大功率电机分级启动运行的方法和装置与流程

本发明涉及大功率电机分级启动运行的方法和装置。

背景技术：

当前大功率电机启动时因启动电流是额定电流的5-8倍，过大的起动电流造成电网电压显著下降影响同一电网其它设备的运行，还会使电流保护过高而跳闸失电。直接起动还会引起机械设备受损变形等，大功率电机多数情况不允许直接启动。电机的启动方式有：降压启动，自耦变压器起动器启动，电阻式启动等，都不能满足大功率电机的启动和运行。

当前大功率电机采用的启动运行方式是变频电源起动，当起动时变频电源以1赫兹起步，电压也是最低值，当变频电源提高频率电压随之升高，转速也在增加，当变频调至50赫兹时电机转速达到额定值，这种由变频电源起动性能较好，主要是大功率变频电源价格高昂，在起动运行时会给电网带来谐波以及对周围环境的电磁幅射影响。维修成本高，故障多，需要专业人员维护，给使用带来了高额的成本。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供大功率电机分级启动运行的方法和装置，通过可直接启动的多个中小功率电机顺次直接启动，以达到大功率电机的相同力矩、转速和功率的方法，以解决现有大功率电机启动运行所存在的价格高昂和缺陷问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：所述的大功率电机分级启动的方法是是采用多个与大功率电机相同转矩的中小功率电机的分级起动，使总输出的转矩与大功率电机的转矩相同。所述的大功率电机分级启动的多个中小功率电机的转速之和与大功率电机的转速相同。

本发明技术特征是：所述的第一个电机可采用内转子电机，也可以采用外转子电机将定子固定在机座上，电机输出轴连接第二级外转子电机的外壳体转动，转速为n1，第二级外转子电机的绕组是由继电环供电使内转子转动，转速为n2，在第一级转速基础上的第二级的内转子输出轴的转速为n1+n2，，所述的第二级外转子电机输出轴连接第三级外转子电机。第三级外转子电机绕组由继电环供电，内转子电机转速为n3，在一、二级转速的基础上使第三级外转子电机的总输出轴转速为n1+n2+n3。如上，多个电机的分级启动，其转速是所有单个电机转速之和，以达到需要的转速。

本发明所述的大功率电机的分级启动的电机连接方式：由第一级电机输出轴通过连轴器同心垂直连接第二级外转子的外壳体，第一级电机和第二级电机之间由支撑架支撑，第二级内转子的输出轴通过连轴器和支撑架连接第三级外转子的外壳体，第三级内转子的输出轴由支撑架及轴承支撑输出转矩，同样方法可连接多级电机输出转矩。

本发明所述的大功率电机分级启动的电机，所述的每个电机相对前一级电机是软启动的传动方式，第一级电机由星三角开关装置启动也可以采用其它启动方式，第二级外转子电机的绕组是通过继电环由第二个开关装置供电。当第二级电机输出轴转速达到第一级电机转速n1加第二级电机转速n2之和即n1+n2时，启动第三个开关装置通过继电环给第三级外转子电机供电，第三级电机的输出轴的转速是三个电机的转速之和即n1+n2+n3。所述的第一级电机、第二级电机与第三级电机可采用手动开关，也可由时间继电器分别启动电源开关实现自动化控制。

本发明所述的大功率电机分级启动的结构方式也可以是第一级内转子电机输出轴通过皮带轮或同步轮与第二级外转子电机外壳体的皮带轮连接，第二级外转子电机输出轴上的皮带轮连接第三级外转子电机、同样方法可连接多个电机。

本发明所述的大功率电机分级启动的结构方式还可以是第一级电机输出轴同心垂直连接第二级外转子转动，第二级电机输出轴装有皮带轮通过皮带或同步带连接第三级外转子电机输出轴同心垂直连接第四级外转子电机输出转矩，同样的方法可连接多个电机。

综上所述的本发明的大功率电机是由至少两个以上可直接启动的中小功率电机连接输出转矩的，每个中小功率电机的输出转矩相同、转速低，每个电机的功率小，所需要的启动电流也小，因此，多个电机的分级启动通过转速叠加达到所需要的转速，不但减少了对电网的起动电流的冲击，而且每个电机是软起动，对负载设备的运行提供良好平稳性能，本发明具有结构简单，造价低廉，运行成本低的特点。

本发明专利所应用领域有冶金、采矿、建材、石化、供排水、及水泵、压风机、球磨机等大功率电机的起动和运行。

附图说明

图1为本发明的大功率电机的分级启动方法和装置的第一实施例的示意图；

图2为本发明的大功率电机的分级启动方法和装置的第二实施例的示意图；

图3为本发明的大功率电机的分级启动方法和装置的第三实施例示意图；

图4为本发明的大功率电机的分级启动方法和装置的单个电机的星三角自动启动电路示意图；

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的大功率电机的分级启动方法和装置结构及其作用原理作进一步说明：

