[其他]谐波起动方法及按该方法起动的电动机

说明书

本发明属于交流电动机的起动方法和按该方法起动的交流电动机定、转子绕组联结法及结构。

为了提高电动机的起动转矩和降低起动电流，对异步电动机采用绕线型或具有深槽、双鼠笼等特种槽形的笼型;对同步电动机则依靠阻尼笼进行降压异步起动。目前，谈及解决、改善起动转矩，起动电流的文献有很多，例如中国的《中小型电机技术情报》1979，No，1，P·16-20;1980，No·4，P·27-30;苏联专利No·756550。中国的《中小型电机技术情报》1979，No·1和1980，No·4提出的无滑环、无外接起动变阻器的绕线式异步电动机所用的方法是起动时改变转子绕组联结法，通过转子绕组中三个触点的断开或闭合来实现电动机的起动或运行状态。该文献中所说的电机虽然取消了滑环和电刷。但需要安装一套在转子旋转时能断开或闭合触点的机构，使转子结构复杂而造成电动机的运行可靠性降低。该电机通过改变转子的绕组的联结以提高起动时定转子阻抗折算比，提高折算到定子侧的转子电阻及电抗，减小起动电流，增大起动转矩。但是由于电抗的增大，最大转矩降低而起动转矩增加不显著，不适用于需要很大起动转矩的场合。

苏联专利No·756550提出的一个4极同步电动机的起动、励磁、阻尼绕组三合一的绕组方案，是利用基波起动，起动和运行时都为相同极数。起动时，转子上三相绕组依次位移60°，60°，240°电角度，是三相不对称的。这样的电机，只在把接入直流励磁的两个端点短路的情况下，才能产生较大的起动转矩，在重负载起动时不易到达同步转速，负载越重，加上直流励磁之后越难牵入同步。另外，它为了减小起动电流而必需采用降压起动，使之起动转矩减小。这个电机的三合一绕组在起动时不能串入起动电阻，否则将加剧转子三相电流的不对称程度。其三合一绕组的起动电流和直流励磁电流走的是同一个回路，两者互相干扰，不能共存。概括起来说，上述的电动机及目前广泛采用的起动方法给电动机的制造和运行带来电机结构复杂、零件繁多、制造成本高，起动过程中发生较大的电流冲击、干扰电网、缩短电机寿命，起动转矩不大，难以牵入同步等问题。对鼠笼型异步电动机则往往因转子铜耗较大而效率不高。

本发明的目的在于提出一种利用谐波起动交流电动机的起动方法，以克服上述交流电动机为解决起动问题所带来的种种缺点，同时提出三种利用谐波起动的交流电动机，即转子上无滑环、无电刷、无电的触点的绕线型异步电动机;阻尼绕组和励磁绕组合二为一的高起动转矩和容易牵入同步的隐极式同步电动机;以及高起动转矩和高效率的鼠笼型异步电动机。这三种电动机的共同特点是转子结构或制造工艺简化，起动时无需附加降压、变频、变压等额外的起动装置，就可以获得很大或较大的起动转矩，并能大幅度地降低起动电流，提高电动机的起动和运行可靠性，减少附加设备的投资。

利用本发明提出的谐波起动方法起动的三种交流电动机，必须具备下述技术特征。三种电动机的定子绕组应具备下列条件：当定子绕组按正常运行联结方式接入电网时，定子绕组产生一个很强的基波磁场（即电动机正常运行时所依靠的磁场），基波磁场以外的各谐波磁场均相互抵消或显著削弱而幅值很小;但当定子绕组接起动联结方式即只有一部分接入电网，或者虽然全部接入电网，但内部联结方式与正常运行时不同，则定子绕组至少产生一个极数与基波极数不同的很强的谐波磁场，简称“起动谐波”，这时或者只产生起动谐波，而基波磁场被抵消，或者起动谐波与基波磁场同时存在;当然在设计定子绕组时应注意使起动谐波的旋转方向与基波磁场的一致。