组进入灰尘污染影响安全运行。
发明内容
鉴于以上现有技术的缺点，本发明提供一种适用于交流电机的驱潮装置及方法，以改善现有的驱潮方法驱潮效果不理想的问题。
为实现上述目的及其它相关目的，本发明提供一种适用于交流电机的驱潮装置，包括：变频电源及电容。其中，变频电源的电压为正弦波，变频电源的电压与频率均可调，变频电源上设置有输出显示，所述输出显示用于显示输出参数；电容与所述变频电源电连接，并与所述电机电连接；所述变频电源、所述电容以及所述电机构成谐振电路，通过所述谐振电路使所述电机的铁芯发热以实现驱潮。所述变频电源上设置有输入电源开关、运行开关、以及输出开关。所述输出参数包括：电压、电流、有功功率、以及频率。
在本发明一实施方式中，所述电容包括串联电容，所述串联电容与所述电机串联连接。
在本发明一实施方式中，所述电机为三相交流电机，所述三相交流电机的绕组连接方式为星形接法，所述串联电容的第一端与所述变频电源的第一端电连接，所述串联电容的第二端与所述电机的第一相引线电连接，所述电机的第二相引线及第三相引线分别与所述变频电源的第二端电连接。
在本发明一实施方式中，所述电机为三相交流电机，所述三相交流电机的绕组连接方式为三角形接法，所述串联电容的第一端与所述变频电源的第一端电连接，所述串联电容的第二端与所述电机的第一相引线电连接，所述电机的第二相引线与所述变频电源的第二端电连接。
在本发明一实施方式中，所述电容包括并联电容，所述并联电容与所述电机并联连接。
在本发明一实施方式中，所述电机为三相交流电机，所述三相交流电机的绕组连接方式为星形接法，所述并联电容的第一端与所述电机的第一相引线电连接，所述并联电容的第二端分别与所述电机的第二相引线及第三相引线电连接，所述并联电容的第一端与所述变频电源的第一端电连接，所述并联电容的第二端与所述变频电源的第二端电连接。
在本发明一实施方式中，所述电机为三相交流电机，所述三相交流电机的绕组连接方式为三角形接法，所述并联电容的第一端与所述电机的第一相引线电连接，所述并联电容的第二端与所述电机的第二相引线电连接，所述并联电容的第一端与所述变频电源的第一端电连接，所述并联电容的第二端与所述变频电源的第二端电连接。
在本发明一实施方式中，所述电容包括串联电容与并联电容，所述串联电容与所述电机串联连接，所述并联电容与所述电机并联连接，所述谐振电路保持欠补偿状态。
在本发明一实施方式中，所述电机为三相交流电机，所述三相交流电机的绕组连接方式为星形接法，所述串联电容的第一端与所述变频电源的第一端电连接，所述串联电容的第二端与所述电机的第一相引线电连接，所述电机的第二相引线及第三相引线分别与所述变频电源的第二端电连接；所述并联电容的第一端与所述电机的第一相引线电连接，所述并联电容的第二端分别与所述电机的第二相引线及第三相引线电连接。
在本发明一实施方式中，所述电机为三相交流电机，所述三相交流电机的绕组连接方式为三角形接法，所述串联电容的第一端与所述变频电源的第一端电连接，所述串联电容的第二端与所述电机的第一相引线电连接，所述电机的第二相引线与所述变频电源的第二端电连接；所述并联电容的第一端与所述电机的第一相引线电连接，所述并联电容的第二端与所述电机的第二相引线电连接。
在本发明还提供一种利用所述装置实现的方法，包括步骤：获取电机的接线端及电机的相关参数；以所述电机的相关参数为依据，确定电机与电容的连接关系，并按照所述连接关系对变频电源、电容以及电机的接线端进行电连接；获取所述电机的相关温度初始值；接通所述变频电源的输入电源，启动所述变频电源，调整所述变频电源输出参数使输出参数值为初始值，闭合所述变频电源的输出开关；将所述变频电源的电压值调整为起步电压值，调节所述变频电源的输出频率直至输出频率符合频率设定条件，再增大所述变频电源的输出电压直至输出电压符合电压设定条件，对所述电机进行驱潮；获取所述电机相关温度的温升值，判断所述温升值是否超过设定阈值；当所述温升值符合设定阈值时，继续对所述电机进行驱潮直至所述电机的绝缘电阻达标。
