CN104300616A - 一种变级式大电容放电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种变级式大电容放电机,包括柜体骨架、柜体面板、散热风机组、可变电阻单元、控制盒,柜体骨架为整体框架式组焊结构,并设置两个便于起吊运输的吊耳,上部装有可变电阻单元,中部设有负极接线端子、正极接线端子和航空插头,下部悬挂安装散热风机组,可变电阻单元为六组电阻元件;控制盒焊接在柜体骨架上,其外部表面为操作显示界面,内部布设由主电路和控制电路组成的控制单元。本发明低噪音、防水、放电时间短,且具备变级、高压灭弧、电压显示、过流保护、短路保护、工作状态监控、报警、急停等多种功能。

Description

一种变级式大电容放电机
技术领域
本发明涉及电容放电技术领域,尤其适用于一种储能式电力机车大电容放电机。
背景技术
大电容是储能式电力机车的关键部件,当对储能式电力机车进行检修时,需将大电容电压从900V放至1V~0V,以确保检修人员的作业安全。
大电容放电机应用于检修基地,且使用较频繁,鉴于检修人员舒适度的要求,风机噪声值须控制在75dB(A级)以下,否则会对人体健康造成危害;另外,放电机在露天环境下运行,所以要承受强风、暴雨、暴晒等恶劣天气影响,同时应具有防止小动物出入等情况,柜体防护等级为IP20,电气设备防护等级>IP65;当放电机在大电容放电工作时,配套警示灯、警示音需开启,当放电机停止工作时,警示灯、警示音需熄灭;放电机需配置相应大电容电压值显示接口;采用具有灭弧作用的接触器,能满足DC900V电压的正常断开、闭合,必须在一定时间内将大电容电放至1V~0V,且放电过程中需有过电流保护及短路保护环节,以防电流过高或短路;当放电过程中遇到紧急情况时需要能够立即切断电源,考虑到作业人员的安全,风机冷却风出风口要避免正面出风。
现有的大电容放电机一般安装在室内,其防水、防晒能力差,且配置比较简单,不具备降噪、防水、高压灭弧、电压显示、过流保护、短路保护、工作状态监控、报警、急停等多种功能。因此,须研发低噪音、防水、放电时间短,且具有高压灭弧、电压显示、过流保护、短路保护、工作状态监控、报警、急停等多功能的变级式大容量放电机。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺陷,提供一种低噪音、防水、放电时间短,且具备变级、高压灭弧、电压显示、过流保护、短路保护、工作状态监控、报警、急停等多种功能的变级式大容量放电机。
为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:一种变级式大电容放电机,包括柜体骨架1、柜体面板2、散热风机组3、可变电阻单元4、控制盒5,柜体骨架1为整体框架式组焊结构,并设置两个便于起吊运输的吊耳6,上部装有可变电阻单元4,中部设有负极接线端子10、正极接线端子11和航空插头12,下部悬挂安装散热风机组3,柜体骨架1上还设有圆孔或焊接带螺纹的螺母座;柜体面板2包括左侧板21、右侧板22、正面上方板23、正面下方板24、背面板25、顶板26、底板27,其中,左侧板21、右侧板22、后背板25、顶板26、底板27均带有通风栅格,左侧板21、右侧板22、后背板25下方冲缺,各柜体面板上均设有与柜体骨架2相对应的圆孔,各面板搭接于柜体骨架2上,通过螺栓将其与柜体骨架2相互紧固形成一个整体,顶板26上安装出风网罩8和报警器9,出风网罩8除正面板和顶板封闭外,其余左侧、右侧和后背三方面板均带有通风栅格,正面下方板24与左侧板21铰链连接,需要拆装连接电缆线时,正面下方板24可呈90度打开状态;可变电阻单元4为六组电阻元件;控制盒5焊接在柜体骨架1上,其外部表面为操作显示界面,操作显示界面上设有智能数显表16、启动开关17、提示灯18和急停开关19,在正面上方板23上也设有一块与该操作显示界面相对应的、由透明玻璃14和金属边框15组成的玻璃罩7,其内部布设控制单元,控制单元包括主电路和控制电路。
