[发明专利]直流单元式电动机的起动及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及直流单元式电动机的起动技术

背景技术

目前应用最为广泛的交流异步电动机起动时会产生4-8倍于额定电流的起动电流，给电网带来冲击，所以功率较大的交流异步电动机都不允许直接起动，必须配备专门的起动设备。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：①如何使电动机在起动时避开“死角”。②提供方法，使电动机在起动时撒除换向的时间提前量。只有解决这两个问题，电动机才能顺利起动。

直流单元式电动机起动时，有两处“死角”，一处“死角”是转子前沿与绕组间隙中心线相重合时(此时转子的后沿与单元间隙中心线相重合)，还有一处是转子前沿与单元间隙中心线相重合(此时转子的后沿与绕组间隙中心线相重合)。当电动机的转子不处于上述的二个特殊位置时，它的绕组电流产生的磁力线是以绕组为中心的环形磁力线，它从绕组一侧的气隙穿入，又从另一侧的气隙穿出，气隙的导磁面积就是定、转子之间的导磁面积，这个面积随着转子位置的改变而变化。当转子位置位于“死角”时，总有一侧定、转子之间的导磁面积为零，此时磁路的磁阻非常大，绕组电流基本不能产生磁力线。转子上只有磁极产生的磁力线，基本没有绕组电流产生的磁力线，所以更没有磁力线的合成而产生起动力矩。

为了避免“死角”引起的起动失败，所以应该在起动时避开“死角”，这可以使用起动器来实现。起动器是由片状的永磁磁铁和凹字形的铁心组成，片状的永磁磁铁固定在转子上，凹字形铁心固定在定子上，当电动机运转结束时，凹字形铁心会把片状的永磁磁铁吸进其内部，带动转子避开“死角”这样，转子在起动时，就避开了“死角”。当然，也可以用电磁铁代替永磁磁铁产生磁力线，同时用PTC启动器去控制电磁铁的绕组。

避开“死角”的另一个方法是：把转子分成两组，使两组之间的转子前沿相差一个角度。这样，起动时即使有一组的转子处于“死角”的位置，另一组转子的位置肯定在“死角”以外，这组转子在起动时会产生起动力矩，只要这个力矩使转子移动一点距离，另一组转子就会被带出“死角”而同时产生起动力矩，电动机即可起动。

由于直流单元式电动机的定子绕组实际上是一个带铁心的线圈，在运转时通过它的是经过换向的交流电流，所以它在运转时是一个典型的感性负载。但是在起动过程中，由于转子的转速很低，通过绕组交流电流的频率也很低，所以这时它又变成典型的阻性负载。在运转中，由于绕组的电感存在，通过绕组的电流总是滞后于绕组电压，所以需要提前换向。而在起动时，由于绕组基本不存在电感，通过绕组的电流与绕组电压是同相位的，所以不需要提前换向。如果在起动时发生提前换向，提前换向的电流就会产生与起动力矩相反的力矩，使起动变得困难，甚至失败。所以在起动时必须把运转时提前换向的功能撒除，等到起动结束时，再恢复提前换向的功能。为了实现上述的技术目的，必须在转子位置传感器中设置两个光耦，一个输出的是有时间提前量的换向信号，另一个输出的是无时间提前量的换向信号，把这两个信号同时输入电子控制线路，由设置在电子控制线路中的切换装置在起动时选择无时间提前量的换向信号，同时使有时间提前量的换向信号截止；反之，在运转时选择有时间提前量的信号，同时使无时间的提前量的信号截止。这样，定子两端的电压就分别受这两个光耦信号的控制，运转时绕组电压提前换向，而起动时绕组电压取消提前换向。

直流单元式电动机的起动采用降压起动，即先在低于额定电压的电压下起动，把电流限制在一定范围内，然后逐渐升压，直至电动机达到额定的转速，这种起动方式比交流异步电动机的起动平稳得多，不会产生很大的起动电流，对电网造成冲击。同时，起动时的降压装置可以利用电动机本身的调速的降压装置，无须专门设置。

附图说明

图1-1是电动机处于“死角”时，定、转子的相对位置图，显示为转子前沿与单元间隙中心线相重合。

图1-2是电动机处于“死角”时，定、转子相对位置图，显示为转子前沿与定子绕组间隙中心线相重合。

图2是起动器的示意图，显示为当电动机处于“死角”位置时，起动器的片状磁铁与凹字形铁心的相对位置。

图3是当转子位置分组控制时，定、转子相对位置图，显示为当电动机处于“死角”时，一组转子进入“死角”的位置，而另一组转子肯定在“死角”位置以外。

图4是在电子控制线路中增加的切换装置的电原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。