专利名称：一种绕线式异步电动机同步化的投励方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种将绕线式异步电动机异步启动后牵入同步运行的投励方法及装置，属电动机
背景技术：
绕线式电动机广泛应用于工业生产中，其工作方式一般是异步运行，绕线式电动机的同步运行，将改善其能耗性能并有利于电网。目前，大型绕线式电动机同步运行的方法是采用变频装置启动电动机，其做法是将电机转子三相中的任意两相短接为一端，与第三相之间加入直流电，然后变频装置从零赫兹开始增加频率，启动过程中电机一直处于同步状态。由于这种启动方式采用变频装置，因此投入很大，操作步骤也很繁琐。如果先异步启动电动机，然后牵入同步，则会降低投入，弃繁就简，但这样必然要面临如何将异步运行的绕线式电动机顺利牵入同步的难题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足、提供一种经济实用、简便易行的绕线式异步电动机同步化的投励方法及装置。
本发明所称问题是以下述技术方案实现的一种绕线式异步电动机同步化的投励方法，它先以异步方式启动电动机，使之异步启动到亚同步状态，再将一附加电阻Rf串入转子中的一相，通过检测转子电压波形，实现顺极投励，具体步骤如下a.将绕线电动机转子绕组接通异步启动装置11，定子接通电源，使电动机启动并异步运转至亚同步状态；b.将电动机转子三相中的任意两相短接为一端，并与第三相之间接入附加电阻Rf；c.检测附加电阻Rf两端电压波形；
d.当附加电阻Rf两端电压为负半周时开始加入励磁电压，并同时靠负半波和触发电路断开附加电阻Rf。
上述绕线式异步电动机同步化的投励方法，所述异步启动装置采用液体电阻软启动模式，它以液体电阻R1、R2、R3为启动电阻，所述液体电阻由液阻箱中固定电极板和移动电极板之间的电解液形成，启动后，逐渐减小移动电极板和固定电极板之间的距离，使串入电机转子回路的液体电阻逐步变小至零，使电动机运行在异步额定转速及以上。
上述绕线式异步电动机同步化的投励方法，所述附加电阻Rf的阻值为5～15Rz姆，其中，Rz为电机转子一相与其他两相并联后串联之绕组阻抗。
一种绕线式异步电动机同步化的投励装置，它由励磁电源12、晶闸管SCR、触发电路、二极管D、附加电阻Rf、异步启动装置以及接触器CJ1、CJ2组成，所述晶闸管SCR与二极管D反并联连接后，与附加电阻Rf串接后，接于励磁电源12，并同时也经接触器CJ1的常开触点连接电动机转子三相绕组，接触器CJ1的三个常开触点中有两个常开触点的一侧短接在一起；所述晶闸管SCR的控制极接触发电路，所述异步启动装置经接触器CJ2的常开触点连接电动机转子三相绕组。
上述绕线式异步电动机同步化的投励装置，所述异步启动装置由液阻箱1、固定电极板2、移动电极板组件、移动电极板驱动装置以及导电液体8组成，所述液阻箱1为绝缘材料制成的箱体；所述移动电极板组件由移动电极板9和隔离板4组成，隔离板4为竖直放置于液阻箱1内部的两块平行绝缘板，隔离板的上端由液阻箱顶板上的平行豁口伸出，移动电极板9为与两块隔离板4下端连接的长条状水平导电金属板；所述固定电极板2为与移动电极板9相隔的水平导电金属板，固定电极板设置三块，间隔配置，由螺柱3兼作固定电极板的接线端子；所述移动电极板驱动装置由齿条5、齿轮7及伺服电机6组成，齿条5下端与隔离板4的上端连接，并经齿轮7与伺服电机6构成传动关系；所述导电液体8灌装于液阻箱1内。
上述绕线式异步电动机同步化的投励装置，所述异步启动装置增设短封接触器CJ3，短封接触器CJ3的三个常开触点一端分别连接三个液体电阻R1、R2、R3，另一端短接在一起。
上述绕线式异步电动机同步化的投励装置，所述导电液体8为电解质溶液。
