用于启动和停止ＡＣ感应电动机的设备和方法技术

一种用于控制ＡＣ感应电动机的启动和停止的设备（１０，１１０，５１０，６１０），包括：具有第一、第二和第三腿部（２１，２２，２３，４１，４２，４３，１２１，１２２，１２３，１４１，１４２，１４３，５２１，５２２，５２３，５４１，５４２，５４３）的第一导磁部分（２０，４０，１２０，１４０，５２０，５４０，６２０，６４０）；具有第四、第五和第六腿部（２１，２２，２３，４１，４２，４３，１２１，１２２，１２３，１４１，１４２，１４３，５２１，５２２，５２３，５４１，５４２，５４３）的第二导磁部分（２０，４０，１２０，１４０，５２０，５４０，６２０，６４０）；将第一和第二导磁部分（２０，４０，１２０，１４０，５２０，５４０，６２０，６４０）分开的非磁性间隔件（３０，１３０，５３０，６３０）；缠绕在第一和第四腿部（２１，２３，４１，４３，１２１，１２３，１４１，１４３，５２１，５２３，５４１，５４３）周围的第一ＡＣ功率相绕组（９０，１００，１９０，１９１，１９２）；缠绕在第三和第六腿部（２１，２３，４１，４３，１２１，１２３，１４１，１４３，５２１，５２３，５４１，５４３）周围的第二ＡＣ功率相绕组（９０，１００，１９０，１９１，１９２）；缠绕在第一导磁部分（２０，４０，１２０，１４０，５２０，５４０，６２０，６４０）周围的第一对ＤＣ激励控制绕组（５０，６０，７０，８０，１５０，１６０，１７０，１８０，５５０，５６０，５７０，５８０，６５０，６６０，６７０，６８０）；以及缠绕在第二导磁部分（２０，４０，１２０，１４０，５２０，５４０，６２０，６４０）周围的第二对ＤＣ激励控制绕组（５０，６０，７０，８０，１５０，１６０，１７０，１８０，５５０，５６０，５７０，５８０，６５０，６６０，６７０，６８０）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于控制AC感应电动机的启动和停止的设备和方法。
技术介绍
AC感应电动机是用于向驱动装置提供动力的电动机类型。AC感应电动机是稳固 的、可靠的、便宜的且在世界范围内是标准化的。启动AC感应电动机需要在电动机启动器 设备的成本、启动性能和供电局的规范方面作出相当大的牺牲。启动电动机的基本方法是通过闭合接触器以允许电动机以全值电压启动，从而用 作直接启动器。虽然这是紧凑且便宜的方法，但这不是最好的使用方法。直接启动的特征 在于六至八倍于电动机的全负载电流值的涌入电流浪涌，从而导致瞬态电涌以及驱动装置 上的机械应力。这导致以不受控的方式快速脱离并加速至全值速度。对液压泵的效应是由施加在旋转部件上的机械应力，继而是液压系统中的冲击。 这可包括引起在吸入侧抽吸成真空的高初始流率、泵腔和在泵排出口的压力脉动。在例如 传输机(由电动机驱动)的机械负载中发现有类似的效应，机械负载在经受突然撞击或严 酷的应用扭矩时，可导致负载位移、传输带打滑或破裂。同样地，当停用减速速率完全不受控制时，这导致来自于流动流体的惯性的用于 泵送使用的管路上、安装件和止回阀上进一步的机械应力。这也在液压回路中产生压力冲 击，从而导致管路破裂和产品泄漏。为了维持供电的连续性和质量，供电设施采用限制kW级别电动机的业务规则和 规范，该电动机可与直接启动方法相关联且可影响其它电功率消费者。对于从35kW至高达5000kW的大型电动机，供电局可能需要应用降低的涌入电流 启动，以将启动电流浪涌限制到较低值。