CN103972903A - 一种用于三相异步电动机无功就地智能补偿的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于三相异步电动机无功就地智能补偿的装置，该装置包括有干式低压电力电容器、高分断能力断路器、软投切开关和DSP芯片控制器，且所述软投切开关、高分断能力断路器和DSP芯片控制器焊接在电路板上，并将电路板和干式低压电力电容器封装在盒子内，盒子上引出有接线端子连接到三相异步电动机上实现智能化无功功率补偿，而且本发明设计的装置集成体积小，安装方便，补偿效率高，大大降低线路损耗和电动机发热，节约电能，稳定工作电压，延长电动机使用寿命。

Description

一种用于三相异步电动机无功就地智能补偿的装置

技术领域

本发明涉及三相异步电动机无功就地补偿领域，具体涉及一种用于三相异步电动机无功就地智能补偿的装置。

背景技术

近年来无功补偿装置获得了较大的发展，而且补偿的要求和种类各种各样，根据补偿的需求情况配制相应的补偿装置可大大提高效率并产生更好的效果。而且无功补偿装置的重要要求就是希望它能连续调节补偿装置的无功功率并能智能补偿使工作电压稳定，而这种连续调节很多是依靠控制器调节交流接触器或调节复合开关来实现，而交流接触器或复合开关响应时间长且产热大，易损坏，使用寿命短，补偿效率低，且不易集成，安装占地大，选择无功功率补偿额小，保护封装不合理，易受到外界的干预和腐蚀。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对三相异步电动机的无功补偿需要，由于三相异步电动机属于感性负载，在其运行包括启动过程中，要根据三相异步电动机运行所需的无功功率大小进行智能实时补偿，使三相异步电动机工作的实时功率因素稳定在0.97到1之间，大大降低线路损耗和三相异步电动机发热，节约电能，稳定工作电压，延长电动机使用寿命，且补偿效率高，可选补偿额大，经久耐用，集成体积小，易于安装和使用，并且封装合理，加大抵抗外界干预和损坏。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于三相异步电动机无功就地智能补偿的装置，该装置包括干式低压电力电容器、高分断能力断路器、软投切开关和DSP芯片控制器。干式低压电力电容器为三个电容三角形连接，且三个电容通过高分断能力断路器与所述电动机的输入三相交流电的AB相，BC相，AC相分别并联，并且并联处分别设为A、B、C补偿端，所述干式低压电力电容器与高分断能力断路器之间设置有软投切开关。DSP芯片控制器的输出端与软投切开关信号连接，其输入端分别有电压采集端和电流采集端，其电压采集端与所述电动机的输入三相交流电并联，电流采集端与电流互感器连接，且所述电动机的输入三相交流电穿过所述电流互感器，所述输入端实时接收所述电动机的输入三相交流电的电压信号和电流信号，实时计算所述电动机工作的实时功率因数和实时无功功率大小，且响应的时间周期小于5ms，也就是DSP芯片采集电压电流信号到计算出功率因素和无功功率值所用的时间不超过5ms，并根据实时功率因数和实时无功功率的大小控制所述软投切开关的开闭，切除或投入干式低压电力电容器，大大提高了补偿效率。DSP芯片控制器的控制命令是当实时功率因数为正值且小于0.97时，并且实时无功功率大小大于干式低压电力电容器的电容容量大小时，保持投入干式低压电力电容器，所述实时功率因数随着干式低压电力电容器的投入而逐渐增大，当实时功率因数增大到1或越过1而计为负值时，立即切断干式低压电力电容器，并继续检测实时功率因数和实时无功功率大小以进入下一次干式低压电力电容器的投入。再加上DSP芯片控制器内部有专用信号调理电路和AD转换模块，信号精度为0.1级，从而使补偿精度达到0.1级，而电流互感器可选用精密电流互感器采集电流信号精度高，且控制精度也高，使得对三相异步电动机的无功功率补偿相关更好。并且所述软投切开关、高分断能力断路器和DSP芯片控制器焊接在电路板上，集成化体积小，减少装置的占用空间，方便安装和使用。

优选的是，所述软投切开关为三个双线圈大功率磁保持继电器并联组成，每相邻两个双线圈大功率磁保持继电器串连所述三个电容中的一个电容，并通过DSP芯片控制器控制三个双线圈大功率磁保持继电器同时动作，同时切除或投入所述三个电容。双线圈大功率磁保持继电器的控制电流等级高，可达到90A，而且它的触点是由DSP芯片控制器控制，电压过零点吸合，电流过零点断开，响应时间小于10ms，运行中不产生电流涌流冲击，不产生投切振荡，可延长三相异步电动机和干式低压电力电容器的使用寿命。

