CN203027192U - 一种快速升降速度的三相电机的节能装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电机控制领域，特别涉及一种能够快速升降速度的三相电机的节能装置，它包括与三相电源输出连接的三相整流器、与三相电机电连接的IGBT模块和PLC及模拟量输入/输出模块，三相整流器与IGBT模块电连接，三相整流器输出端与IGBT模块输入端之间分别连接电容、刹车单元、三相矢量控制电路，PLC及模拟量输入/输出模块与三相矢量控制电路之间设置模拟量采集模块。在使用本实用新型时，电机工作的大部分时间里降低了电机工作的频率和转速，缩短电机的加减速度的时间，功率也随之降低，对电机起到节能的作用；另外，本实用新型还具有结构简单，设置合理，制作成本低等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及电机控制领域，特别涉及一种能够快速升降速度的三相电机的节能装置。
背景技术
目前，普通的三相交流电机带满负载时，从停止到全速运行所需的时间大约为10-150秒，采用变频后，就是3秒以上，但对于要求快速升降且间断工作的生产来说，此种加速时间几乎无法满足机器的动作要求，而且整个时间段内电机的无功功率大约为13％，82％为部分有功功率，全功率状态不足5％。
因此，对其有效改造提升为目前环保、节能、低碳迫切需求。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种快速升降速度的三相电机的节能装置。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
本实用新型所述的一种快速升降速度的三相电机的节能装置，所述该装置包括与三相电源输出连接的三相整流器、与三相电机电连接的IGBT模块和PLC及模拟量输入/输出模块，三相整流器与IGBT模块电连接，所述三相整流器输出端与IGBT模块输入端之间分别连接电容、刹车单元、三相矢量控制电路，所述PLC及模拟量输入/输出模块与三相矢量控制电路之间设置模拟量采集模块。
进一步地，所述三相整流器输出“+”“-”极对应连接电容的“+”“-”极，电容的“+”“-”极分别连接IGBT模块的输入端和刹车单元输入端，所述刹车单元的输出端设置与其电连接的刹车电阻。
进一步地，所述PLC及模拟量输入/输出模块的输出连接模拟量采集模块的输入端，模拟量采集模块的输出连接三相矢量控制电路，所述三相矢量控制电路连接IGBT模块的信号输入端。
进一步地，所述IGBT模块的额定电流大于三相电机工作时的最大电流。
与现有技术相比，本实用新型有益效果为：由于增加了对应动作的模拟量输出，再经模拟量采样、三相矢量控制电路控制IGBT模块，最后输出三相矢量电源给电机，大部分时间里降低了电机工作的频率和转速，因此能够大大缩短电机的加减速度的时间，功率也随之降低，对电机起到节能的作用。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型实施例中铝压铸机安装本实用新型的装置后的动作示意图；
图3是本实用新型实施例中铝压铸机未安装本实用新型的装置的动作示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
如图1所示，本实用新型的一种快速升降速度的三相电机的节能装置，包括与三相电源输出连接的三相整流器、与三相电机电连接的IGBT模块和PLC及模拟量输入/输出模块，三相整流器与IGBT模块电连接，三相整流器输出端与IGBT模块输入端之间分别连接电容、刹车单元、三相矢量控制电路，PLC及模拟量输入/输出模块与三相矢量控制电路之间设置模拟量采集模块。
作为本实用新型的另一种优选方式，三相整流器输出“+”“-”极对应连接电容的“+”“-”极，电容的“+”“-”极分别连接IGBT模块的输入端和刹车单元输入端，刹车单元的输出端设置与其电连接的刹车电阻。
作为本实用新型的另一种优选方式，PLC及模拟量输入/输出模块的输出连接模拟量采集模块的输入端，模拟量采集模块的输出连接三相矢量控制电路，三相矢量控制电路连接IGBT模块的信号输入端。
作为本实用新型的另一种优选方式，IGBT模块的额定电流大于三相电机工作时的最大电流。
如图3所示，本实用新型未安装于某台铝压铸机上时的动作示意，其动作只有开关量控制，其动作由A1-A5电磁阀控制活塞推进杆前进或后退，而B1-B3调节对应动作的流量，当在放料、排气、松模动作时则全部关闭电磁阀，高压油因部分或全部无法流入推进腔导致油压升高，当超过D超压回流阀设定值时，通过回流阀进行回流到油箱，而电机一直全速度运行。目前，放料需要10秒，然后再加热推进1.5秒，再停止推进1.5秒进行排气，按以上动作重复三次，再以恒速推进挤压90秒，再停止1秒松模，然后全速退回约5秒完成一个工作流程；再进入下一个动作流程。电机以全速工作，电磁阀则按要求动作，多出部分液压油靠超压阀回流，按其时间比例计算，不流进推进器时间为15.5秒，部分流进推进器的时间为94.5秒，全部流进的时间是5秒，耽搁动作时间总共需要115秒，且约有13％是无功状态，82％为部分有功状态，全功状态不足5％。