作为优选方案之一,主电路包括接线端子R+和R-、短路保护环节、过流保护环节、智能数显表16、六组电阻元件、直流接触器KM1、直流接触器KM3,接线端子R+、R-接待放电电容的正负极。
作为优选方案之一,控制电路由散热风机控制、电源转换、过流保护、短路保护、警示报警、电压显示、信号监控等电气元件集成,外部三相四线制AC380V交流电U、V、W、N连接至航空插头12上,外界信号线X1、X2也通过该航空插头12引入,在散热风机组接线端处,U、V、W三相通过风机交流接触器KM2与风机电机连接,N极与W相形成AC220V开关电源,一路为风机交流接触器KM2、停止按钮SO提供工作电源,另一路为一级放电启动按钮S1、直流接触器KM1、直流接触器KM3提供110V电源。
本发明的有益效果是:
1、柜体面板采用搭接方式,结构分为内、外两大部分,内部为整体焊接骨架,其上部安装六组电阻元件,下部悬挂风机;外部全为面板,面板上开有一些圆孔,各面板搭接于骨架上后利用骨架上配套的圆孔和带螺纹的螺母座,通过螺栓紧固与骨架形成一个整体。此结构具有很好的稳定性,且易于拆卸维护。
2、柜体下方三面冲缺,底部用网板,正面封闭、有利于风机进风,且降低正面方向风机噪音。柜体顶部出风网罩,三面出风,正面封闭,从而避免操作人员被热气烫伤。操作界面设置于柜体正面上方,便于操作人员正面操作。
3、放电机采用二级可变电阻式控制。电阻柜共六组电阻元件,当超级电容电压为900V~250V时,六组电阻元件同时工作,消耗大量的热。当电压低至250V时,电阻元件由六组自动切换为两组,此时电阻元件电压增大,功率增大,可有效降低放电时间。
4、控制单元由多种电气元件集成,具有变电阻、电源转换、过流保护,短路保护,警示报警、电压显示、信号监控等多种功能。
附图说明
图1为本发明的整体结组成构示意图。
图2为本发明柜体面板之正面下方板及玻璃罩打开后示意图。
图3为控制盒的操作显示界面示意图。
图4为本发明控制单元主电路接线原理图。
图5为本发明控制单元控制电路接线原理图。
图中:1–柜体骨架,2–柜体面板,3–散热风机组,4–可变电阻单元,5–控制盒,6–吊耳,7–玻璃罩,8–出风网罩,9–报警器,10–负极接线端子,11–正极接线端子,12–航空插头,13–电阻元件,14–透明玻璃,15–金属边框,16–智能数显表,17–启动开关,18–提示灯,19–急停开关,20–负极接线端子,21–左侧板,22–右侧板,23–正面上方板,24–正面下方板,25–背面板,26–顶板,27–底板。
具体实施方式
    如图1~3所示,变级式大电容放电机包括柜体骨架1、柜体面板2、散热风机组3、可变电阻单元4、控制盒5,柜体骨架1为整体式框架焊接结构,并设置两个便于起吊运输的吊耳6。上部装有可变电阻单元4,中部设有负极接线端子10、正极接线端子11和航空插头12,下部悬挂安装散热风机组3。柜体骨架1上还设有圆孔或焊接带螺纹的螺母座。柜体面板2包括左侧板21、右侧板22、正面上方板23、正面下方板24、背面板25、顶板26、底板27,其中,左侧板21、右侧板22、后背板25、顶板26、底板27均带有通风栅格,左侧板21、右侧板22、后背板25下方冲缺,各柜体面板上均设有与柜体骨架2相对应的圆孔,各面板搭接于柜体骨架2上,通过螺栓将其与柜体骨架2相互紧固形成一个整体,顶板26上安装出风网罩8和报警器9,出风网罩8除正面板和顶板封闭外,其余左侧、右侧和后背三方面板均带有通风栅格,正面下方板24与左侧板21铰链连接,需要拆装连接电缆线时,正面下方板24可呈90度打开状态。可变电阻单元4为六组电阻元件。控制盒5焊接在柜体骨架1上,其外部表面为操作显示界面,操作显示界面上设有智能数显表16、启动开关17、提示灯18和急停开关19,在正面上方板23上也设有一块与该操作显示界面相对应的、由透明玻璃14和金属边框15组成的玻璃罩7;其内部布设控制单元,控制单元包括主电路和控制电路。