实施例1：

如图1所示：大功率电机分级启动是与其相同转矩的电机1、外转子电机2、外转子电机3通过连轴器、继电环、支撑架连接组成的。所述的电机1输出轴13通过连轴器7与外转子电机2的电机轴14同心垂直连接，电机1由输出轴13连轴器7电机轴14通过支撑架9、轴承17与电机2的外壳连接，电机1的转速n1与电机2的外壳转速同步，电机2通过继电环5供电时电机2的内转子的转速为n2，输出轴15相对于电机1的转速为n1+n2，电机2的输出轴15穿过支撑架10通过连轴器8和电机3的电机轴16与电机3的外壳体连接并转速同步，电机3的绕组由继电环6供电，电机3的内转子的转速为n3，电机3的输出轴12的转速为n1+n2+n3，通过3个电机的分级直接启动可获得大功率电机的相同转速、转矩和功率，本实施例的电机启动如图1所示：可以通过手动操作电源开关100通过电缆105给电机1供电，当电机1与电机2外壳体的转速相等时，手动操作电源开关101通过继电环5给电机2绕组通电，当外转子2输出轴的转速与电机3的外壳转速相等时，手动操作102电源开关通过继电环6给电机3的绕组供电，使电机3输出转矩。

上述的大功率电机分级启动的方法，在分级启动时第一级电机1输出轴分别通过单向轴承连接电机2、电机3，当电机2、电机3内转子电机不供电时总输出轴12的转速与n1电机的转速相同为n1，当电机1与电机2供电时，总输出轴12的转速为n1+n2，当电机1、电机2和电机3全部供电时，总输出轴的转速为n1+n2+n3。

本实施例电机的启动如图1所示，电机1通过电源开关100供电时，电机2和电机3可以通过时间继电器103及时间继电器104按顺序分别启动，实现电机分级启动的自动化控制。

实施例2：

如图2所示：大功率分级启动的电机由与其相同转矩的电机1、电机2、电机3组成，电机1由电源开关100供电，电机1的输出轴13通过皮带轮18、传送带20、皮带轮19连接电机2的电机轴15，电机轴15与电机2的外壳相连接，电机1的输出轴13的转速n1与电机2的外壳转速同步，电机2由电源开关101通过继电环5给电机2的绕组供电，内转子2的转速为n2，外转子电机2的输出轴21的转速为n1+n2，外转子电机2的输出轴21通过皮带轮22传送带23皮带轮24与电机轴25相连接，电机轴25连接电机3的外壳并与电机2输出轴21的转速相同步，由电源开关102通过继电环6给电机3的绕组供电，电机3的内转子的转速为n3，外转子电机3的电机输出轴12输出的转速为n1+n2+n3。

也可以通过时间继电器103及时间继电器104按顺序分别启动，实现电机分级启动的自动化控制。

本实施例2的电机启动如图2所示，可以通过手动操作电源开关，

实施例3：

如图3所示：大功率分级启动的电机是由大功率的转矩相同的4个电机组成的，内转子电机1、外转子电机2、电机3、电机4。

所述的电机1的输出轴13通过连轴器7与外转子电机2的电机轴14同心垂直连接，电机轴14与电机2的外壳连接，电机1的转速n1与电机2的外壳转速同步。电机2通过继电环5供电时外转子电机2，其内转子转速为n2，外转子电机2的输出轴15相对于电机1的转速为n1+n2，外转子电机2的电机轴15通过皮带轮18、传送带20、皮带轮19与外转子电机3的电机轴16相连接并同步转动。当电源开关给继电环6供电使电机3外壳体转动，转速为n1+n2+n3。外转子3的外壳体所连接的电机轴17通过连轴器20与外转子电机4的外壳体连接轴21连接，并同步运转。电源开关通过继电环22给外转子电机4的绕组供电时，内转子电机转速为n4，外转子4的输出轴12的总转速为n1+n2+n3+n4。

大功率分级启动的单个中小型电机启动的电源可采用星三角自动启动，电路如图4所示，电源电流通过kmy电路实现星角启动后通过延时继电器转换为kmδ电路实现星三角的自动启动。也可以采用自耦变压器起动器启动，电阻式启动等。

综上，大功率电机的分级可采用两个及两个以上可直接启动的中小功率的电机，通过上述连接的方法可以达到大功率电机相同的转矩和转速，各电机的启动实现了软启动，不会损坏设备和对电源的冲击。

应当理解的是，对本领域技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，但这些改进或变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围之内。