[实用新型]一种磨机用高压绕线电动机的一体化驱动装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及本实用新型涉及一种能够在驱动磨机的异步绕线电动机实现重载分级变频软起动、双馈调速、补偿功率因数和在维护修理时实现磨机慢传动的电力电子装置。

背景技术

磨机通常是由电动机来驱动旋转的，由于磨机的工作转速一般远低于普通电动机的额定转速，因此需要降低电动机的输出转速，改变电动机转速的方法根据电动机与磨机的连接方式可以分为两种，一种是直接传动型，一种是间接传动型。直接传动型的特点是将电动机的转子线圈与磨机旋转部分做成一体，电动机的转速和磨机的转速是相同的，调节转速是通过改变电动机供电频率的交交变频器来完成，多用于功率在12MW以上的磨机上。间接传动型的特点是电动机与磨机是通过机械减速机机构连接的，电动机本身工作于电网频率下的额定转速，电动机的转速通过机械减速机构来降低，与磨机的转速进行匹配。间接传动型的电动机数量根据磨机的功率大小有单电动机加单磨机和双电动机加单磨机两种形式。

就磨机生产工艺对于电动机驱动系统的要求而言，首先，磨机对于与其相连的电动机而言是一种大惯量、重型负载，为了减少电动机起动产生对电网有害的起动电流以及对机械结构的冲击，需要对电动机采用软起动技术。其次，当电动机起动完毕达到设计的额定转速，进入正常工作阶段，需要根据工艺的要求适当改变电动机的工作转速，同时在正常工作阶段需要保持电动机系统具有较高的功率因数。另外对于双电动机+单磨机的系统而言，两台电动机由于参数不可能完全一致，在正常工作时，为了不使其中的某台电动机过载，需要两台电动机工作在一主一从模式。最后，在磨机系统进行维护、维修时，磨机需要转动在一个比正常工作转速低很多的转速上，也就是工作在慢传动状态。

直接传动型的环形电动机是一种同步电动机，由交交变频器对其供电，变频器输出的频率低于电网频率的1/2，这种变频器可以满足环形电动机的软起动、调速和慢传动要求，而运行时的功率因数的提高是通过同步电动机的另外一套直流励磁装置来实现的。

对于间接传动型的磨机而言，由于驱动磨机的电动机在正常工作时是直接接电网的，因此适用于直接传动型的交交变频器是不能用在间接传动型磨机的驱动电动机上的。间接传动型的磨机系统采用的电动机根据结构可分为同步电动机、异步鼠笼电动机和异步绕线电动机三种。

在现有的技术条件下，同步电动机配负载换流变频器可实现磨机的软起动、调速和慢传动要求，也可以在双电机加单磨机的系统中实现两台电机的一主一从模式的控制，功率因数的提高是通过同步电动机的另外一套直流励磁装置来实现的，但这种方式变频器的容量与电机的容量相当，需要额外的功率因数控制装置。

同步电动机配气动离合器可以实现磨机的软起动要求，但是无法对正常工作状态下的电动机进行调速，也无法对磨机进行慢传动，慢传动需要另外一套小功率电机加减速器的装置。在双电机加单磨机的场合无法实现一主一从的控制方式。其对功率因数的控制也是通过另外一套直流励磁系统来实现的。

异步鼠笼电动机驱动的磨机系统通常只在供电电压小于6kV的低压领域采用，在大于或等于6kV的高压领域很少采用。

异步绕线电动机在转子侧配液体电阻软起动器可以实现磨机的软起动要求，起动完成后液体电阻软起动器被切除。液体电阻主要成分是水，长时间通电会大量发热，产生汽化问题，因此无法对正常工作状态下的电动机进行调速，也无法对磨机进行慢传动，慢传动需要另外一套小功率电机加减速器的装置。在双电机加单磨机的场合无法实现一主一从的控制方式。其对功率因数的控制是在电动机起动完成后通过在异步绕线电动机转子侧加入另外一套进相器装置来实现的。

如中国专利公告号：CN 201541218，公告日：2010.08.04，实用新型名称：《高压绕线电机软起动与双馈调速一体化装置》所述的技术方案在软起动阶段是采用可变电抗器与反并联晶闸管，通过对晶闸管进行调节触发角的方式来调节加在电机定子上的电压，使电机进行软起动，但这种方式不改变加在电机定子上电压的频率，只改变加在电动机定子电压的幅值，所提供的转矩由于和电压平方成正比，在调压阶段电机能够提供的电磁转矩很低，因此不能够起动磨机这种大惯量、重型负载。在双馈调速阶段可以对单台绕线电机进行调速和功率因数补偿，但是不能在双电机+单磨机的情况下提供一主一从的控制方式。另外，无法实现磨机的慢传动。

如中国专利公告号：CN 201860283 U，公告日：2011.06.08，实用新型名称：《基于可变电抗器的分级变频重载软起动装置》所述的技术方案只适用于起动大惯量、重型负载的电动机，但是其可变电抗器设计方式不能满足调速和慢传动要求，该方案也无法实现对电动机运行时的功率因数进行补偿。