风机悬挂于柜体下部,柜体面板下方三面冲缺,底部开网孔,利于风机抽风。放电机有六个电阻单元,采用二级可变电阻控制方式,可有效降低放电时间,变级式的切换采用自动切换的方式。放电电阻工作时,电阻元件接入电路给超级电容放电,同时散发大量热量,冷却空气从风机进风口进入,通过电阻元件后从顶部三面吹出,带走电阻放电产生的热能,操作显示界面可实现放电启动,急停及显示放电电压监控、放电状态等。
如图4所示,主电路包括接线端子R+和R-、短路保护环节、过流保护环节、智能数显表16、六组电阻元件、直流接触器KM1、直流接触器KM3,接线端子R+、R-接待放电电容的正负极。电阻元件由电阻带、云母管、绝缘子、不锈钢结构件等组成,电阻带由多个电阻片首尾焊接串联而成,电阻片两端开孔,穿过绝缘瓷件,瓷件中心穿过一根不锈钢螺杆,螺杆外套一绝缘用云母管,构成一次绝缘。螺杆两端装配有绝缘子,绝缘子与外壳通过螺栓相连,构成二次绝缘。当电容电压由900V逐渐下降时,直流接触器KM1闭合,由短路保护环节、过流保护环节、智能数显表16、六组电阻元件、直流接触器KM1形成串联回路,风机将风吹进发热的电阻元件,对电阻元件进行强迫风冷;当电压低至250V时,直流接触器KM3闭合,由短路保护环节、过流保护环节、智能数显表16、二组电阻元件、直流接触器KM1、直流接触器KM3形成串联回路。
如图5所示,控制电路由散热风机控制、电源转换、过流保护、短路保护、警示报警、电压显示、信号监控等电气元件集成,外部三相四线制AC380V交流电U、V、W、N连接至航空插头12上,外界信号线X1、X2也通过该航空插头12引入,在散热风机组接线端处,U、V、W三相通过风机交流接触器KM2与风机电机连接,N极与W相形成AC220V开关电源,一路为风机交流接触器KM2、停止按钮SO提供工作电源,另一路为一级放电启动按钮S1、直流接触器KM1、直流接触器KM3提供110V电源。
开关电源将输入端AC220V转换为DC110V、DC220V后提供给控制电路,直流接触器KM1和KM3具有灭弧作用,主触点常开,当线圈电压接通DC110V后,主触点关闭,实现放电状态,且能为控制电路提供多组常开、常闭辅助触点,其中一组常闭开关与外界形成回路,实现工作状态信号的监控。风机交流接触器KM2,当线圈接通DC220V时主触点闭合,可启动风机,并能为控制电路提供多组常闭、常开辅助触点。智能数显表的工作电压为DC220V,可显示超级电容电压值,当放电机工作电压低于250V时,智能数显表辅助触点由常开转为闭合,为控制电路变电阻提供常开开关;指示灯L1,放电状态时常亮;报警器9带红色闪烁灯L2并带警示音。KM1-1、KM1-2分别为直流接触器KM1的常开触点,KM1-3为直流接触器KM1的常闭触点。
当外界电源连线接好并通电后,放电机可开始工作,工作时急停开关处于闭合状态。手动按下按钮开关,开启冷却风机,接通放电电阻,开始放电,放电警示灯亮并发出警报音。起始输入电压900V,放电电阻使用6*R0进行放电;当放电持续至数显电压表显示电压在250V时,自动切换至2*R0进行放电;当数显电压表显示放电电压低于1V时按下按钮开关,完成放电。
