專利名稱：特殊交流電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種特殊交流電機(jī)，使多臺電機(jī)拖動功率自動平衡，可以使用高 等級的電壓，還能根據(jù)負(fù)荷的變化靈活增加或減小電機(jī)數(shù)量來調(diào)整拖動功率。
背景技術(shù)：
目前工業(yè)上大量使用交流電機(jī)，經(jīng)常采用多臺電機(jī)來傳遞牽引力的工作方式，其 優(yōu)點(diǎn)是牽引力大、運(yùn)輸量大等。多臺電機(jī)在使用過程中，因每臺電機(jī)輸出功率不平衡，經(jīng)常 發(fā)生一臺電機(jī)處于滿載或超載狀態(tài)，而其他電機(jī)處于輕載或空載狀態(tài)，造成超載的電機(jī)燒毀。多臺電機(jī)在使用一臺開關(guān)控制的情況下，開關(guān)無法檢測出每臺電機(jī)的實(shí)際工作電 流，只能按電機(jī)的額定電流之和進(jìn)行整定保護(hù)，實(shí)際上經(jīng)常發(fā)生一臺電機(jī)處于超載狀態(tài)而 另外電機(jī)處于輕載狀態(tài)，而實(shí)際工作電流之和并不超過多臺電機(jī)的額定電流之和，所以無 法起到保護(hù)超載電機(jī)的作用。國內(nèi)已大量應(yīng)用調(diào)速型液力偶合器來實(shí)現(xiàn)機(jī)械的軟起動與功率平衡，每臺電機(jī)都 需要一個(gè)調(diào)速型液力偶合器為其服務(wù)；當(dāng)單機(jī)功率大于500KW時(shí)，可控CST軟起動顯示出優(yōu) 越性，由于可控CST軟起動是將行星齒輪減速器的內(nèi)齒圈與濕式磨擦離合器組合而成(即 粘性傳動)，通過比例閥及控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)軟起動與功率平衡，其調(diào)節(jié)精度可達(dá)98%以上， 同樣每臺電機(jī)都需要一個(gè)可控CST軟起動為其服務(wù)。調(diào)速型液力偶合器和可控CST軟起動 價(jià)格昂貴，而且使用數(shù)量較多，第一增加投資成本，第二維護(hù)費(fèi)用很高。中小型設(shè)備一般不 予配置。多臺電機(jī)在使用過程中，負(fù)荷減小后電機(jī)功率(數(shù)量)有時(shí)并不減少，浪費(fèi)能源?，F(xiàn)用電機(jī)的電壓不允許超過其Y接法時(shí)的額定值，例如電壓為660/1140V ( A /Y接 法)的電機(jī)，不能使用3. 3KV甚至更高等級的電壓。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種特殊電機(jī)，不僅能夠自動平衡多臺電機(jī)的拖動功率，可以使 用高等級的電壓，還能根據(jù)情況靈活增加或減小電機(jī)的數(shù)量(功率)。本實(shí)用新型解決問題所采用的技術(shù)方案是提高電機(jī)繞組的電壓絕緣等級(主要 是指相間絕緣及對地絕緣)，要求與供電電壓相適應(yīng)；電機(jī)繞組的額定電壓相對于供電電 壓較低；電機(jī)接線室設(shè)置2個(gè)接線喇叭口，使用4根芯線的電線(其中含1根接地線，若電 機(jī)接線室只有1個(gè)喇叭口，電機(jī)需7根芯線的電線，其中含1根接地線；若電機(jī)的外部接地 裝置非?？煽?，只需3芯或6芯的電線即可，無接地線)；把多臺電機(jī)的繞組分相串聯(lián)連接， 末臺電機(jī)繞組可以為Y或△接法，自動平衡多臺電機(jī)的拖動功率。