CN109599995A - 一种新型异步多源变频电动机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种新型异步多源变频电动机，包括变频电动机、接线盒和变频器，变频电动机内线圈每一匝中的导体分成至少两股，相对应的每股导体接线后连接到单独的接线盒中，每一个接线盒电连接一个变频器，变频器与供电电源连接。变频电动机为大容量电动机，变频器为小容量变频器。变频器数量至少2个。至少一个变频器为变频电动机供电。发明了两个或多个变频器供电的新型变频电动机，与传统变频调速控制方法相比，多台变频器供电方法具有：电动机、变频器利用率高，运行可靠性高，变频器要求低，改造方便，改造成本低，维护保养简单等优点。

Description

一种新型异步多源变频电动机

技术领域

本发明属于驱动设备技术领域，具体而言，涉及一种新型异步多源变频电动机。

背景技术

随着电力电子技术及新型半导体器件的迅速发展,交流调速技术得到不断的完善和提高,逐步完善的变频器以其良好的输出波形、优异的性能价格比在交流电机上得到广泛应用。例如:钢厂用于轧钢的大型电动机和中、小型辊道电动机、电梯电机、集装箱起吊设备用起重电机、水泵和风机用电机、压缩机、家用电器用电机等都相继使用交流变频调速电机,并取得了良好效果。采用交流变频调速电机比直流调速电机具有显著的优点:调速容易,而且节能，可以实现高转速运行，可以实现软启动和快速制动等。

异步电动机的转速正比于频率，可见改变电源频率就能改变异步电动机的转速。在变频调速时，总希望主磁通保持不变。若主磁通大于正常运行时的磁通，则磁路过饱和而使励磁电流增大，功率因数降低；若主磁通小于正常运行时的磁通，则电机转矩下降。

然而，传统的变频电动机控制方式为通过一台变频器来控制电动机，我们以最常用的风机、水泵类负载举例，当电动机转速降低到额定转速的一半时，负载功率则下降到额定功率的1/8，此时电动机可提供的最大功率接近额定功率一半，可以看出，此时电动机和变频器的利用率非常低。

因此，现有技术中存在上述的技术缺陷，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种新型异步多源变频电动机，针对传统变频电动机的不足，发明了两个或多个变频器供电的新型变频电动机，与传统变频调速控制方法相比，多台变频器供电方法具有：电动机、变频器利用率高，运行可靠性高，变频器要求低，改造方便，改造成本低，维护保养简单等优点。

为了实现上述目的，本发明提供了一种新型异步多源变频电动机，包括变频电动机、接线盒和变频器，所述变频电动机内线圈每一匝中的导体分成至少两股，相对应的每股所述导体接线后连接到单独的接线盒中，每一个所述接线盒电连接一个变频器，所述变频器与供电电源连接。

进一步地，所述变频电动机为大容量电动机，所述变频器为小容量变频器。

进一步地，所述变频器数量至少2个。

进一步地，至少一个所述变频器为所述变频电动机供电。

应用本发明的技术方案，通过将变频电动机线圈每匝中的导体分成两股或多股，然后将对应每股导体接线后连接到单独的供电盒中，通过两个或多个同电压、同相位的变频器对电动机进行供电，可以实现多台变频器控制一台电动机调速,从而有效降低单台变频器的容量、同时在负荷降低时可以根据需要减少供电变频器的数量、在单台变频器出现故障时也可以适当降低负荷继续运行从而提高了***运行的可靠性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为现有技术YKK400-4 560kW/6kV电动机接线示意图；

图2为改进后YE3 400-4 560kW/400V电动机接线示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在此具体实施方式中，图1为现有技术单个大容量变频器控制大容量电动机的接线示意图，具体的，现有一台YKK400-4 560kW/6kV高压电动机需要进行节能改造，负载为风机、水泵，传统改造方式为将电动机直接改为变频电动机，电动机通过高压变频器进行供电，电动机接线示意图见图1，电动机在50Hz和25Hz时对应的性能参数见表1。

表1

电压(V)	频率(Hz)	输出功率(kW)	效率(η)
				6000	50	560	95.3％
3000	25	70	94.1％

由上表1可知，传统的变频电动机控制方式是通过一台变频器来控制电动机，在以风机、水泵类为负载的情况下，当电动机转速降低到额定转速的一半时(即频率降为一半)，负载功率则下降到额定功率的1/8，此时电动机可提供的最大功率接近额定功率一半，可以看出，此时电动机和变频器的利用率非常低。