在本发明一实施方式中，电压初始值为零、电流初始值为零、有功功率初始值为零、频率初始值为50HZ。
在本发明一实施方式中，继续对所述电机进行驱潮直至所述电机的绝缘电阻达标的步骤之后还包括：调整所述变频电源的输出参数使输出参数值为初始值；断开所述变频电源的输出开关、关闭所述变频电源、断开所述变频电源的输入电源；将所述驱潮装置自所述电机上拆除，恢复所述电机的正常接线。
在本发明一实施方式中，所述连接关系为并联、串联或串并联。
本发明适用于交流电机的驱潮装置，通过变频电源、电容及电机构成谐振电路，利用谐振电路在电机的铁芯产生的磁滞和涡流损耗使铁芯发热，从而达到驱潮的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为星形接法下的串联谐振电路；
图2为三角形接法下的串联谐振电路；
图3为星形接法下的并联谐振电路；
图4为三角形接法下的并联谐振电路；
图5为星形接法下的串并联谐振电路；
图6为三角形接法下的串并联谐振电路；
图7为谐振电路的原理图；
图8为图7对应的向量图；
图9为串并联谐振电路的等效电路图；
图10为图9对应的向量图。
元件标号说明
100、变频电源；200、电容；300、电机。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。
须知，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
请参阅图1至图6，本发明提供一种适用于交流电机的驱潮装置，包括：变频电源100及电容200。其中，变频电源100的电压与频率均可调，变频电源100上设置有输出显示，所述输出显示用于显示输出参数；电容200与所述变频电源100电连接，并与所述电机300电连接；所述变频电源100、所述电容200以及所述电机300构成谐振电路，通过所述谐振电路使所述电机300的铁芯发热以实现驱潮。所述变频电源上设置有输入电源开关、运行开关、以及输出开关。所述输出参数包括：电压、电流、有功功率、以及频率。
所述变频电源的输出电源为：三相380V+15％(或220V+15％)；额定输出功率为：不小于8KVA、有功功率分辨率0.01千瓦；额定输出电压为：0-800伏特且连续可调，显示分辨率0.1伏；额定输出电流为：400伏以上不小于10安、400伏及以下不小于20安。显示分辨率0.01安；输出频率为：40-800赫兹且连续可调，显示分辨率0.1赫兹；输出电压、电流波形为正弦波、电压波形失真度不超过1.5％(额定电压和频率下)。变频电源的输出电压和电流，不得大于电机的额定电压和额定电流。
在本发明一实施方式中，所述变频电源上设置有停止以及带电工作指示灯，其中停止指示灯为绿色，带电工作指示灯为红色。
变频电源的噪音等级小于60分贝、输出参数显示方式为LED数码管或精确度不小于0.5级的指针表计等。变频电源上还设置有短路保护、过载保护、过、欠压保护、功率元件过热保护等。
在本发明一实施方式中，所述电容200包括串联电容，所述串联电容与所述电机300串联连接。
请参阅图1，在本发明一实施方式中，所述电机为三相交流电机，所述三相交流电机的绕组连接方式为星形接法，所述串联电容的第一端与所述变频电源的第一端电连接，所述串联电容的第二端与所述电机的第一相引线电连接，所述电机的第二相引线及第三相引线分别与所述变频电源的第二端电连接。
请参阅图2，在本发明一实施方式中，所述电机为三相交流电机，所述三相交流电机的绕组连接方式为三角形接法，所述串联电容的第一端与所述变频电源的第一端电连接，所述串联电容的第二端与所述电机的第一相引线电连接，所述电机的第二相引线与所述变频电源的第二端电连接。