电源开关将AC380V交流电源W、N两级AC220V转换为接触器线圈及按钮开关等所需的DC220V与DC110V。操作时先打开玻璃罩7(如图2所示玻璃罩7可呈90度打开)。按下启动开关,直流接触器KM1线圈接通DC110V后主触点闭合,六组电阻元件全部串联于电路中,并发热消耗超级电容电量,直流接触器KM1常开触点KM1-2闭合,交流接触器KM2线圈接通AC220V后主触点闭合,散热风机组3开始工作,风机运行并由下往上吹风,流经电阻元件将电阻元件热量带走后从出风网罩8三面出风。当放电电压低至250V时,智能电压数显表的ALM1开关闭合,直流接触器KM3线圈接通DC110V后主触点闭合,从而电阻由六组放电变为二组放电,实现了放电机的自动变级。此时放电机电阻变小,放电功率增大,有效的缩短了放电时间。在整个放电过程中,智能数显表16显示大电容两端电压,警示灯L2闪烁并发出报警音。直流接触器KM1常闭触点KM1-3打开,从而向外界输出低电频,从而实现外界对放电状态的监控。当放电机出现异常情况时,可按下急停开关切断整个放电机电路,实现放电状态的急停。
本发明并不限于上述实施方式,在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (3)

1.一种变级式大电容放电机,包括柜体骨架(1)、柜体面板(2)、散热风机组(3)、可变电阻单元(4)、控制盒(5),其特征在于:
A、所述柜体骨架(1)为整体框架式组焊结构,并设置两个便于起吊运输的吊耳(6),上部装有可变电阻单元(4),中部设有负极接线端子(10)、正极接线端子(11)和航空插头(12),下部悬挂安装散热风机组(3),柜体骨架(1)上还设有圆孔或焊接带螺纹的螺母座;
B、所述柜体面板(2)包括左侧板(21)、右侧板(22)、正面上方板(23)、正面下方板(24)、背面板(25)、顶板(26)、底板(27),其中,左侧板(21)、右侧板(22)、后背板(25)、顶板(26)、底板(27)均带有通风栅格,左侧板(21)、右侧板(22)、后背板(25)下方冲缺,所述各柜体面板上均设有与柜体骨架(2)相对应的圆孔,各面板搭接于柜体骨架(2)上,通过螺栓将其与柜体骨架(2)相互紧固形成一个整体,所述顶板(26)上安装出风网罩(8)和报警器(9),出风网罩(8)除正面板和顶板封闭外,其余左侧、右侧和后背三方面板均带有通风栅格,所述正面下方板(24)与左侧板(21)铰链连接,需要拆装连接电缆线时,正面下方板(24)可呈90度打开状态;
C、所述可变电阻单元(4)为六组电阻元件;
D、所述控制盒(5)焊接在柜体骨架(1)上,其外部表面为操作显示界面,所述操作显示界面上设有智能数显表(16)、启动开关(17)、提示灯(18)和急停开关(19),在所述正面上方板(23)上也设有一块与该操作显示界面相对应的、由透明玻璃(14)和金属边框(15)组成的玻璃罩(7),其内部布设控制单元,所述控制单元包括主电路和控制电路。
2.根据权利要求1所述的变级式大电容放电机,其特征在于:所述主电路包括接线端子R+和R-、短路保护环节、过流保护环节、智能数显表(16)、六组电阻元件、直流接触器KM1、直流接触器KM3,接线端子R+、R-接待放电电容的正负极。
3.根据权利要求1所述的变级式大电容放电机,其特征在于:所述控制电路由散热风机控制、电源转换、过流保护、短路保护、警示报警、电压显示、信号监控等电气元件集成,外部三相四线制AC380V交流电U、V、W、N连接至航空插头(12)上,外界信号线X1、X2也通过该航空插头(12)引入,在散热风机组接线端处,U、V、W三相通过风机交流接触器KM2与风机电机连接,N极与W相形成AC220V开关电源,一路为风机交流接触器KM2、停止按钮SO提供工作电源,另一路为一级放电启动按钮S1、直流接触器KM1、直流接触器KM3提供110V电源。
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