特殊電機(jī)拖動功率自動平衡原理多臺電機(jī)的繞組分相進(jìn)行串聯(lián)連接后，當(dāng)任意 一臺電機(jī)處于過載狀態(tài)時(shí)，勢必引起此臺電機(jī)電流升高，逼迫另外電機(jī)的電壓電流上升增 大拖動力矩并提高轉(zhuǎn)速；同時(shí)此臺電機(jī)因另外電機(jī)的電壓上升導(dǎo)致本身電壓降低，因?yàn)樽?br> 3壓器供電電壓不變，所以只好減小拖動力矩并降低轉(zhuǎn)速，來配合另外的電機(jī)處于“同步”狀 態(tài)。簡單的說，就是多臺交流電機(jī)的繞組進(jìn)行串聯(lián)連接后，每臺電機(jī)流過相同的電流，使每 臺電機(jī)的機(jī)械特性由“硬”變“軟”，自動利用電壓進(jìn)行調(diào)速，如果某種原因引起過載則多臺 電機(jī)同時(shí)過載，不會出現(xiàn)一臺電機(jī)處于過載狀態(tài)而另外電機(jī)處于輕載狀態(tài)。特殊電機(jī)使用高等級電壓的原理提高電機(jī)繞組的電壓絕緣等級，并把多臺電機(jī) 的繞組分相串聯(lián)連接后，使每臺電機(jī)單相繞組的額定電壓之和等于電源電壓的相電壓或線 電壓。以10KV供電的帶式輸送機(jī)為例利用9臺電機(jī)進(jìn)行拖動，2臺電機(jī)布置在機(jī)頭處，其余7臺電機(jī)沿途基本均勻布置 實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)驅(qū)動(這樣能大大降低膠帶的強(qiáng)度等級)，電機(jī)繞組分相串聯(lián)后，末臺電機(jī)的Y點(diǎn) 進(jìn)行短接，電機(jī)單相繞組電壓總和為6KV，分給每臺電機(jī)單相繞組的電壓為660V左右。使用 一臺開關(guān)(電氣變頻器或軟啟動)控制。電機(jī)繞組的額定線電壓為1140V，但繞組絕緣標(biāo)準(zhǔn) 要求是10KV電壓等級(主要是指相間絕緣及對地絕緣，因每臺電機(jī)單相繞組的額定工作電 壓為660V，所以匝間絕緣等級可以不變，這樣能降低特殊電機(jī)的生產(chǎn)成本)。特殊電機(jī)的絕 緣座、接線柱、安全間隙和爬電距離等也應(yīng)符合10KV電機(jī)的制造技術(shù)條件(也就是要求與 供電電壓相適應(yīng))。當(dāng)然單臺電機(jī)工作時(shí)也可以正常使用660/1140V(A/Y接法)的額定電 壓。本實(shí)用新型的有益效果是，可以自動平衡電機(jī)的拖動功率，使用高等級的電壓；負(fù) 荷變化尤其是變小后能提供多種調(diào)整電機(jī)拖動功率的方法，節(jié)約能源；使用一臺開關(guān)(變 頻器或軟啟動)可以控制多臺電機(jī)，節(jié)約投資；采用三臺開關(guān)就可以實(shí)現(xiàn)多臺電機(jī)星-三角 的同時(shí)起動；也可用于拖動功率要求變化或拖動功率要求平衡的其他場合。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明

圖1是三臺電機(jī)接線圖。每臺電機(jī)的接線室設(shè)置2個(gè)接線喇叭口，使用4芯的電 線(含1根接地線)。隊(duì)乂、1和乂、￥、2為電機(jī)接線柱。^、Bp Q為電源接線柱，接入控制 開關(guān)負(fù)荷側(cè)三相電源。d為接地接線柱。圖2是三臺電機(jī)反轉(zhuǎn)接線圖。每臺電機(jī)的接線室設(shè)置2個(gè)接線喇叭口，使用4芯 的電線(含1根接地線)。隊(duì)乂、1和乂、￥、2為電機(jī)接線柱。^、Bp Q為電源接線柱，接入 控制開關(guān)負(fù)荷側(cè)三相電源。d為接地接線柱。圖3是兩臺電機(jī)接線圖。每臺電機(jī)的接線室設(shè)置2個(gè)接線喇叭口，使用4芯的電 線(含1根接地線)。