CN204103567U - 一种变级式大电容放电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型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。本实用新型低噪音、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

本实用新型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

本实用新型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，本实用新型采用如下技术方案：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。

本实用新型的有益效果是：

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为本实用新型的整体结组成构示意图。

图2为本实用新型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为本实用新型控制单元主电路接线原理图。

图5为本实用新型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。

本实用新型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，还可以在不脱离本实用新型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。