[发明专利]一种可使异步电机直接启动的装置及方法

说明书

本发明属于机械传动领域，一种可使异步电机直接启动的装置，其中耦合机构包括耦合输入组件和耦合输出组件，所述主电机通过电动机轴连接耦合输入组件，负载通过负载轴连接耦合输出组件，所述启动辅助电机通过转动装置与耦合输入组件动力连接；在主电机启动之前，耦合机构中的耦合输入组件和耦合输出组件处于分离状态，在接受到主电机的启动信号后，启动辅助电机驱动耦合输入组件以及主电机的转子达到额定转速后，耦合机构调节耦合输入组件和耦合输出组件耦合，使主电机与负载建立耦合关系。本装置可有效抑制异步电机的启动电流，还可以降低电机对前端电源容量的需求。另外，本发明还提出一种可使异步电机直接启动的方法。

技术领域

本发明属于机械传动领域，特别是可使异步电机直接启动的装置及方法。

背景技术

异步电机结构简单，运行稳定，是目前应用最为广泛的电机。但异步电机在启动时定子绕组的启动电流往往是其额定电流的6～7倍，若异步电机直接启动，有可能造成前端电源的过流、欠压保护等，即使为了避免前端电源保护而将前端电源容量提升至异步电机功率的4倍以上，电机直接启动还是会造成局域电网的电压降，严重影响周边用电设备的稳定运行。因此通常容量较大的电机要采用降压启动、软起动或变频启动，使电机的启动电流得到限制。

降压启动包括Y-Δ变换启动、自耦变压器启动、串电阻启动等几种形式，是通过改变电机定子绕组的接线形式来降低电机启动时的供电电压，进而减小电机的启动电流。

软起动是利用电力电子技术限制电机供电电压的上升速度，实际上也是一种降压启动，可以用来减小电机启动过程中启动电流对电网的冲击。

变频启动也是利用电力电子技术发展起来的控制技术，其可以通过改变电机供电电压及供电频率来使电机一直工作在合理的区间，可以在有效降低电机启动电流的同时不削弱电机的起动转矩，在近些年得到了广泛的应用。

降压启动包括Y-Δ变换启动、自耦变压器启动、串电阻启动等几种形式，尽管可以有效的降低电机的启动电流，但是同时也降低了电机的启动转矩，使得电机不能带载启动，在一些经常带载启动的场合受到限制。

软起动是利用电力电子技术限制电机供电电压的上升速度，实际上也是一种降压启动，可以用来减小电机启动过程中启动电流对电网的冲击，但软起动器自身损耗较大，长期运行的可靠性也要低于机械开关。

变频启动也是利用电力电子技术发展起来的控制技术，其可以通过改变电机供电电压及供电频率来使电机一直工作在合理的区间，可以在有效降低电机启动电流的同时不削弱电机的起动转矩，在近些年得到了广泛的应用。但大功率变频器及高压变频器价格昂贵，电子器件在变频器内部采用串联的形式分摊高压，一旦有一个器件出现损坏或开关同步率稍差，设备将会出现故障，不能继续工作。而变频器的专业性极强，出现故障后需要技术人员到现场进行维修，耗费大量的人力物力。

可以看出，尽管实现原理不同，但现有技术在启动异步电机时都是采用降压的手段来实现电机启动电流的限制，各自的优缺点也较为明显。

异步电机采用降压启动的根本原因在于定子绕组额定供电频率是50Hz，根据电机级数的不同，定子绕组产生的气隙旋转磁场同步转速常在600r/min～3000r/min之间。而电机在启动瞬间，转子转速为0，此时电机的转差率为1，电机对电网呈现极小的短路阻抗，仅为电机稳态阻抗的14％～25％，电机的启动电流可达额定电流的4-7倍，对电网造成极大的冲击，严重时会导致同一电网内其余设备降压停机。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种可使异步电机直接启动的装置，有效抑制异步电机的启动电流，还可以降低电机对前端电源容量的需求。另外，本发明还提出一种可使异步电机直接启动的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：