虽然存在以降压启动电动机的多种变型，但是现有技术自耦变压器Korndorfer 电路是用于启动大型电动机的常规方法。因为降压启动器可提供具有极小线电流的最大启 动扭矩；这是因为自耦变压器的主级和次级绕组的匝数的变压比率。其它已知非电子类型的降压启动器是主级电抗器和主级电阻启动器。主级电抗器 和主级电阻启动器与直接启动方法具有类似的启动特性和缺点，这导致当从降压变化到全 线电压时的瞬态电流和扭矩峰值。在从第一启动阶段的受迫过渡期间，技术资料将现有技术自耦变压器Korndorfer 电路识别为快速上升时间电压浪涌的生成器。示出的信息显示报告的高电压应力故障主 要用于中压电动机启动器，且发生在电动机启动阶段期间，例如承载故障的过载错误或是 防止电动机加速到全值速度的操作错误。当发生受迫过渡时，启动序列由控制电路中的保 护继电器停止，且所有的开关都停用。在电动机启动阶段期间针对受迫过渡的技术资料中报告的试验程序结果显示这 种高电压浪涌的程度。当自耦变压器启动器被迫在其到达接近全值速度之前过渡，启动器 生成相对于线电压的0%抽头上的高电压。80%抽头生成有害高电压，且最低电压相对有利4地位于50%抽头上。现有技术不区分为何高电压浪涌产生在受迫过渡处或如何降低生成高电压浪涌 的风险。给出的唯一结论是安装用于减少电压浪涌的幅值的装置，例如施用分布式金属氧 化物电涌放电器以防止生成有害电压水平。现有技术并不识别在受迫过渡期间生成高电压 浪涌的物理过程。电涌放电器并不限制与真空电路断电器相关的多个再起弧。适当尺寸的 C-R(电容-电阻)浪涌抑制器消除多个再起弧和电压渐升。电涌放电器限制电压浪涌的幅 值但是不修正其升高速率。电容充分地减少升高的速率、降低浪涌阻抗且可减少TRV(瞬态 恢复电压)以防止多个再起弧。通过检查现有技术Korndorfer降压启动器的示意电路，可以看出在过渡时，从次 级绕组供给的电动机电流被传输到主级绕组电路。“星”接触器的触点的分离动作使得电 动机电流从“次级”绕组供给瞬间改变(180电角度)至“主级”绕组供给，这是非常快速的 dv/dt事件。在过渡处快速上升时间(dv/dt)电压浪涌的幅值是十分重要的，因为每个电压峰 值可导致在氧化绕组绝缘材料时的微观“针孔”故障或部分放电。反复启动电动机也引起 局部损坏。局部损坏通过电晕放电逐渐破坏聚合物绝缘体。这发生在绝缘材料中的填充气 隙由于绕组匝数之间的电场快速变化而电离时。除了部分放电之外，绝缘故障还可与一些 极化和/或空间电荷相关。启动时的过载状况可意味着电动机不可能达到操作速度且保护继电器将脱扣电 路。所有的开关将停用且功率由“受迫过渡”断开。高电动机电流浪涌和升压变压器连接 是意外事件，产生有害绕组闪络或烧坏。也取决于星点开关触点分开处的电压波形的瞬时 角度位置。从第一启动阶段过渡的随机切换意味着采用现有技术启动器的升压自耦变压器 连接，受迫过渡将最终产生有害电压浪涌。因此，与随机切换相比，“受控切换”是期望的和 有利的。
技术实现思路
在第一优选方面，提供一种用于控制AC感应电动机的启动和停止的设备，所述设 备包括具有第一、第二和第三腿部的第一导磁部分；第二导磁部分，所述第二导磁部分相对于所述第一导磁部分设置，使得所述第二 导磁部分的磁控流量具有与所述第一导磁部分的磁控流量相反的磁场极性，所述第二导磁 部分具有第四、第五和第六腿部；非磁性间隔件，所述非磁性间隔件将所述第一和第二导磁部分分开，以防止在所 述第一和第二导磁部分之间的磁控流量抵消；缠绕在所述第一和第四腿部周围的第一 