隊(duì)乂、1和乂、￥、2為電機(jī)接線柱。^、Bp Q為電源接線柱，接入控制 開關(guān)負(fù)荷側(cè)三相電源。d為接地接線柱。圖4是兩臺電機(jī)反轉(zhuǎn)接線圖。每臺電機(jī)的接線室設(shè)置2個(gè)接線喇叭口，使用4芯 的電線(含1根接地線)。隊(duì)乂、1和乂、￥、2為電機(jī)接線柱。^、Bp Q為電源接線柱，接入 控制開關(guān)負(fù)荷側(cè)三相電源。d為接地接線柱。圖5是兩臺電機(jī)接線圖，每臺電機(jī)的接線室設(shè)置1個(gè)接線喇叭口，電機(jī)的電源線使 用7芯電線(含1根接地線)。隊(duì)乂、1和乂、￥、2為電機(jī)接線柱。AY、BY、CY為Y點(diǎn)接線柱， 負(fù)責(zé)把兩臺電機(jī)的Y點(diǎn)解開并分相連接，以便把兩臺電機(jī)的繞組分相進(jìn)行串聯(lián)連接，單相 繞組串聯(lián)連接后兩端接入電源接線柱K、B0, Q。[0019]圖6是兩臺電機(jī)使用高一等級電壓的接線圖。每臺電機(jī)的接線室設(shè)置2個(gè)接線喇 叭口，使用4芯的電線(含1根接地線)。隊(duì)乂、1和乂、￥、2為電機(jī)接線柱。ApBrQ為電 源接線柱，接入控制開關(guān)負(fù)荷側(cè)三相電源。d為接地接線柱。以額定電壓為380/660V(A/ Y接法)的電機(jī)使用1140V電壓為例兩臺電機(jī)的繞組分相進(jìn)行串聯(lián)連接后，末臺電機(jī)的Y 點(diǎn)進(jìn)行短接，此時(shí)每臺電機(jī)單相繞組的電壓應(yīng)為330V[ (1140/1. 732)/2 = 660/2 = 330]。圖7是兩臺電機(jī)適用于需要輸出功率較低時(shí)的接線圖。每臺電機(jī)的接線室設(shè) 置2個(gè)接線喇叭口，使用4芯的電線(含1根接地線)。U、V、W和X、Y、Z為電機(jī)接線柱。 \、Bp Q為電源接線柱，接入控制開關(guān)負(fù)荷側(cè)三相電源。d為接地接線柱。以額定電壓為 380/660V(A/Y接法)的電機(jī)，使用660V電壓為例一臺電機(jī)定子三相繞組的Y點(diǎn)解開后 分別串聯(lián)接入另一臺電機(jī)的三相繞組(A接法)。
具體實(shí)施方式
圖1實(shí)施例中，以額定電壓為380/660V(A/Y接法)的電機(jī)使用1140V電壓為 例把3臺電機(jī)的繞組分相進(jìn)行串聯(lián)連接，單相繞組串聯(lián)后兩端接入電源，單相繞組電壓總 和為1140V(3X380)。這樣3臺拖動電機(jī)便有了電氣上的聯(lián)系(電機(jī)的繞組流過相同的電 流)，不再是3臺各自獨(dú)立的電機(jī)，機(jī)械系統(tǒng)的差異反映到電氣系統(tǒng)，電氣系統(tǒng)能夠自動調(diào) 節(jié)功率達(dá)到平衡，電機(jī)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)跟隨性好而且靈敏可靠。也可以把3臺電機(jī)當(dāng)做1 臺電機(jī)進(jìn)行控制，采用3臺開關(guān)實(shí)現(xiàn)3臺電機(jī)的星-三角起動把末臺電機(jī)的Y點(diǎn)解開使用 開關(guān)控制后進(jìn)行短接，末臺電機(jī)的Y點(diǎn)再使用另一臺開關(guān)控制后接入三相電源，3臺開關(guān)相 互配合，實(shí)現(xiàn)3臺電機(jī)星-三角的同時(shí)起動。此起動方法同樣適用于2臺或3臺以上的電 機(jī)。