优选的是，所述电路板及干式低压电力电容器设置在盒子内，所述盒子的最小体积为300mm×340mm×70mm，所述A、B、C补偿端设置在所述盒子的一侧，所述输入端设置在所述盒子的另一侧，盒子既可以保护部件免受外界的干预和损坏，又可以将整体封装固定，分别从两个引出补偿端和输入端，可以方便安装使用。

优选的是，所述盒子包括有上盖和下盖，下盖被绝缘隔板分为上部和下部，所述上部设置有所述电路板并固定在绝缘隔板上，所述下部固定有干式低压电力电容器，绝缘隔板设置有通孔或接线端，下盖的底面外设置有高柔软纤维树脂合成的橡胶底板，上盖和下盖通过螺栓或螺钉连接且上盖与所述电路板及电路板上的软投切开关、高分断能力断路器和DSP芯片控制器不接触。

优选的是，所述下盖口的边沿设置有开口，且开口对应的上盖口边沿铰接有挡板盖住开口，所述A、B、C补偿端和所述输入端设置在开口上。

优选的是，所述盒子下盖的侧面设置有散热片或通风口，所述绝缘隔板为格栅绝缘板，所述上盖设置有风扇。

优选的是，所述无功就地智能补偿装置通过DSP芯片控制器的数据线并联多台所述无功就地智能补偿装置以智能增加补偿量，其共同使用一组电压信号和电流信号，增加多组干式低压电力电容器的切除或投入，且采集电压信号和电流信号的无功就地智能补偿装置为主机，其余为从机。这样可以装成一个无功就地智能补偿系统，可以任意几台无功就地智能补偿装置联机使用，每一台无功就地智能补偿装置的DSP芯片控制器可以用数据线进行互相共同数据交换及数据通信，当三相异步电动机功率较小且运行所需无功功率容量较小时，采用一台无功就地智能补偿装置就地补偿即可，当三相异步电动机功率较大且运行所需无功功率容量较大时，可根据需要选择任意台数的无功就地智能补偿装置联机进行就地补偿。

优选的是，所述主机和从机设置在盒子内，盒子上设置有输入端和A、B、C补偿端，主机和从机的补偿端可并联共用端子或分别引出各自的补偿端。

优选的是，所述干式低压电力电容器的电压等级为0.525千伏，耐压等级较高，防止电容投入时，端电压升高，造成电容器长期在过压环境下工作，电容使用寿命大大降低，甚至爆炸。所述高分段能力断路器的分段能力为15KA，短路保护能力强，大大提高装置的安全性，及三相异步电动机的安全性。

优选的是，所述电流采集端和电压采集端连接所述电动机输入端在补偿端前面可更加准确检测到输入信号，所述电流互感器信号精度为0.1级采集精度高。

本发明设计的技术方案不但可以实现三相异步电动机工作的实时功率因素稳定在0.97到1之间，大大降低线路损耗和三相异步电动机发热，节约电能，稳定工作电压，延长电动机使用寿命，提高补偿效率，而且体积较小，封装的盒子独特又经济实用，又能抗外界干扰和损坏，方便安装和使用。

附图说明

图1为本发明用于三相异步电动机无功就地智能补偿的装置单台连接到三相异步电动机的示意图；

图2为本发明用于三相异步电动机无功就地智能补偿的装置的结构布置示意图；

图3为本发明用于三相异步电动机无功就地智能补偿的装置多台组合连接到三相异步电动机的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