在本发明一实施方式中，所述电容200包括并联电容，所述并联电容与所述电机300并联连接。
请参阅图3，在本发明一实施方式中，所述电机为三相交流电机，所述三相交流电机的绕组连接方式为星形接法，所述并联电容的第一端与所述电机的第一相引线电连接，所述并联电容的第二端分别与所述电机的第二相引线及第三相引线电连接，所述并联电容的第一端与所述变频电源的第一端电连接，所述并联电容的第二端与所述变频电源的第二端电连接。
请参阅图4，在本发明一实施方式中，所述电机为三相交流电机，所述三相交流电机的绕组连接方式为三角形接法，所述并联电容的第一端与所述电机的第一相引线电连接，所述并联电容的第二端与所述电机的第二相引线电连接，所述并联电容的第一端与所述变频电源的第一端电连接，所述并联电容的第二端与所述变频电源的第二端电连接。
在本发明一实施方式中，所述电容200包括串联电容与并联电容，所述串联电容与所述电机300串联连接，所述并联电容与所述电机300并联连接，所述谐振电路保持欠补偿状态。
请参阅图5，在本发明一实施方式中，所述电机为三相交流电机，所述三相交流电机的绕组连接方式为星形接法，所述串联电容的第一端与所述变频电源的第一端电连接，所述串联电容的第二端与所述电机的第一相引线电连接，所述电机的第二相引线及第三相引线分别与所述变频电源的第二端电连接；所述并联电容的第一端与所述电机的第一相引线电连接，所述并联电容的第二端分别与所述电机的第二相引线及第三相引线电连接。
请参阅图6，在本发明一实施方式中，所述电机为三相交流电机，所述三相交流电机的绕组连接方式为三角形接法，所述串联电容的第一端与所述变频电源的第一端电连接，所述串联电容的第二端与所述电机的第一相引线电连接，所述电机的第二相引线与所述变频电源的第二端电连接；所述并联电容的第一端与所述电机的第一相引线电连接，所述并联电容的第二端与所述电机的第二相引线电连接。
在图1至图6中，A B C分别代表电机的三相引线，L N分别代表变频电源的两端，。其中，图1-6中的对应关系为：A为电机的第一相引线，B为电机的第三相引线、C为电机的第二相引线，L为变频电源的第一端，N为变频电源的第二端。需要说明的是，上述对应关系只是为了更好的了解技术方案，并不是起到限定作用。即A B C与三相引线之间的对应关系、LN与变频电源两端的对应关系不局限于图中所示，可以为任意一种一一对应关系。L还代表火线，N代表零线，但N并不接地而是悬空。此外，L1、L2、L3为电机的三相绕组电感；C1为串联电容器、C2为并联电容器；R1、R2、R3为绕组和铁芯的等效电阻，R为综合等效电阻。串、并联谐振电容器额定电压以不低于3000伏，谐振电流不低于50安。
以电容包括串联电容和并联电容为例，不论三相绕组是星形接法还是三角形接法，发生串联谐振时，都可以等效为电阻、电感和串联电容器的串联电路，其原理图如图7所示，向量图如图4所示。当发生谐振时，其谐振频率为：
Figure BDA0003381519970000081
其等效电路图如图9所示，向量图如图10所示。
在本发明还提供一种利用上述装置实现的方法，包括步骤：获取电机的接线端及电机的相关参数；以所述电机的相关参数为依据，确定电机与电容的连接关系，并按照所述连接关系对变频电源、电容以及电机的接线端进行电连接；获取所述电机的相关温度初始值；接通所述变频电源的输入电源(闭合输入电源开关)，启动所述变频电源(闭合运行开关)，调整所述变频电源输出参数使输出参数值为初始值，闭合所述变频电源的输出开关；将所述变频电源的电压值调整为起步电压值，调节所述变频电源的输出频率直至输出频率符合频率设定条件，再增大所述变频电源的输出电压直至输出电压符合电压设定条件，对所述电机进行驱潮；获取所述电机相关温度的温升值，判断所述温升值是否超过设定阈值；当所述温升值未超过设定阈值时，继续对所述电机进行驱潮直至所述电机的绝缘电阻达标；当温升值超过设定阈值时，停止驱潮。
