[发明专利]用于在起动期间给多相电动机供电的方法和装置

说明书

本发明涉及到一种在起动阶段给多相电动机供电的方法和装置，该装置包括一变压器，该变压器的输出端连接至母线上，该母线连接该电动机和其他耗电装置，所述的电动机本身消耗的有功功率大于或等于可用电功率的20％。

当前在企业中，常使用气体分离设备给工厂提供象压缩空气、氧气、氩气等各种流体。这样的工厂一般具有一台大功率电动机，该电动机由三相电流馈电，用于驱动一台产生8巴压力的压缩空气的空气压缩机，例如，在此之后，从该压缩空气中开始进行上述气体的分离。

由电网馈电的主变压器输出到连接电动机的母线，以及所要讨论的工厂中安装的其他耗电装置。因为其功率一般在20MW数量级上，所以压缩机的驱动电动机消耗了变压器输出的可用功率的大部分，大于该功率的20％，常常达到50％或更多。

可以理解的是，这种电动机的起动存在问题，特别是当电网呈现低短路功率时。在该前提下，电动机的起动会减少母线上的有效电压到这样的电压水平(例如小于正常电压的15％或更小)，以致阻碍或扰乱其他耗电装置的运行。

另外，起动电动机所需的时间是所驱动的装置的惯量之和以及其端子上有效电压的函数。在起动期间，人们能在与这些惯量总和成正比的阶段期间发现对电流的强烈需求。这种大电流导致线圈系统中热的释放，然而该线圈系统是绝热的，该释放必然受到尽可能缩短起动时间的限制，该起动时间值典型地在15和40秒之间。

为了做到这一点，目前使用两种方法。根据第一种技术，人们给在起动期间馈给电动机的电压和电流频率之间的关系规定一恒定值，以这样的方式，在任何给定时间中，电动机仅接收起动所必需的功率，所以不出现升温的运行条件。不幸的是，该方法意味着使用笨重和昂贵的电力电子元件。

根据另一种方法，为电动机配有专用的自耦变压器，该变压器安装在主变和电动机之间。在起动期间，以从自耦变压器汲取的降低的电压给电动机供电，来避免对与母线相连的其他耗电装置运行的干扰，但是电动机起动持续时间增加到从发热观点上讲不能允许的值。因为使用额外的自耦变压器，该解决方案具有另外的缺点：它昂贵，增加了额外的电压降(在自耦变压器上)，最后，在起动期间的功耗大于最小起动功率。

所以，本发明的目的是提供一种在起动阶段向多相电动机馈电的方法，它提供了一种不昂贵的方法，并且仅耗用电动机起动所必要的能量。

在阅读以下说明之后，将变得显而易见的本发明的上述和其他目的能用这样的方法获得，即一种通过一变压器给多相电动机馈电的方法，该变压器输出端接到一母线上，该电动机和另外的耗电装置连接该母线，所述的电动机本身使用大于或等于可用电功率的20％。该方法值得注意的是，在该电动机起动阶段的至少一部分期间，用降低的电压给该电动机供电，该电压取自变压器次级绕组的中间抽头。

由于这种布置，在起动期间传统上所用的自耦变压器就不必要了。

根据本发明的优秀特征，选择每个中间抽头上的变压器变化，使电压比U_b/U_a和U_m/U_a二者都分别大于预定的值，U_m、U_b、U_a分别是起动阶段母线上的电压、起动期间电动机端子上的电压、和电动机及其它耗电装置的性能所要求的电压。下面可以看到，用这种方法，人们能限制在母线上所观测到的电压降，从而用这种方法不干扰其他耗电装置的运行，所以这些确保了以充足的电压给电动机供电，来克服在很短时间内作用在其输出轴上的惯量，因而避免了所有发热问题。

在某些特定的情况下，如上所述的根据本发明的方法可被更进一步的改进。

即，例如，当电网具有不适于电动机起动的特征时的情况(这是低的短路功率或规定电压上出现小的压降的情况)，或当由电动机驱动的机器有极大的功率要求时的情况(这具有大转动惯量和/或高反扭矩的驱动电动机的情况)。

具体的优点是提供至少一个辅助的气动起动设备(如用一台燃气轮机构成)，它直接以机械形式，由气体释放所产生的能量提供给电机。

这种气体例如可以是空气、氮气，但也可以是任何其它适于工业设施贮存的气体。

仅仅在起动状态的第一部分期间把该气动辅助起动设备投入运行，所以允许把电动机的速度带入其正常速度的某确定百分比X％内。

可以理解的是，在起动状态的第一阶段，电动机仅经该辅助装置提供动力。