本发明使用时，先用异步启动装置启动电动机，使电动机异步运转于亚同步状态，再将附加电阻Rf串入转子中的一相，附加电阻Rf可维持电机转子电流，保持电机转子的转矩，并给励磁电源提供转子电压波形，励磁电源于附加电阻Rf两端电压负半周开始提供励磁电流，同时触发电路及转子负半波使晶闸管SCR截止，断开附加电阻Rf，从而实现电动机的同步运转。本发明不仅能使绕线式电动机异步启动后顺利牵入同步，而且经济实用、简便易行。
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是本发明的电原理图。
图2是液体电阻软启动装置的结构示意图。
图中各标号为1、液阻箱，2、固定电极板，3、螺柱，4、隔离板，5、齿条，6、伺服电机，7、齿轮，8、导电液体，9、移动电极板，10、减速机，11、异步启动装置，12.励磁电源，M、绕线电动机，D、二极管，SCR、晶闸管，CJ1～CJ3、接触器。
图1中，A、B、C为电源的三个相线。异步启动装置为液体电阻启动装置，触发电路的逻辑关系很容易由PLC或CPU实现。
图2中，三个螺柱3即为接线端子，分别与电动机转子的三相绕组相连接。液阻箱中注入电解液，如水、盐水等形成水电阻。通过调整电解液的浓度可以调整水电阻的阻值，合理设计水电阻R1、R2、R3的阻值，使之与电机转子电抗值相配。经试验，当水电阻阻值在1.2倍转子阻抗至1.5倍转子阻抗之间时，电机定子直接接入电网启动，启动电流可控制在额定电流以下。隔离板4除拖动移动电极板9外，还有隔离导电液体8的作用，使三块固定电极板2之间横向电流尽可能小，因此它的前后方向尺寸应尽可能大，这样可使三个水电阻R1、R2、R3基本相等，且隔离效果更好。三块固定电极板分别设置在两块隔离板4的中间和两侧，固定电极板2通过螺柱3固定在液阻箱顶板上，螺柱3兼作接线端子。
图2中，三块固定电极板2与移动电极板9之间的导电液体8所形成的三个水电阻R1、R2、R3为启动电阻，电机转子每相绕组经滑环、水电阻R1、R2、R3与移动电极板9相连。电机启动后，伺服电机6驱动齿条5，使移动电极板9与固定电极板2的距离逐渐减小，串入电机转子的水电阻也会逐渐减小，且保持了R1、R2、R3的严格一致，实现了在电机定子直接接入电网情况下，以小于额定电流的启动电流启动电机。启动结束后，短封接触器CJ3吸合，电机就可以异步运行。
本发明采用异步启动的方法启动电机，再将电机顺利牵入同步。其工作过程及原理是a.绕线电动机转子绕组接异步启动装置，定子接通电源，使电动机异步运转于亚同步状态闭合接触器CJ2，然后接通定子电源，电动机利用异步启动装置实现软启动。电机异步启动达到异步额定转速后，接触器CJ3闭合，使绕线电机转子中的三相通过滑环短接。此时，电机已运行在亚同步转速(所谓亚同步是指电机转速低于但接近于同步转速)，是牵入同步的较好时机。
b.将电动机转子三相中的任意两相短接为一端，并与第三相之间接入附加电阻Rf在电机亚同步状态下，先闭合接触器CJ1，然后断开接触器CJ2。此时，触发电路控制SCR半波全角度导通。由于晶闸管SCR与二极管D的反并联电路具有双向导电性，因而它等效于一条短接导线，可视为附加电阻Rf两端与电动机转子绕组直接连接。这样，使得转子三相中的两相短接与另一相通过Rf相连，电机处于不平衡启动状态，对转子电流有影响但不大，电动机仍可运转于亚同步状态。
c.检则附加电阻Rf两端电压波形。励磁电路从附加电阻Rf两端采集电压信号，根据该信号的极性，可判断转子电流的方向，为实现负半周顺极投励作好准备。附加电阻Rf取小值，投励检测过程中，转子三相受力不会出现严重不均，电机转速不会明显下降，这对顺利投励是非常重要的。
