CN201066828Y - 电机智能节电起动器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电机起动器，特别是一种电机智能节电起动器。包括Δ/Y双向切换回路、电机起动执行回路，所述Δ/Y双向切换回路与所述电机的端子相连，还包括电流采样电路、动态Δ/Y双向切换单元，所述电流采样电路连接所述起动控制回路和Δ/Y双向切换回路之间，输出端与所述动态 Δ/Y双向切换单元相连，通过电流采样电路采样电机负载电流，根据电机负载电流值和电机额定电流值，智能检测进行动态Δ/Y双向切换，当电机轻载或空载时，自动切换节电运行，重载时又能自动切换，正常运行。

Description

电机智能节电起动器

技术领域

本实用新型涉及一种电机起动器，特别是一种电机智能节电起动器。

背景技术

十九世纪末，欧洲的电磁理论家门发现并提出：“交流电动机Y形接法和Δ形接法可以适应不同负载”的节电理论。从此三相异步电动机的设计有六个端子，Δ/Y两种接法并立。多种电工理论书籍指出“电动机在轻载时，定子绕组的外部接线Y形连接可以使电机功率因数与效率都获得提高”，因此在电机运行中，动态Δ/Y双向切换节电技术得以广泛应用。

电机动态Δ/Y双向切换技术是一种最简单、最易实现的两点式调压节电技术，装置具有投资少、维护方便、节电效果明显的特点。基本原理是：当电机负载处于轻载或空载时，改变电机定子绕组的外部接线由Δ形切换成Y形，定子绕组电压变为原来的

定子绕组电流变为原来的1/3，定子功率因数提高，使电动机从电网吸收的有功、无功功率降低来节省电能，重载时电机定子绕组的外部接线由Y形切换成Δ形，保证出力，承担额定负载。为适应不同的电机负载，通常在电机轻载或空载时调节Δ/Y双向切换点。

已知的采用电机Δ/Y双向切换节电起动起动器，简单的只有节电起动功能，起动时间和Δ/Y双向切换点由人工调节。集电机起动、节电、保护于一体的，即要调节Δ/Y双向切换点，起动时间，又要整定过载保护值，调节的太多。实际应用不易掌握，特别是由于切换时交流接触器的切换顺序是：(1)Y/Δ切换，Y连接接触器释放，Δ连接接触器吸合，(2)Δ/Y切换，Δ连接接触器释放，Y连接接触器吸合；切换时间为交流接触器的一动作周期，切换时间间隔过短，电机存在电磁暂态量，易造成瞬间冲击电流，不但缩短了交流接触器触头的寿命，同时给电网线路带来更多的电流冲击，另外起动时间是一固定值的开环控制，不能随电机起动状态自动控制，也使得对电机的控制和保护不够完善。

实用新型内容

本实用新型克服了上述缺点，提供了一种集智能化、人性化、控制、保护、节电于一体，体积小、成本低的电机智能节电起动器。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：一种电机智能节电起动器，包括Δ/Y双向切换回路、电机起动执行回路，所述Δ/Y双向切换回路与所述电机的端子相连，还包括电流采样电路、动态Δ/Y双向切换单元，所述电流采样电路连接所述起动控制回路和Δ/Y双向切换回路之间，输出端与所述动态Δ/Y双向切换单元相连。

还可包括电机起动控制单元和保护控制单元，电机起动控制单元的输入端与所述电机起动执行回路相连，输出端连接所述保护控制单元，所述保护控制单元的输出返回到所述电机起动执行回路中。

所述保护控制单元可包括并联的过载保护电路、堵转检测电路和断相检测电路，再连接到保护执行/延时复位电路。

还可包括静态漏电保护电路，所述静态漏电保护电路的输入端与所述电机起动执行回路相连，输出端返回到所述电机起动执行回路中。

所述动态Δ/Y双向切换单元可包括依次连接的电流/电压转换电路、额定电流设置电路、Δ/Y双向切换检测电路、Δ/Y双向切换电路、Δ/Y切换延时电路、熄孤延时电路和Δ/Y双向切换执行电路，所述Δ/Y双向切换执行电路的输出连接到所述Δ/Y双向切换回路中，一个Y /Δ切换电路与所述Δ/Y切换延时电路并联，一个Δ/Y同时断开熄孤电路与所述Δ/Y双向切换执行电路并联。

所述起动控制单元可包括依次连接起动延时电路、起动锁定信号电路和起动Y运行锁定电路，一个起动时间自动判断电路的输入端与所述额定电流设置电路相连，输出端与所述起动延时电路相连。