如图2所示，采用本实用新型后，动作有开关量控制部分，PLC及模拟量输入/输出模块控制A1、A3、A4、A5电磁阀，电磁阀再控制推进腔和回程腔油量，导致活塞推进杆前进或后退，当在放料、排气、松模动作时则全部关闭电磁阀，电机则根据对应动作信号预定值进行运行；大部分时间里大大降低了电机的工作频率和转速，且能够控制电机的加减速度的时间在0.1～3秒，其功率也随之降低。
对本实用新型的具体动作过程作进一步描述：
一、当动作需要为放料时，PLC及模拟量输入/输出模块发出信号关闭A1、主推进电磁阀A3、回程排放电磁阀A4、推进排放电磁阀A5，PLC及模拟量输入/输出模块输出最小电流值，通过模拟量采样，三相矢量控制电路根据内部参数设定为输出Y1-Y3的三相控制信号，再推动IGBT模块，IGBT模块再输出三相T 1-T 3矢量电源，使电机以最低运行速度进行保压，这时压力低于D超压回流阀的设定值，无油流回油箱。
二、当动作需要为排气推进时，由PLC及模拟量输入/输出模块控制关闭回程电磁阀A1、回程排放电磁阀A4、主推进电磁阀A3、推进排放电磁阀A5，PLC及模拟量输入/输出模块根据目前动作，输出排气推进设定的对应模拟量，模拟量经模拟采样再进入三相矢量控制，三相矢量控制电路根据输入模拟量采样信号输出Y1-Y3三相矢量信号，Y1-Y3三相矢量信号经IGBT模块推动，输出T1-T3三相矢量电源给电机，这时高压油由电机油泵升压后经单向阀C、主推进电磁阀A3，再流入推进腔E，推进腔E油压上升，这时因推进排放电磁阀A5打开，回程腔F与油箱H相通，压力降低，从而推进腔E压力大于回程腔F的压力，推动活塞G推进杆向前，把物料向前推进1.5秒，当进行排气1.5秒时，PLC及模拟量输入/输出模块根据动作要求，输出的开关量和模拟同放料动作一致，高压油动作也和放料是一样。
三、当动作需要推进时，PLC及模拟量输入/输出模块根据动作要求，输出的开关量同上述排气推进动作相同，高压油动作也和排气推进时一样，不同的是模拟量输出为推进动作设定模拟量，这时把物料向前推进90秒。
四、当动作需要为松模时，其动作和油路与排气推进排气时动作一样。
五、当动作需要为回程时，PLC及模拟量输入/输出模块控制关闭主推进电磁阀A3、推进排放电磁阀A5，开启回程电磁阀A1和回程排放电磁阀A4，PLC及模拟量输入/输出模块根据目前动作，输出对应设定模拟量，模拟量输出经模拟量采样，再经三相矢量控制根据输入模拟量采样信号，输出Y1-Y3三相矢量信号，再经IGBT模块推动，输出T1-T3三相矢量电源给电机，这时高压油由电机油泵升压后经单向阀C、回程电磁阀A 1进入回程腔，回程腔升压，而此时因回程排放电磁阀A 4打开，推进腔E与油箱H连接，压力降低，这时因回程腔比推进腔压力大，从而推动活塞G推进杆后退，推进腔E的高压油流回油箱。
本实施例中无动作需要时，把本装置设到10H Z的低转速运行状态，保持电机的低速运行，这样在升降速度时能有最快的反应动作，在实际安装调试中，在无动作时设为10H Z保压时，加减速时间能够达到0.2秒。由于只有5％是全速运行状态，其他时间都在低速运行状态，所以其节电功率明显。与原来技术相比，使用机器功率为220KW时，用电量为220KW/h，安装本装置后，用电量实测功率小于100KW/h，节能效果明显。
本实用新型现已应用到铝铸机、陶瓷压机和注塑机等制造行业，特别使用在铝型材行业设备和液压系统控制节能方面，效果显著。
以上所述仅是本实用新型的较佳实施方式，故凡依本实用新型专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本实用新型专利申请范围内。
Claims (4)
1.一种快速升降速度的三相电机的节能装置，其特征在于：所述该装置包括与三相电源输出连接的三相整流器、与三相电机电连接的IGBT模块和PLC及模拟量输入/输出模块，三相整流器与IGBT模块电连接，所述三相整流器输出端与IGBT模块输入端之间分别连接电容、刹车单元、三相矢量控制电路，所述PLC及模拟量输入/输出模块与三相矢量控制电路之间设置模拟量采集模块。
2.根据权利要求1所述的快速升降速度的三相电机的节能装置，其特征在于：所述三相整流器输出“+”“-”极对应连接电容的“+”“-”极，电容的“+”“-”极分别连接IGBT模块的电源输入端和刹车单元输入端，所述刹车单元的输出端设置与其电连接的刹车电阻。
3.根据权利要求1所述的快速升降速度的三相电机的节能装置，其特征在于：所述PLC及模拟量输入/输出模块的输出连接模拟量采集模块的输入端，模拟量采集模块的输出连接三相矢量控制电路，所述三相矢量控制电路连接IGBT模块的信号输入端。
4.根据权利要求1所述的快速升降速度的三相电机的节能装置，其特征在于：所述IGBT模块的额定电流大于三相电机工作时的最大电流。
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