圖1實(shí)施例另一種使用方法，以10KV電壓驅(qū)動的輸送機(jī)為例利用3臺電壓為 3. 3/6KV ( A /Y接法)電機(jī)進(jìn)行拖動，2臺電機(jī)布置在機(jī)頭處，1臺電機(jī)布置在沿途合適位置。 電機(jī)繞組分相串聯(lián)后兩端接入電源，單相繞組電壓總和為10KV，分給每臺電機(jī)單相繞組的 電壓為3. 3KV左右。電機(jī)繞組的額定線電壓為6KV，繞組絕緣標(biāo)準(zhǔn)要求是10KV電壓等級。圖3實(shí)施例使用條件舉例驗(yàn)算兩臺電機(jī)額定功率均為40KW、同步轉(zhuǎn)速均為1500轉(zhuǎn)/min、額定電壓均是 380/660V ( △ /Y接法)，把兩臺電動機(jī)的定子繞組Y點(diǎn)解開，兩臺電動機(jī)的繞組分相串聯(lián)連 接后接入660V電源，每臺電機(jī)單相繞組的電壓應(yīng)為330V。在電機(jī)額定電流和功率因數(shù)不變 的情況下，根據(jù)電機(jī)功率公式，其功率的變化正比于供電電壓，所以輸出功率Pc應(yīng)為Pc = 40X (330/380) = 40X0. 87 = 34. 8 (KW)因此電機(jī)的備用功率應(yīng)在13%左右，但在通常設(shè)計(jì)中，選用的電機(jī)容量一般比實(shí) 際需要高出10 15%，有時(shí)出于某些特殊需要甚至更高，存在“大馬拉小車”的現(xiàn)象，造 成電能的大量浪費(fèi)，所以應(yīng)該主要看電機(jī)的實(shí)際負(fù)載大小，只要電機(jī)的工作電流不超過其 額定電流，均能正常使用，當(dāng)供電電壓較高時(shí)還可以增大輸出功率，而且電機(jī)一般具有2倍 (甚至更高)的過載系數(shù)，不會造成瞬間超載停機(jī)的現(xiàn)象。適當(dāng)降低電壓還可以減小空載電 流，提高電機(jī)本身的功率因數(shù)，利于節(jié)能。此驗(yàn)算方法同樣適用于兩臺電機(jī)使用高一等級電壓的情況(圖6接線方法)。使用過程中可能遇到的問題及解決方法[0029](1)變壓器的供電電壓較低可以調(diào)整變壓器的高壓抽頭對副邊電壓進(jìn)行調(diào)高； 使用電容進(jìn)行無功補(bǔ)償來減小變壓器及線路的電壓損失；人為地適當(dāng)減小負(fù)載；集中工 作，縮短電動機(jī)運(yùn)行時(shí)間；采取措施，改善電機(jī)散熱條件；加強(qiáng)設(shè)備檢查檢修和加油，保證 設(shè)備各部位運(yùn)轉(zhuǎn)靈活。(2)聯(lián)軸器(或減速機(jī))損壞造成單臺電機(jī)工作發(fā)生此種現(xiàn)象時(shí)，設(shè)備會停止工 作，并且損壞聯(lián)軸器(或減速機(jī))的電機(jī)電壓會出現(xiàn)異常，但不會燒毀電機(jī)，要求及時(shí)發(fā)現(xiàn) 進(jìn)行處理。電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的調(diào)整電機(jī)預(yù)先調(diào)整好旋轉(zhuǎn)方向，然后把電機(jī)的單相繞組進(jìn)行串連，注意不要把電機(jī)的 單相繞組接入同一相電壓；也可以利用變換星點(diǎn)連線的相序和變換電源相序相互配合的方 法進(jìn)行調(diào)整旋轉(zhuǎn)方向，同樣也注意不要把串聯(lián)后的單相繞組接入同一相電壓。圖1接線方式中，以額定電壓為380/660V(A/Y接法)的三臺電機(jī)使用1140V電 壓為例三臺電機(jī)的繞組分相串聯(lián)連接后兩端的電壓相序?yàn)锳^-By B0-C0, C0-A0時(shí)，電機(jī) 正轉(zhuǎn)。