电机的接线端用于连接电容或变频电源。电机的相关参数包括电感值。
频率的设定条件可以为使谐振电路为纯阻性回路时的频率，或者适当放宽限定条件，例如根据电容的连接方式(串联、并联、或串并联)确定其参考参数，比如当电容为串联电容时，频率的设定条件为输出显示电流为最大值，当电容为并联电容时，频率的设定条件为输出显示电流为最小值。
电压设定条件可以为在U1 U2 U3均不超过允许值的前提下电压越大越好，其中，U1的允许值为变频电源的额定电压，U2的允许值为串联电容的额定电压，U3的允许值为电机的两相之间的额定电压。一般该电压值低于等于100V。
起步电压值为一个较低的电压值，例如为20V。
温升值的设定阈值可根据不同的电机型号、容量、绝缘材料的等级而不同。例如为B级绝缘材料；最大温升国标规定不得超过80度，我们一般选取温升20度至50度为宜(如果环境温度是20度是，铁芯和绕组温度设定为40至70度)。
在本发明一实施方式中，电压初始值为零、电流初始值为零、有功功率初始值为零、频率初始值为50HZ。
在本发明一实施方式中，继续对所述电机进行驱潮直至所述电机的绝缘电阻达标的步骤包括：断开变频电源的输出开关，测量电机的绝缘电阻，当绝缘电阻的阻值达标时，则进行下一步骤，否则开启变频电源的输出开关，继续驱潮。达标是指达到规定标准。
在本发明一实施方式中，继续对所述电机进行驱潮直至所述电机的绝缘电阻达标的步骤之后还包括：调整所述变频电源的输出参数使输出参数值为初始值；断开所述变频电源的输出开关、关闭所述变频电源、断开所述变频电源的输入电源；将所述驱潮装置自所述电机上拆除，恢复所述电机的正常接线。
在本发明一实施方式中，所述连接关系为并联、串联或串并联。
在本发明一实施方式中，在获取电机的接线端及电机的相关参数的步骤之前还包括，获取操作权限。所述操作权限包括：符合安全规定、取得工作票。
以某电压站为例，具体的方法流程为：
1、首先确认设备位置，电机已停电并做好安全措施，已办理工作票。
2、本工作不得少于两人作业。
3、测量电机直流电阻三相对称平衡和绝缘电阻低于允许值，判断电机确已受潮。
4、以星形接法为例，将电机绕组三相引线，任意一相作为输入端，其他两相短接作为输出端，在其两端并联一个测量电压表U3和电容器C2(C2数值根据电机绕组电感量及施加频率确定。确保其呈现感性)，
5、再串联接入一个电容器C1，形成串并联电路，如图5、图6所示。
6、将其串并联电路，接入驱潮装置电源的两相输出端子L,N上。
7、用红外线测温仪、温度传感器等手段，检测电机的铁芯温度、绕组温度、外壳温度、环境温度、湿度等初始值。
8、送上驱潮装置输入电源开关，开启装置运行，检查输出电压、电流、有功功率为零、频率50赫兹运行。
9、合上驱潮装置的输出开关，
10、根据不同容量和电压等级的电机，在低电压下逐步调节频率，找到最佳谐振频率。再逐步升高电压，密切检测、U2、U3电压不超过允许值，变频电源装置输出电流I、电压U1不超过额定值。
11、随时检测电机的铁芯、绕组或外壳等温度(温升)不得超过允许值。
12、定期停电测量电机的绝缘电阻恢复情况，已确定驱潮效果。
13、达到预期驱潮效果后，将驱潮装置频率调整为50赫兹，输出电压、电流降为零。
14、断开驱潮装置输出开关，停止驱潮装置运行，断开驱潮装置输入电源开关。
15、拆除电机驱潮试验接线，恢复电机正常接线。
16、办理工作票终结手续，恢复电机正常运行。