所述过载保护电路可包括依次连接的过载检测/锁定电路和过载延时电路。

所述断相保护电路可包括依次连接的断相检测/锁定电路和断相延时电路。

所述额定电流设置电路可采用拨动开关。

本实用新型通过电流采样电路采样电机负载电流，根据电机负载电流值和电机额定电流值，智能检测进行动态Δ/Y双向切换，当电机轻载或空载时，自动切换节电运行，重载时又能自动切换，正常运行。此外，通过Δ/Y切换延时电路从重载至轻载切换时延时5秒，避免电机短时突变负载的频繁切换，为克服切换时电机电磁暂态量的瞬间冲击电流，在切换中先将Δ/Y连接两接触器断开自然熄孤后自动切换，充分降低电机电磁暂态量，延长接触器使用寿命，减少电网线路冲击电流。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图；

图2为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

如图1中所示，为本实用新型的原理框图，本实用新型包括电机起动执行回路1、电流采样回路2、Δ/Y双向切换回路3，所述电流采样回路2的输出端依次连接电流/电压转换电路4、额定电流设置电路5、Δ/Y双向切换检测电路6、Δ/Y双向切换电路7、Δ/Y切换延时电路8、熄孤延时电路10和Δ/Y双向切换执行电路12，所述Δ/Y双向切换执行电路12的输出控制所述Δ/Y双向切换回路3实现切换，一个Y/Δ切换电路9与所述Δ/Y切换延时电路8并联，一个Δ/Y同时断开熄孤电路11与所述Δ/Y双向切换执行电路12并联。所述电机的中线反馈给所述电机起动执行回路1，形成闭环控制。

所述电机起动控制回路1还通过一个输出端依次连接起动延时电路13、起动锁定信号电路14、起动Y运行锁定电路16，在连接到所述Δ/Y双向切换电路7中，一个起动时间自动判断电路15的输入端与所述额定电流设置电路5相连，输出端连接所述起动延时电路13，所述起动锁定信号的输出分别连接过载检测/锁定电路17、断相检测/锁定电路20，再分别通过过载延时电路18和断相延时电路21连接到保护执行/延时复位电路23，所述额定电流设置电流5的输出还分别连接到过载检测/锁定电路17、堵转检测电路19和断相检测/锁定电路20，所述保护执行/延时复位电路23输出信号控制所述电机起动执行回路1工作，此外，一个静态漏电检测电路22将检测到的漏电信号也发送到所述保护执行/延时复位电路23中。

如图2中所示为本实用新型中部分电路的具体电路原理图。所述电流采样电路2包括套接在所述电源电机电源输入线路上的电流互感器1TA、2TA，所述Δ/Y双向切换回路3由两组触点1KM和2KM构成，通过接通1KM或2KM分别将异步电动机MA的6组绕组构成三角形(即Δ形)和星形(即Y形)连接。所述QA1、QA2为起动按钮，TA1为停止按钮，KM为运行接触器。

下面结合图1、2对本实用新型的工作过程进行详细描述：首先在打开电源时，静态漏电检测电路20对电机进行静态漏电检测，当电机定子绕组对壳电阻≤10千欧时，向所述保护执行/延时复位电路23发出保护动作信号并报警，接触器KM无法得电闭合，电机无法起动，直至故障排除。按下起动按钮QA1、QA2电机开始起动，电机起动控制回路1送出起动信号，经起动延时电路13，起动锁定信号电路14送出三路起动锁定信号，分别为一路过载检测/锁定电路17，一路断相检测/锁定电流20，一路电机起动Y形连接锁定电流16，电机起动时间是根据电机起动状态信号经电流采样电路2进行采样，电流/电压转换电路将电流采样转换为电压4，再经额定电流设置电路5送到起动时间自动判断电路15，当电机电流≤电机额定电流的1.2-1.1倍时，起动时间自动判断电路15发出信号，结束起动延时13和解除起动锁定信号14，起动结束，电机进入正常运行。由于起动方式采用电机定子绕组的外部接线Y形连接方式降压起动，当人工发出电机起动指令后，起动电路锁定电机定子绕组的外部Y形连接方式，给出电机起动信号，电机起动并开始延时，将电机额定电流值和电机的起动电流值，进行比较，自动判断起动时间，无需人工设定。

由额定电流设置电路5同时送出的额定电流值和电机负载状态信号，经Δ/Y双向切换检测电路6智能检测电机负载状态，当电机轻载或空载时，经Δ/Y双向切换信号电路7、Δ/Y切换延时电路8、熄孤延时电路10、Δ/Y双向切换执行电路12控制接触器1KM得电，触点闭合，自动切换成Y形连接实现节电运行状态，当电机负载加重时，Δ/Y双向切换检测电路6检测出重载信号，经Δ/Y双向切换信号电路7、Y/Δ切换电路9、熄孤延时电路10、Δ/Y双向切换执行电路12，控制Δ/Y双向切换控制回路3中的接触器2KM得电，触点闭合，自动切换到Δ形连接，保证电机出力，承担额定负载。由于通过电流互感器将电流采样转换为电压，应用电阻分压原理和拨动开关实现不同电机的额定电流设置，并使输出值按比例输出电机电流值，根据电机负载电流值和电机额定电流值，智能检测进行动态Δ/Y双向切换，重载至轻载(Δ/Y切换)切换时延时5秒，避免电机短时突变负载的频繁切换，为克服切换时电机电磁暂态量的瞬间冲击电流，在切换中先将Δ/Y连接两接触器断开自然熄孤，过0.5秒熄孤时间后自动切换。