d.于附加电阻Rf两端电压负半周开始加入励磁电压，断开附加电阻Rf励磁电路从附加电阻Rf上获取转子感应电压信息后，于附加电阻Rf两端电压负半周开始加入励磁电压，同时，触发电路及负半波感应电压使晶闸管SCR截止。此时，二极管D加有反向电压也处于截止状态，附加电阻Rf可视为已断开，顺极投励完成。
权利要求
1.一种绕线式异步电动机同步化的投励方法，其特征是，它先以异步方式启动电动机，使之异步运转于亚同步状态，再将一附加电阻Rf串人转子中的一相与另两相短接点之间，通过检测转子电压波形，实现顺极投励，具体步骤如下a.将绕线电动机转子绕组接通异步启动装置，定子接通电源，使电动机启动并异步运转至亚同步状态；b.将电动机转子三相中的任意两相短接为一端，并与第三相之间接入附加电阻Rf；c.检测附加电阻Rf两端电压波形；d.当附加电阻Rf两端电压为负半周时开始加入励磁电压，并同时断开附加电阻Rf。
2.根据权利要求1所述绕线式异步电动机同步化的投励方法，其特征是，所述异步启动装置采用液体电阻软启动模式，它以液体电阻R1、R2、R3为启动电阻，所述液体电阻由液阻箱中固定电极板和移动电极板之间的电解液形成，启动后，逐渐减小移动电极板和固定电极板之间的距离，使串人电机转子回路的液体电阻逐步变小至零，使电动机运行在异步额定转速。
3.根据权利要求1所述绕线式异步电动机同步化的投励方法，其特征是，所述附加电阻Rf的阻值为5～15Rz欧姆，其中，Rz为电机转子一相与其他两相并联后串联之绕组阻抗。
4.一种绕线式异步电动机同步化的投励装置，其特征是，它由励磁电源12、晶闸管SCR、触发电路、二极管D、附加电阻Rf、异步启动装置以及接触器CJ1、CJ2组成，所述晶闸管SCR与二极管D反并联连接后，与附加电阻Rf串接后，接于励磁电源12，并同时也经接触器CJ1的常开触点连接电动机转子三相绕组，接触器CJ1的三个常开触点中有两个常开触点的一侧短接在一起；所述晶闸管SCR的控制极接触发电路，所述异步启动装置经接触器CJ2的常开触点连接电动机转子三相绕组。
5.根据权利要求4所述绕线式异步电动机同步化的投励装置，其特征是，所述异步启动装置由液阻箱1、固定电极板2、移动电极板组件、移动电极板驱动装置以及导电液体8组成，所述液阻箱1为绝缘材料制成的箱体；所述移动电极板组件由移动电极板9和隔离板4组成，隔离板4为竖直放置于液阻箱1内部的两块平行绝缘板，隔离板的上端由液阻箱顶板上的平行豁口伸出，移动电极板9为与两块隔离板4下端连接的长条状水平导电金属板；所述固定电极板2为与移动电极板9相隔的水平导电金属板，固定电极板设置三块，间隔配置，由螺柱3兼作固定电极板的接线端子；所述移动电极板驱动装置由齿条5、齿轮7及伺服电机6组成，齿条5下端与隔离板4的上端连接，并经齿轮7与伺服电机6构成传动关系；所述导电液体8灌装于液阻箱1内。
6.根据权利要求5所述绕线式异步电动机同步化的投励装置，其特征是，所述异步启动装置增设短封接触器CJ3，短封接触器CJ3的三个常开触点一端分别连接三个液体电阻R1、R2、R3，另一端短接在一起。
7.根据权利要求5所述绕线式异步电动机同步化的投励装置，其特征是，所述导电液体8为电解质溶液。
8.根据权利要求4或5所述绕线式异步电动机同步化的投励装置，其特征是，所述附加电阻Rf的阻值为5～15Rz欧姆，其中，Rz为电机转子一相与其他两相并联后串联之绕组阻抗。
全文摘要
一种绕线式异步电动机同步化的投励方法及装置，属电动机技术领域。其技术方案是它先以异步方式启动电动机，使之异步运转于亚同步状态，再将一附加电阻R
文档编号H02P1/50GK1909356SQ20061004813
公开日2007年2月7日 申请日期2006年8月11日 优先权日2006年8月11日
发明者杨庆申 申请人:邯郸钢铁股份有限公司