本发明适用于交流电机的驱潮装置，通过变频电源、电容及电机构成谐振电路，利用谐振电路在电机的铁芯产生的磁滞和涡流损耗使铁芯发热，从而达到驱潮的目的。采用本发明所述方法对电机进行驱潮，使铁芯整体发热均匀、驱潮速度快、效率高、效果好，同时使变频电源容量小、重量轻。效率高、驱潮效果好。所以，本发明有效克服了现有技术中的一些实际问题从而有很高的利用价值和使用意义。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种适用于交流电机的驱潮装置，其特征在于，包括：
变频电源，其电压波形为正弦波，其电压与频率均可调，其上设置有输出显示，所述输出显示用于显示输出参数；
电容，与所述变频电源电连接，并与所述电机电连接；
所述变频电源、所述电容以及所述电机构成谐振电路，通过所述谐振电路使所述电机的铁芯发热以实现驱潮。
2.根据权利要求1所述的适用于交流电机的驱潮装置，其特征在于，所述电容包括串联电容，所述串联电容与所述电机串联连接。
3.根据权利要求2所述的适用于交流电机的驱潮装置，其特征在于，所述电机为三相交流电机，所述三相交流电机的绕组连接方式为星形接法，所述串联电容的第一端与所述变频电源的第一端电连接，所述串联电容的第二端与所述电机的第一相引线电连接，所述电机的第二相引线及第三相引线分别与所述变频电源的第二端电连接。
4.根据权利要求2所述的适用于交流电机的驱潮装置，其特征在于，所述电机为三相交流电机，所述三相交流电机的绕组连接方式为三角形接法，所述串联电容的第一端与所述变频电源的第一端电连接，所述串联电容的第二端与所述电机的第一相引线电连接，所述电机的第二相引线与所述变频电源的第二端电连接。
5.根据权利要求1所述的适用于交流电机的驱潮装置，其特征在于，所述电容包括并联电容，所述并联电容与所述电机并联连接。
6.根据权利要求1所述的适用于交流电机的驱潮装置，其特征在于，所述电容包括串联电容与并联电容，所述串联电容与所述电机串联连接，所述并联电容与所述电机并联连接。
7.根据权利要求6所述的适用于交流电机的驱潮装置，其特征在于，所述电机为三相交流电机，所述三相交流电机的绕组连接方式为星形接法，所述串联电容的第一端与所述变频电源的第一端电连接，所述串联电容的第二端与所述电机的第一相引线电连接，所述电机的第二相引线及第三相引线分别与所述变频电源的第二端电连接；所述并联电容的第一端与所述电机的第一相引线电连接，所述并联电容的第二端分别与所述电机的第二相引线及第三相引线电连接。
8.根据权利要求6所述的适用于交流电机的驱潮装置，其特征在于，所述电机为三相交流电机，所述三相交流电机的绕组连接方式为三角形接法，所述串联电容的第一端与所述变频电源的第一端电连接，所述串联电容的第二端与所述电机的第一相引线电连接，所述电机的第二相引线与所述变频电源的第二端电连接；所述并联电容的第一端与所述电机的第一相引线电连接，所述并联电容的第二端与所述电机的第二相引线电连接。
9.一种利用权利要求1-8任一所述装置实现的方法，其特征在于，包括步骤：
获取电机的接线端及电机的相关参数；
以所述电机的相关参数为依据，确定电机与电容的连接关系，并按照所述连接关系对变频电源、电容以及电机的接线端进行电连接；
获取所述电机的相关温度初始值；
接通所述变频电源的输入电源，启动所述变频电源，调整所述变频电源输出参数使输出参数值为初始值，闭合所述变频电源的输出开关；
将所述变频电源的电压值调整为起步电压值，调节所述变频电源的输出频率直至输出频率符合频率设定条件，再增大所述变频电源的输出电压直至输出电压符合电压设定条件，对所述电机进行驱潮；
获取所述电机相关温度的温升值，判断所述温升值是否超过设定阈值；
当所述温升值符合设定阈值时，继续对所述电机进行驱潮直至所述电机的绝缘电阻达标。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述连接关系为并联、串联或串并联。
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