CN205039722U - 一种电机软起动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电机软起动装置，包括电流检测模块、CPU、开关管触发模块、开关管模块、温度传感器、以及用于对开关管进行过热保护的过热保护模块，开关管模块和电流检测模块串设在电机的供电线路上，温度传感器设置在电机内部，CPU采样连接温度传感器和电流检测模块，CPU连接开关管触发模块和过热保护模块，开关管触发模块控制连接开关管模块。CPU实时检测电机内部的温度，当电机出现突发情况导致电机内部线路上的电流变大时，CPU控制电机断电，线路由于失电就不再发热，避免了电机内部线路着火和电机烧坏的后果，更重要的是，避免了给企事业单位造成的严重的经济损失和安全事故责任。

Description

一种电机软起动装置

技术领域

本实用新型涉及一种电机软起动装置，属于电机软起动技术领域。

背景技术

目前，电机软起动器在工业生产中应用十分广泛。电机软起动装置中都会包含一部分保护功能，比如说：申请号201220476504.7的中国专利申请公开了一种电机软起动器，使用过热保护模块对开关管进行过热保护。由于电机在起动过程中正常运行过程中也可能会受到一些突发情况的影响而导致供电线路上的电流发生变化，比如电机滚动轴承碎裂、负载转矩突然升高等情况引起的转子堵塞，这些都可能发生电机内部的温度发生变化，而且在这几种情况下电机内部线路上的电流会大幅度变大，线路就会发热，可能会引起电机烧坏或者着火的后果，导致火灾的危险，给企事业单位造成严重的经济损失和安全事故责任。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种电机软起动装置，用以解决现有的电机软起动器无法对电机本身进行实时保护的问题。

为实现上述目的，本实用新型的方案包括一种电机软起动装置，包括电流检测模块、CPU、开关管触发模块、开关管模块、以及用于对开关管模块中的开关管进行过热保护的过热保护模块，所述开关管模块和电流检测模块串设在电机的供电线路上，CPU采样连接所述电流检测模块，CPU连接所述开关管触发模块和过热保护模块，所述开关管触发模块控制连接所述开关管模块，所述软起动装置还包括温度传感器，所述温度传感器设置在电机内部，所述CPU采样连接所述温度传感器。

所述软起动装置还包括旁路接触器，所述旁路接触器与所述开关管模块并联，所述CPU控制连接所述旁路接触器。

所述软起动装置还包括信号处理模块，所述CPU通过该信号处理模块采样连接所述温度传感器。

所述温度传感器为PTC热敏电阻。

所述电机软起动装置还包括用于检测所述供电线路上的电压同步信息的电压同步检测电路、采集所述供电线路上的电压的电压采集电路和用于检测所述供电线路上的电流过零信息的电流过零检测电路，所述CPU采样连接所述电压同步检测电路、电压采集电路和电流过零检测电路。

所述电机软起动装置还包括电流信号调理模块，所述电流检测模块的输出端通过该电流信号调理模块连接所述CPU对应的信号输入端。

所述软起动装置还包括一个输入和显示模块，CPU连接该输入和显示模块。

所述开关管模块中的开关管为晶闸管。

本实用新型提供的电机软起动装置在现有起动器的基础上增加了一个温度传感器，该温度传感器设置在电机内部，CPU采样连接该温度传感器。该软起动装置能够对电机本身进行实时保护，CPU实时检测电机内部的温度，当电机出现突发情况导致电机内部线路上的电流变大时，CPU控制电机断电，线路由于失电就不再发热，避免了电机内部线路着火和电机烧坏的后果，更重要的是，避免了火灾的危险，以及避免了给企事业单位造成的严重的经济损失和安全事故责任。

另外，使用两个过热保护对电机同时进行保护，进一步保障了电机运行的安全。

附图说明

图1是电机软起动装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。

如图1所示，电机软起动装置包括CPU、电流采集电路、电压采集电路、电压同步检测电路、电流过零检测电路、晶闸管模块、晶闸管触发电路。晶闸管模块串接在电机的三相供电线路上，晶闸管触发电路控制连接该晶闸管模块，用于触发控制晶闸管模块中的晶闸管导通，CPU连接该晶闸管触发电路，用于给晶闸管触发电路发送相应的晶闸管触发控制信号；电流采集电路包括电流互感器和电流信号调理电路，其中，电流互感器串接在电机的三相供电线路上，用于采集线路上的电流信息，电流互感器的信号输出端连接电流信号调理电路的输入端，电流信号调理电路的输出端连接CPU上的相应的端口。