把單相繞組串聯(lián)連接后兩端的電壓相序改為Af-CcQr-BcBf-^時(shí)，電機(jī)實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)， 圖2是三臺電機(jī)反轉(zhuǎn)接線圖。圖3是兩臺電機(jī)正轉(zhuǎn)接法接線圖兩臺電機(jī)的繞組分相串聯(lián)連接后兩端的電壓 相序?yàn)锳^-By B0-C0, C0-A0時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)。把單相繞組串聯(lián)連接后兩端的電壓相序改為 A0-C0, C0-B0, B0-A0時(shí)，電機(jī)實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)，圖4是兩臺電機(jī)反轉(zhuǎn)接線圖。根據(jù)機(jī)械運(yùn)輸長度的變化調(diào)整電機(jī)功率(數(shù)量)的方法舉例1.運(yùn)輸長度最大時(shí)，利用3臺電機(jī)進(jìn)行拖動，例如把額定電壓為380/660V ( A /Y接 法)的3臺電機(jī)繞組串聯(lián)，使用1140V供電電壓。2.運(yùn)輸長度變短時(shí)，利用2臺電機(jī)進(jìn)行拖動，例如把額定電壓為380/660V ( A /Y接 法)的2臺電機(jī)繞組串聯(lián)，末臺電機(jī)的Y點(diǎn)進(jìn)行短接，使用1140V供電電壓(可以節(jié)約供電 電纜)；也可以把2臺電機(jī)的繞組串聯(lián)后，利用660V供電電壓。3.運(yùn)輸長度繼續(xù)變短時(shí)，利用單臺電機(jī)進(jìn)行拖動，供電電壓須和電機(jī)的額定電壓 相匹配。單機(jī)拖動時(shí)應(yīng)甩掉另外一臺電機(jī)及減速機(jī)，否則會增加額外的負(fù)載，并加快單臺設(shè) 備的機(jī)械磨損。4.運(yùn)輸長度最短時(shí)，利用2臺電機(jī)進(jìn)行拖動，例如額定電壓為380/660V(A/Y接 法)的2臺電機(jī)繞組串聯(lián)，末臺電機(jī)三相繞組可以為A或Y接法，使用660V電壓。把末臺 電機(jī)三相繞組人為串入另一臺電機(jī)的繞組，增加阻抗，減小電流(功率)。條件許可時(shí)盡可 能使用雙機(jī)拖動，其優(yōu)點(diǎn)是可以減小單臺設(shè)備的磨損。注意當(dāng)末臺電機(jī)使用Y接法串入另一臺電機(jī)的繞組時(shí)，由于阻抗太大，電動機(jī)單 相繞組的電壓太低，兩臺電機(jī)運(yùn)行速度會變慢或者無法運(yùn)行。此種根據(jù)運(yùn)輸長度的變化減小(或增大)電機(jī)拖動功率的方法，對于裝機(jī)容量需 要變化較大或運(yùn)輸距離需要變化較大的機(jī)械極為有利于節(jié)能。此種方法對于使用高壓電機(jī)驅(qū)動的機(jī)械更為適用以10KV供電的帶式輸送機(jī)為例利用3臺電壓為3. 3/6KV(A/Y接法)電機(jī)進(jìn)行 拖動，2臺電機(jī)布置在機(jī)頭處，1臺電機(jī)布置在沿途合適位置。電機(jī)繞組分相串聯(lián)后兩端接 入電源，單相繞組電壓總和為10KV，分給每臺電機(jī)單相繞組的電壓為3. 3KV左右。繞組的額定線電壓為6KV (絕緣標(biāo)準(zhǔn)要求是10KV電壓等級)。帶式輸送機(jī)運(yùn)輸距離變短后，去掉1臺 電機(jī)，2臺電機(jī)繞組串聯(lián)后，末臺電機(jī)的Y點(diǎn)進(jìn)行短接，照常能夠使用10KV電壓進(jìn)行供電。