本发明提供了一种用于三相异步电动机无功就地智能补偿的装置，图1为本发明用于三相异步电动机无功就地智能补偿的装置单台连接到三相异步电动机的示意图，在图中可看到该装置包括干式低压电力电容器4、高分断能力断路器2、软投切开关3和DSP芯片控制器5。干式低压电力电容器4为三个电容三角形连接，且三个电容通过高分断能力断路器2与所述电动机1的输入三相交流电的AB相，BC相，AC相分别并联，并且并联处分别设为A、B、C补偿端，所述干式低压电力电容器4与高分断能力断路器2之间设置有软投切开关3。DSP芯片控制器5的输出端与软投切开3关信号连接，其输入端分别有电压采集端和电流采集端，其电压采集端与所述电动机1的输入三相交流电并联，电流采集端与电流互感器6连接，且所述电动机1的输入三相交流电穿过所述电流互感器6，所述输入端实时接收所述电动机1的输入三相交流电的电压信号和电流信号，实时计算所述电动机1工作的实时功率因数和实时无功功率大小，且响应的时间周期小于5ms，也就是DSP芯片采集电压电流信号到计算出功率因素和无功功率值所用的时间不超过5ms，并根据实时功率因数和实时无功功率的大小控制所述软投切开关3的开闭，切除或投入干式低压电力电容器4，大大提高了补偿效率。DSP芯片控制器5的控制命令是当实时功率因数为正值且小于0.97时，并且实时无功功率大小大于干式低压电力电容器4的电容容量大小时，保持投入干式低压电力电容器4，所述实时功率因数随着干式低压电力电容器4的投入而逐渐增大，当实时功率因数增大到1或越过1而计为负值时，立即切断干式低压电力电容器4，并继续检测实时功率因数和实时无功功率大小以进入下一次干式低压电力电容器4的投入。再加上DSP芯片控制器5内部有专用信号调理电路和AD转换模块，信号精度为0.1级，从而使补偿精度达到0.1级，而电流互感器6可选用精密电流互感器采集电流信号精度高，且控制精度也高，使得对三相异步电动机1的无功功率补偿相关更好。并且所述软投切开关3、高分断能力断路器2和DSP芯片控制器5焊接在电路板上，集成化体积小，减少装置的占用空间，方便安装和使用。

软投切开关3可为三个双线圈大功率磁保持继电器并联组成，每相邻两个双线圈大功率磁保持继电器串连所述三个电容中的一个电容，并通过DSP芯片控制器5控制三个双线圈大功率磁保持继电器同时动作，同时切除或投入所述三个电容。双线圈大功率磁保持继电器的控制电流等级高，可达到90A，而且它的触点是由DSP芯片控制器5控制，电压过零点吸合，电流过零点断开，响应时间小于10ms，运行中不产生电流涌流冲击，不产生投切振荡，可延长三相异步电动机1和干式低压电力电容器4的使用寿命。

在图2中，电路板及干式低压电力电容器4设置在盒子内，所述盒子的最小体积为300mm×340mm×70mm，所述A、B、C补偿端设置在所述盒子的一侧，所述输入端设置在所述盒子的另一侧，盒子既可以保护部件免受外界的干预和损坏，又可以将整体封装固定，分别从两个引出补偿端和输入端，可以方便安装使用。特别是盒子包括有上盖11和下盖，下盖被绝缘隔板12分为上部和下部，所述上部设置有所述电路板并固定在绝缘隔板12上，所述下部固定有干式低压电力电容器4，绝缘隔板12设置有通孔或接线端，下盖的底面外设置有高柔软纤维树脂合成的橡胶底板13，上盖和下盖通过螺栓或螺钉连接且上盖11与所述电路板及电路板上的软投切开关3、高分断能力断路器2和DSP芯片控制器5不接触。特别是，下盖口的边沿设置有开口，且开口对应的上盖口边沿铰接有挡板盖住开口，所述A、B、C补偿端和所述输入端设置在开口上。盒子下盖的侧面还可以设置有散热片或通风口，所述绝缘隔板为格栅绝缘板，上盖还可以设置有风扇。

在图3中，无功就地智能补偿装置通过DSP芯片控制器5的数据线并联多台所述无功就地智能补偿装置以智能增加补偿量，其共同使用一组电压信号和电流信号，增加多组干式低压电力电容器4的切除或投入，且采集电压信号和电流信号的无功就地智能补偿装置为主机，其余为从机。这样可以装成一个无功就地智能补偿系统，可以任意几台无功就地智能补偿装置联机使用，每一台无功就地智能补偿装置的DSP芯片控制器5可以用数据线进行互相共同数据交换及数据通信，当三相异步电动机1的功率较小且运行所需无功功率容量较小时，采用一台无功就地智能补偿装置就地补偿即可，当三相异步电动机1的功率较大且运行所需无功功率容量较大时，可根据需要选择任意台数的无功就地智能补偿装置联机进行就地补偿。

主机和从机可以设置在盒子内，盒子上设置有输入端和A、B、C补偿端，主机和从机的补偿端可并联共用端子或分别引出各自的补偿端。干式低压电力电容器4的电压等级为0.525千伏，耐压等级较高，防止电容投入时，端电压升高，造成电容器长期在过压环境下工作，电容使用寿命大大降低，甚至爆炸。所述高分段能力断路器的分段能力为15KA，短路保护能力强，大大提高装置的安全性，及三相异步电动机的安全性。DSP芯片控制器的电流采集端和电压采集端连接所述电动机输入端在补偿端前面可更加准确检测到输入信号，所述电流互感器信号精度为0.1级采集精度高。