为了降低电机的工作电压，并提高电动机和变频器的使用效率，对现有技术中电动机内的绕线方式和变频器的数量进行改进，具体如下：

本发明提供了一种新型异步多源变频电动机，包括变频电动机、接线盒和变频器，所述变频电动机内线圈每一匝中的导体分成至少两股，相对应的每股所述导体接线后连接到单独的接线盒中，每一个所述接线盒电连接一个变频器，所述变频器与供电电源连接。通过此种设置方法，可以实现多台变频器控制一台电动机调速,从而有效降低单台变频器的容量。进一步地，所述变频电动机为大容量电动机，所述变频器为小容量变频器。

进一步地，所述变频器数量至少2个。至少一个所述变频器为所述变频电动机供电。因此，在应用时，在负荷降低时可以根据需要减少供电变频器的数量、在单台变频器出现故障时也可以适当降低负荷继续运行从而提高了***运行的可靠性。

如按照本发明技术对YKK400-4 560kW/6kV电动机进行节能改造，电动机改为YE3400-4560kW/400V，采用两台低压变频器对电动机进行供电，两台变频器功率分别为315kW和250kW。

YE3 400-4 560kW电动机基本参数：额定电压400V，额定频率50Hz，线圈匝数3，每匝导体中的线规为20×φ1.5+18×φ1.4，节距为1-16，定子槽数72，路数为4。电动机接线示意图见图2，电动机在50Hz和25Hz时对应的性能参数见表2。

表2

电压(V)	频率(Hz)	输出功率(kW)	效率(η)	备注
					400	50	560	96.2％	两台变频器供电
200	25	70	94.5％	两台变频器供电
					200	25	70	94.1％	315kW变频器供电
200	25	70	93.9％	250kW变频器供电

参照图2和表2，此新型异步多源变频电动机，将每匝线圈中的导体20×φ1.5单独接线，连接到单独的接线盒中，外接315kW变频器；将每匝线圈中的导体18×φ1.4单独接线，连接到单独的接线盒中，外接250kW变频器，当电动机在25-40Hz转速运行时，只需要开通连接20×φ1.5接线盒的315kW变频器即可满足电动机运行要求，当电动机在5-25Hz转速运行时，只需要开通连接18×φ1.4接线盒的250kW变频器即可满足电动机运行要求。

针对不同型号、功率、工况的电动机，可根据具体情况来选取变频器数量，并设计不同的控制策略。

通过表1和表2对比可以发现，电动机在额定工况50Hz下运行时，传统节能改造后电动机效率为95.3％，而按照本发明技术进行节能改造后电动机效率为96.2％。当电动机在25Hz工况下运行时，两者效率相当，但是本发明只需要两台低压小容量变频器即可实现节能改造，与传统节能改造所需的高压变频器成本相比，成本将极大降低，而且在单台变频器控制的情况下，也能够达到较高的使用效率。

本发明改进的新型异步多源变频调速电机，实现了多台小容量变频器控制单台大容量电动机，大容量高压电动机可以替换为低压大容量电机、大容量高压变频器可以采用多套低压小容量变频器代替。从而提高了变频器可靠性，减小了变频器容量，克服了高压变频器占地面积大、维护使用复杂等缺点，本发明具有使用方便，投资成本低，维护保养简单等优点。

本发明的实施降低了对变频器的技术要求，尤其是大容量变频器，需要厂家进行特殊设计，存在设计周期长、交货时间长、采购成本高、维护保养成本高等缺点。按照本发明对电动机进行改造，可以实现常规多个小容量变频器代替单个大容量变频器，多变频器控制电动机可有效降低设备故障风险，当变频器出现故障时，可启动其他变频器在低功率、低转速下运行，避免设备直接关停，有效降低设备故障给生产厂家带来的损失。

综上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种新型异步多源变频电动机，其特征在于：包括变频电动机、接线盒和变频器，所述变频电动机内线圈每一匝中的导体分成至少两股，相对应的每股所述导体接线后连接到单独的接线盒中，每一个所述接线盒电连接一个变频器，所述变频器与供电电源连接。

2.如权利要求1所述的新型异步多源变频电动机，其特征在于：所述变频电动机为大容量电动机，所述变频器为小容量变频器。

3.如权利要求2所述的新型异步多源变频电动机，其特征在于：所述变频器数量至少2个。

4.如权利要求3所述的新型异步多源变频电动机，其特征在于：至少一个所述变频器为所述变频电动机供电。