AC功率相绕组；缠绕在所述第三和第六腿部周围的第二 AC功率相绕组；安装在所述第一导磁部分周围的第一对DC激励控制绕组；以及安装在所述第二导磁部分周围的第二对DC激励控制绕组；其中在前半周期期间，磁功率流量对抗所述第一导磁部分中的所述磁控流量，且磁功率流量有助于所述第二导磁部分中的磁控流量，并且在后半周期期间，磁功率流量有 助于所述第一导磁部分中的磁控流量且磁功率流量对抗第二导磁部分中的磁控流量，使得 AC功率相绕组的阻抗通过在完整功率周期期间每个导磁部分中相等量和对称变化的密度 的结合磁通来改变，以生成具有来自于每个AC功率相绕组的对称波形的平衡电压。所述设备还可包括缠绕在所述第二和第五腿部周围的第三AC功率相绕组。所述DC激励控制绕组都可具有相同数量的匝数。每个导磁部分可包括连接每个腿部的上部部分的上部叉杆轭，以及连接每个腿部的下部部分的下部叉杆轭。每个AC功率相绕组可具有大致相等的磁饱和水平。所述AC功率相绕组可以是具有多个电压抽头的单个连续绕组。所述AC功率相绕组可以是至少两个分离线圈，每个线圈具有多个电压抽头。所述设备还可包括连接在AC功率相绕组的被选电压抽头之间的中心开关，且通 过断开所述中心开关，所述下部线圈从所述电路断开并减少在所述AC功率相绕组的绝缘 体上的应力。所述设备还可包括第三导磁部分，所述第三导磁部分省略DC激励控制绕组。所述第三导磁部分可具有气隙且由非磁性间隔件隔离，以防止在第一和第二导磁 部分之间抵消磁控流量。所述DC激励控制绕组可以是用于感应所述导磁部分中的磁控流量的多个控制绕 组，且所述导磁部分中的磁控流量流具有大致相等的磁通密度且所述第一导磁部分中的磁 通与所述第二导磁部分中的磁通相反地流动。所述第一对DC激励控制绕组可缠绕在位于所述第一和第二腿部之间以及所述第 二和第三腿部之间的所述第一导磁部分的所述上部叉杆轭周围；且所述第二对DC激励控 制绕组缠绕在位于所述第四和第五腿部之间以及所述第五和第六腿部之间的所述第二导 磁部分的所述上部叉杆轭周围。所述第一对本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于控制ＡＣ感应电动机的启动和停止的设备，所述设备包括：具有第一、第二和第三腿部的第一导磁部分；第二导磁部分，所述第二导磁部分相对于所述第一导磁部分设置，使得所述第二导磁部分的磁控流量与所述第一导磁部分的磁控流量具有相反的磁场极性，所述第二导磁部分具有第四、第五和第六腿部；非磁性间隔件，所述非磁性间隔件将所述第一和第二导磁部分分开，以防止在所述第一和第二导磁部分之间的磁控流量抵消；缠绕在所述第一和第四腿部周围的第一ＡＣ功率相绕组；缠绕在所述第三和第六腿部周围的第二ＡＣ功率相绕组；安装在所述第一导磁部分周围的第一对ＤＣ激励控制绕组；以及安装在所述第二导磁部分周围的第二对ＤＣ激励控制绕组；其中在前半周期中，磁功率流量对抗所述第一导磁部分中的所述磁控流量，且磁功率流量有助于所述第二导磁部分中的磁控流量，并且在后半周期中，磁功率流量有助于所述第一导磁部分中的磁控流量且磁功率流量对抗第二导磁部分中的磁控流量，使得ＡＣ功率相绕组的阻抗通过在完整功率周期中每个导磁部分中相等量和对称变化的密度的结合磁通来改变，以生成具有来自于每个ＡＣ功率相绕组的对称波形的平衡电压。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：HR培根，
申请(专利权)人：HR培根，
类型：发明
国别省市：HK[中国|香港]