[实用新型]三相可变电抗起动器

说明书

本实用新型属于电气控制设备制造技术，涉及三相鼠笼式异步电动机的起动和调速，稳速控制。

三相鼠笼式异步电动机具有结构简单，成本低廉和运行可靠等一系列优点。但是三相鼠笼式异步电动机直接起动要受电源容量等限制，降压起动时起动转矩要减小，而目前使用较多的重负荷降压起动设备如自耦变压器在降压起动时起动电流和对机械冲击力仍然较大，并且起动时间长，电机和起动设备温升都很高，容易造成绝缘老化和过热烧坏。因此起动次数要受到限制，调速也不方便，所以当生产机械要求重载频繁起动或者要求方便调速时，三相鼠笼式异步电动机就不能满足要求了。

本实用新型的目的是要提供一种新型的起动器三相可变电抗起动器，它能有效地解决三相鼠笼式异步电动机起动电流大和起动转矩小的问题，并且能够频繁起动和调速，高压电机也能适用。从而解决了三相鼠笼式异步电动机起动调速难的问题，性能可以和绕线式异步电动机媲美。本实用新型还可应用于绕线式电机转子电路中，效果比现在所用的起动设备更好。

本实用新型的目的是这样实现的：

一.三相鼠笼式异步电动机的起动控制。解决的关键是改变了电动机输入电源波形，由原正弦波改变为近似梯形波，从而增宽了频带，提高了电机起动功率因数，同时又采取了防止其它谐波侵入的措施，使输入到电机的电源波形失真减小，从而在较低的电压下仍然有较大的起动转矩。

解决的方法是：1.三相可变电抗起动器的三相绕组分别绕制在三相一字形铁芯中，形成三柱单独开路磁路，电抗器分相串接在三相定子绕组中A，B，C三相互不干扰。这样做的目的是防止其它谐波侵入，影响输出电源波形。因为在闭合磁路内不但有三相相隔120°正弦交变磁场存在，同时也有感应磁场和感应电势存在。因此在三相交流电周期改变的时候，会产生与电源波形相位不同的谐波，使输出到电机的电源波形失真，降低了起动转矩。2.电抗线圈采用由单根扁铜线或扁铝线叠绕形成单只线圈，再由多只单只线圈头尾串联直线式组装在I字形铁芯中。如附图1.采用这种绕法会在I字形铁芯中形成由多只N，S.磁极串联的线性磁路，磁路波形和电源相同。作用是输出电源波形失真小磁通密度大，磁滞损耗极小，线圈头尾相距很远分布电容很小，电感量大。因为分布电容的影响是减低电感器的电感作用，分布电容越大，影响越大。原因是分布电容恰好是和线圈中的电感并联，形成两个相位相差180°的电流I1Q，IC，而这两个电流方向恰好相反，因此电感线圈在和负载（电动机）串联中积聚的电能一部分就给电容器所吸收，分布电容越大，消耗的积聚电能也越大，从而降低了电感量，同时又影响了起动转矩。因为电抗器起动中的电抗不会变成热能，它只是在电流通过时1／4周期内积聚电能，这部分电能在下一1／4周其内放出与电源相反的电流，从而对输出电源在下一1／4周期的波形进行了补偿，增宽了频带，提高了电机起动功率因数，增加了起动转矩，加速电动机起动速度。又由于EL＝xL·I当电动机转速不断上升，电流随着下降的时候E_L也不断地改变下降，输出到电机电压也不断升高。因此电流改变不大，电机转速则不断地加速上升。具有自动调压和升高速度作用。因此三相可变电抗起动器效率是最高的，起动转矩也是最大的。

而目前常规绕法是从头绕到尾，再由尾绕到头，分层往返绕法。采用这种绕法对直流电没有影响，因为电流是恒定的。但对交流来说是有影响的，因为电流是交变的，角频率是ωt幅值大小随时间而变化。由于铁磁材料有磁滞现象，远没有电流变化速度快，因此往返绕法，电流随线圈往返流动，每匝线圈产生的磁极随电流往返改变，铁芯中磁场就会出现差拍，部分磁场就会抵消，因此磁滞损耗就会增大，电感减小，磁路波形失真严重，铁芯温度升高。如采用闭合磁路，虽然在异性相吸的作用下可使磁通流动速度加快，电感量增大，但磁路波形失真更加严重。产生的电感不能起作用力作用，不能提高电动机转动转矩，只能和电阻一样起降压限流作用（但起动转矩比电阻好一些，有功损失也小一些，因电阻还存在削波，限幅缺陷），因此起动转矩是很低的。