[发明专利]一种绕线式异步电动机同步化的无刷励磁方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种大型绕线电动机同步化运行的励磁方法及实现这种方法的装置，属于电动机辅助设备技术领域。

背景技术

大型绕线式异步电动机，在实际运行中，由于功率因数较同步机滞后，很容易消耗电网无功功率；实际运行时，人们总希望让它运行在同步状态，这样，电动机本身就不会消耗无功功率，甚至向电网回馈无功功率，因此，绕线式电动机的同步化是一项节能的好措施、好方法，对推动节能工作有积极意义。

异步电动机分为鼠笼型异步电动机和绕线型异步电动机，其本质区别是转子上鼠笼型机为浇铸铜条或铝条，靠两端端环浇铸在一起，不可按相分开，因此鼠笼型电动机不能采用传统意义上的同步化方式，即转子通励磁电流的办法来实现。而绕线式异步电动机转子绕组和定子绕组基本一样，绕组嵌入转子槽后，由滑环引出，供外部优化启动方式用，因此便于选择励磁方式实施励磁供电。所以绕线式异步电动机能实现传统意义上的用转子加励磁的方式同步化。

大型绕线式异步电动机在同步化时遇到的最大障碍是过载能力，而过载能力取决于励磁电流的大小，励磁电流的大小受转子绕组通电能力的制约，电流过大会造成转子绕组发热，温升过高，影响转子寿命，甚至直接损坏绝缘而烧毁，造成电机事故。因此，电动机的同步化后过载能力低是由于转子绕组的载流能力所决定的。目前，绕线式异步电动机同步化后的过载能力一般都会由对应的同步电动机的过载能力λ＝2～2.5降为λ＝1左右，下降十分显著。因此，绕线式异步电机同步化后一般不考虑频繁强励，这种同步化后的电动机也因此常用于风机，泵类等较稳定的负载，而少用于轧钢等冲击较大而频繁强励的负载。

不管用于什么负载同步化后励磁的电流较大值运行则是不可避免的，由于绕线式电动机的转子绕组的匝数非常有限，根本无法和相应的同步电动机的励磁绕组相提并论，因此，电动机仍需一定带载能力，就要求转子有相应的励磁磁势与之对应，强大的励磁磁势需要较多的转子励磁匝数和相应的励磁电流来保障。而在绕线式异步电动机同步化过程，通常是借用异步电机的转子绕组作为励磁绕组，因此不能再去增加励磁绕组的匝数，只有靠增大励磁电流的办法提供强大的励磁磁势，采用低匝数，大电流的励磁方式。

大电流的输送为励磁电源及输送环节提出了更高的要求。但当电流达到一定程度：电动机设计规范中认为在2000A～3000A应采用无刷方式，而无刷励磁传统上都是靠内置在电动机内部的定子励磁，转子发电的方式，即电动机内附带一台发电机的方式解决，但在异步电动机同步化的电机内部则不具备这样的先天条件。

鉴于现有技术的缺陷和解决中面临的问题，如果能在技术上提出大型绕线式异步电动机同步化的励磁新方案将是一个重要的突破，这将解决大型绕线式异步电动机同步化存在的励磁电流过小、不能内置励磁电动机等一系列难以解决的问题，为大型绕线式异步电动机同步化开辟一条新路。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够为大型绕线异步电动机的同步化供给无刷励磁电流的新的无刷励磁方法及装置。

解决上述技术问题的技术方案是：

一种绕线式异步电动机同步化的无刷励磁方法：

a.在绕线式异步电动机外设置一台励磁发电机，由励磁发电机向绕线式异步电动机提供励磁电流；

b.励磁发电机与绕线式异步电动机采用无刷连接方式连接。

一种实现上述方法的绕线式异步电动机同步化的无刷励磁装置，它由励磁发电机、轴承座和整流装置组成，励磁发电机安装在轴承座上，励磁发电机转轴和绕线式异步电动机的非负载侧转轴刚性同心相连，励磁发电机的定子上有励磁绕组，励磁发电机的转子通过整流装置与绕线式异步电动机的转子绕组相连接。

上述绕线式异步电动机同步化的无刷励磁装置，所述的励磁发电机转子绕组极数与绕线式异步电动机定子极数一致。

上述绕线式异步电动机同步化的无刷励磁装置，所述的整流装置是全波桥式整流，整流桥安装在励磁发电机的转子内。

本发明通过外置旋转发电机无刷励磁的方法和装置给同步化的绕线电动机转子绕组提供大电流电源，解决了现有的大型绕线式异步电动机在同步化时遇到的励磁电流过小的问题，保证了主电机的正常励磁。这种方法和装置采用最简单的思路和设计，解决了长期以来难以解决的问题，取得了意想不到的良好效果，为大型绕线式异步电动机同步化开辟了一条新路，必将为电力行业的节能做出贡献。

附图说明

图1是本发明的绕线式异步电动机同步化的无刷励磁装置连接示意图；

图2是励磁发电机发电输出原理图。