本发明设计的技术方案不但可以实现三相异步电动机工作的实时功率因素稳定在0.97到1之间，大大降低线路损耗和三相异步电动机发热，节约电能，稳定工作电压，延长电动机使用寿命，提高补偿效率，而且体积较小，封装的盒子独特又经济实用，又能抗外界干扰和损坏，方便安装和使用，还可以组成无功就地智能补偿系统，增大可选补偿额。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种用于三相异步电动机无功就地智能补偿的装置，其特征在于，包括：

干式低压电力电容器，其为三个电容三角形连接，且三个电容通过高分断能力断路器与所述电动机的输入三相交流电的AB相，BC相，AC相分别并联，并且并联处分别设为A、B、C补偿端，所述干式低压电力电容器与高分断能力断路器之间设置有软投切开关；

DSP芯片控制器，其输出端与软投切开关信号连接，其输入端分别有电压采集端和电流采集端，其电压采集端与所述电动机的输入三相交流电并联，电流采集端与电流互感器连接，且所述电动机的输入三相交流电穿过所述电流互感器，所述输入端实时接收所述电动机的输入三相交流电的电压信号和电流信号，实时计算所述电动机工作的实时功率因数和实时无功功率大小，且响应的时间周期小于5ms，当实时功率因数为正值且小于0.97时，并且实时无功功率大小大于干式低压电力电容器的电容容量大小时，保持投入干式低压电力电容器，所述实时功率因数随着干式低压电力电容器的投入而逐渐增大，当实时功率因数增大到1或越过1而计为负值时，立即切断干式低压电力电容器，并继续检测实时功率因数和实时无功功率大小以进入下一次干式低压电力电容器的投入；

其中，所述软投切开关、高分断能力断路器和DSP芯片控制器焊接在电路板上。

2.根据权利要求1所述的用于三相异步电动机无功就地智能补偿的装置，其特征在于，所述软投切开关为三个双线圈大功率磁保持继电器并联组成，每相邻两个双线圈大功率磁保持继电器串连所述三个电容中的一个电容，并通过DSP芯片控制器控制三个双线圈大功率磁保持继电器同时动作，同时切除或投入所述三个电容。

3.根据权利要求2所述的用于三相异步电动机无功就地智能补偿的装置，其特征在于，所述电路板及干式低压电力电容器设置在盒子内，所述盒子的最小体积为300mm×340mm×70mm，所述A、B、C补偿端设置在所述盒子的一侧，所述输入端设置在所述盒子的另一侧。

4.根据权利要求3所述的用于三相异步电动机无功就地智能补偿的装置，其特征在于，所述盒子包括有上盖和下盖，下盖被绝缘隔板分为上部和下部，所述上部设置有所述电路板并固定在绝缘隔板上，所述下部固定有干式低压电力电容器，绝缘隔板设置有通孔或接线端，下盖的底面外设置有高柔软纤维树脂合成的橡胶底板，上盖和下盖通过螺栓或螺钉连接且上盖与所述电路板及电路板上的软投切开关、高分断能力断路器和DSP芯片控制器不接触。

5.根据权利要求4所述的用于三相异步电动机无功就地智能补偿的装置，其特征在于，所述下盖口的边沿设置有开口，且开口对应的上盖口边沿铰接有挡板盖住开口，所述A、B、C补偿端和所述输入端设置在开口上。

6.根据权利要求5所述的用于三相异步电动机无功就地智能补偿的装置，其特征在于，所述盒子下盖的侧面设置有散热片或通风口，所述绝缘隔板为格栅绝缘板，所述上盖设置有风扇。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的用于三相异步电动机无功就地智能补偿的装置，其特征在于，所述无功就地智能补偿装置通过DSP芯片控制器的数据线并联多台所述无功就地智能补偿装置以智能增加补偿量，其共同使用一组电压信号和电流信号，增加多组干式低压电力电容器的切除或投入，且采集电压信号和电流信号的无功就地智能补偿装置为主机，其余为从机。

8.根据权利要求7所述的用于三相异步电动机无功就地智能补偿的装置，其特征在于，所述主机和从机设置在盒子内，盒子上设置有输入端和A、B、C补偿端，主机和从机的补偿端可并联共用端子或分别引出各自的补偿端。

9.根据权利要求8所述的用于三相异步电动机无功就地智能补偿的装置，其特征在于，所述干式低压电力电容器的电压等级为0.525千伏，所述高分段能力断路器的分段能力为15KA。

10.根据权利要求9所述的用于三相异步电动机无功就地智能补偿的装置，其特征在于，所述电流采集端和电压采集端连接所述电动机输入端在补偿端前面，所述电流互感器信号精度为0.1级。