电机运行的过程中，由额定电流设置电路5同时送出的额定电流值和电机工作状态信号，经过载检测电路17、堵转检测电路19、断相检测电路20进行检测，如果电机出现过载、堵转、断相时，经过过载延时18、堵转、或断相经断相延时21、保护执行/延时复位23报警并向所述电机起动执行回路1中的接触器KM断开，停止电机工作。

其中，所述电机过载保护就是电机工作电流＞电机额定电流，用电机额定电流值和电机工作电流值来检测电机是否过载，由于电机允许短时间过载，为防此过载保护动作，过载保护电路中设过载延时电路，且过载延时电路应是反时限延时，即电机过载电流大小与过载延时时间成反比，另一方面电机起动时电机电流＞电机额定电流，要使过载保护电路在电机起动不动作，通常的保护电路是加大过载电流系数来实现，需要人工调试整定过载电流系数，因此过载保护电路设置有过载保护锁定电路，利用电机起动电路的电机起动信号来锁定过载保护，从而过载延时时间与过载电流系数无需人工整定，实现智能化的电机过载保护。

其中，电机堵转电流是电机额定电流的6～7倍，电机堵转检测是检测电机电流，当电机电流接近电机额定电流的7倍时电路发出堵转保护信号切断电机电源。

其中，在电机运行中任意一相断相时电机其它两相电流是电机额定电流的1.73倍，将电机电流与电机额定电流比较检测，当电机电流≥电机额定电流的1.7倍时，实施电机断相保护。如果电流采样相断相，则电流采样相无电流，电机断相保护电路设无电流保护，从而实现电机三相断相保护。由于电机起动时电机电流＞电机额定电流的1.7倍，电机断相保护设延时保护电路和电机起动断相保护锁定电路。

此外，本实用新型设有手动/自动转换开关SA2，目的是当控制器出现故障时可转向手动操作，手动操作时，按下起动按钮不放，待电机起动电流降到电机额定电流后放开起动按钮，完成电机起动，电机正常运行。

以上对本实用新型所提供的电机智能节电起动器进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (9)

1.一种电机智能节电起动器，包括Δ/Y双向切换回路、电机起动执行回路，所述Δ/Y双向切换回路与所述电机的端子相连，其特征在于：还包括电流采样电路、动态Δ/Y双向切换单元，所述电流采样电路连接所述起动控制回路和Δ/Y双向切换回路之间，输出端与所述动态Δ/Y双向切换单元相连。

2.根据权利要求1所述的电机智能节电起动器，其特征在于：还包括电机起动控制单元和保护控制单元，电机起动控制单元的输入端与所述电机起动执行回路相连，输出端连接所述保护控制单元，所述保护控制单元的输出返回到所述电机起动执行回路中。

3.根据权利要求2所述的电机智能节电起动器，其特征在于：所述保护控制单元包括并联的过载保护电路、堵转检测电路和断相检测电路，再连接到保护执行/延时复位电路。

4.根据权利要求1所述的电机智能节电起动器，其特征在于：还包括静态漏电保护电路，所述静态漏电保护电路的输入端与所述电机起动执行回路相连，输出端返回到所述电机起动执行回路中。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的电机智能节电起动器，其特征在于：所述动态Δ/Y双向切换单元包括依次连接的电流/电压转换电路、额定电流设置电路、Δ/Y双向切换检测电路、Δ/Y双向切换电路、Δ/Y切换延时电路、熄孤延时电路和Δ/Y双向切换执行电路，所述Δ/Y双向切换执行电路的输出连接到所述Δ/Y双向切换回路中，一个Y/Δ切换电路与所述Δ/Y切换延时电路并联，一个Δ/Y同时断开熄孤电路与所述Δ/Y双向切换执行电路并联。

6.根据权利要求2所述的电机智能节电起动器，其特征在于：所述起动控制单元包括依次连接起动延时电路、起动锁定信号电路和起动Y运行锁定电路，一个起动时间自动判断电路的输入端与所述额定电流设置电路相连，输出端与所述起动延时电路相连。

7.根据权利要求3所述的电机智能节电起动器，其特征在于：所述过载保护电路包括依次连接的过载检测/锁定电路和过载延时电路。

8.根据权利要求3所述的电机智能节电起动器，其特征在于：所述断相保护电路包括依次连接的断相检测/锁定电路和断相延时电路。

9.根据权利要求5所述的电机智能节电起动器，其特征在于：所述额定电流设置电路采用拨动开关。

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