以6KV供電的帶式輸送機(jī)為例(1)利用5臺電壓為660/1140KV( A /Y接法)電機(jī)進(jìn)行拖動，2臺電機(jī)布置在機(jī)頭 處，2臺電機(jī)布置在沿途約2/5位置，1臺電機(jī)布置在沿途約4/5位置。電機(jī)繞組分相串聯(lián)， 末臺電機(jī)的Y點(diǎn)進(jìn)行短接，單相繞組電壓總和為3. 46KV，分給每臺電機(jī)單相繞組的電壓為 690V左右，繞組的額定線電壓為1200V (絕緣標(biāo)準(zhǔn)要求是6KV電壓等級)。運(yùn)輸距離變短后， 去掉1臺電機(jī)，機(jī)頭2臺電機(jī)和沿途2臺電機(jī)均使用1140V供電，以后可以分別使用2臺電 機(jī)和1臺電機(jī)進(jìn)行拖動。(2)若利用3臺電壓為3. 3KV(Y接法)電機(jī)進(jìn)行拖動，2臺電機(jī)布置在機(jī)頭處，1臺 電機(jī)布置在沿途位置。電機(jī)單相繞組串聯(lián)后接入電源，單相繞組電壓總和為6KV，分給每臺 電機(jī)單相繞組的電壓為2KV，電機(jī)線電壓應(yīng)為3. 46KV，也能正常使用。繞組的額定線電壓為 3. 3KV(絕緣標(biāo)準(zhǔn)要求是6KV電壓等級)。運(yùn)輸距離變短后，去掉1臺電機(jī)，2臺電機(jī)繞組串 聯(lián)后，末臺電機(jī)的Y點(diǎn)進(jìn)行短接，照常能夠使用6KV電壓進(jìn)行供電。以3. 3KV供電的帶式輸送機(jī)為例利用5臺電壓為660/1140KV( A/Y接法)電機(jī) 進(jìn)行拖動，2臺電機(jī)布置在機(jī)頭處，3臺電機(jī)布置在沿途合適位置。電機(jī)單相繞組串聯(lián)后接 入電源，單相繞組電壓總和為3. 3KV，分給每個(gè)單相繞組的電壓為660V，繞組的額定線電壓 為1140V (絕緣標(biāo)準(zhǔn)要求是3. 3KV電壓等級)。運(yùn)輸距離變短后，去掉2臺電機(jī)，3臺電機(jī)繞 組串聯(lián)后，末臺電機(jī)的Y點(diǎn)進(jìn)行短接，照常能夠使用3. 3KV電壓進(jìn)行供電。運(yùn)輸距離再變短， 再去掉1臺電機(jī)，2臺電機(jī)使用1140V電壓供電，最后可以使用1140V電壓單機(jī)拖動。
權(quán)利要求一種特殊交流電機(jī)，其特征是提高電機(jī)繞組的相間絕緣及對地絕緣，要求與供電電壓相適應(yīng)；電機(jī)繞組的額定電壓相對于供電電壓較低；電機(jī)接線室設(shè)置兩個(gè)接線喇叭口，使用4芯或3芯的電線；電機(jī)接線室設(shè)置一個(gè)接線喇叭口，使用7芯或6芯的電線；把多臺電機(jī)的繞組分相進(jìn)行串聯(lián)連接，自動平衡多臺電機(jī)的拖動功率。
專利摘要一種特殊交流電機(jī)，它提高了繞組的電壓絕緣等級，接線室設(shè)置兩個(gè)接線喇叭口，使用普通4芯或3芯的電線(若接線室只有1個(gè)喇叭口，使用7芯或6芯的電線)，能自動平衡多臺電機(jī)的拖動功率，任意一臺電機(jī)均不會出現(xiàn)過載現(xiàn)象，可以正常使用高一等級或者更高等級的電壓；還能根據(jù)需要可以靈活地增加或減小電機(jī)數(shù)量來調(diào)整拖動功率，對于使用高壓驅(qū)動的機(jī)械更為適用，也可用于拖動功率要求變化或拖動功率要求平衡的其他場合。
文檔編號H02P5/74GK201601641SQ200920276289
公開日2010年10月6日 申請日期2009年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月4日
發(fā)明者劉興邦 申請人:劉興邦