如图1所示，该软起动装置包括一个电机过热保护电路，包括一个PTC热敏电阻和一个信号处理模块。PTC热敏电阻为正温度系数的热敏电阻，其输出的信号为电阻值，并且该热敏电阻所在环境的温度越高，其电阻值就会相应地升高。PTC热敏电阻设置在电机内部，可以设置在转子或者定子附近，用于检测电机内部的温度。PTC热敏电阻设置在电机内部，能够真实检测电机运行的状况，该热敏电阻的信号输出端连接信号处理模块的输入端，该信号处理模块的输出端连接到CPU上的对应端口处。从电机内部传来的PTC信号经过PTC热敏电阻和信号处理电路后传输给CPU，另外，电机内部的PTC热敏电阻的个数可以根据要求的安全等级具体设置，可以设置1个，也可以是2个或者其他个数。

该软起动装置还包括一个旁路电路，该旁路电路包括一个旁路接触器和一个旁路开出电路，旁路接触器与晶闸管模块并联，CPU控制连接旁路开出电路的输入端，旁路开出电路的输出端连接旁路接触器，用于控制该接触器的导通，该旁路接触器可以是一个继电器的触点，旁路开出电路可以是对应继电器的控制线圈，CPU通过给控制线圈控制信号，来控制触点的导通或者关断。

电压同步检测电路的输入端与三相电源线路相连，输出端与CPU相连；电流过零检测电路的输入端与供电线路相连，输出端与CPU相连；电压采集电路的输入端与三相电源线路相连，输出端与CPU相连。电压同步检测电路、电流过零检测电路和电压采集电路与线路的连接方式属于现有技术，这里不做赘述。电压同步检测电路用于获得与电压信号同步的方波信号，CPU根据该方波信号得到电压过零点时刻，以确定触发角计时的开始时刻；电流过零检测电路将采集到的信息传输给CPU，CPU根据该信息得到电流过零时刻，并与电压过零点时刻相比较获得功率因数角，以实现软起动装置中功率因数角的闭环控制；同时CPU根据电流过零检测电路获得的三相电流过零时刻信息实现软起动装置的相序、缺相保护功能；电压采集电路用于获得三相电压信号，CPU根据该三相电压信号实现软起动装置的过压、欠压等保护功能。

该软起动装置还包括输入和显示模块、外部控制开入电路、故障开出电路、模拟量输出电路和通信接口电路，其中，输入和显示模块用于参数信息的输入以及信息的显示，可以是触摸屏或者PC机；外部控制开入电路有5路，分别是外部控制软起动、外部控制软停车、外部控制瞬停、外部控制点动和外部控制复位，通过外部的操作，比如通过按钮或者开关实现软起动、软停机以及其他外部控制，外部控制开入电路的输入端与外部控制端子对应相连，然后各自经过光电耦合处理电路耦合处理后对应连接至CPU上的端口；故障开出电路的输入端与CPU相连，其由故障继电器及其各自的处理电路组成，故障继电器输出连接有报警装置。

该软起动装置在电机起动过程和电机正常运行过程中，各有两种控制方法：

当电机在起动过程中：

(1)电流互感器实时采集电机供电线路上的电流信息，并通过电流信号调理电路的处理后传输给CPU，CPU根据受控制的额定电流和接收到的持续增大的实际电流计算温升，并利用等效电流发热模型，科学模拟电机发热过程，当所发热量的热积累值达到过热报警水平时，CPU发出报警信号，即在显示模块上显示过热报警信息以及其他信息；若在没达到过热跳闸水平时热积累值就恢复到正常值(低于过热报警水平返回值)时，CPU发告警返回信号，并在显示模块上进行相应地显示。如果热积累值持续上升，当达到故障跳闸值时CPU发故障信号，即在显示电路中显示过热故障信息，同时，CPU向晶闸管触发电路发送晶闸管关断控制信号，触发电路根据该关断控制信号生成晶闸管关断触发信号，并将该关断触发信号作用晶闸管模块中的晶闸管，使晶闸管断开，电机停机，防止供电线路上的温度继续上升造成的线路着火和电机烧坏的后果。在电机已经停机或者软起动器已被断电后，即使电机供电线路断开，CPU也仍然会进行热计算，防止在温升过高的情况下误重新起动电机。计算得到的电机热状态可以由模拟量输出电路输出或者通过显示模块显示，100％表示电动机热积累定值或者故障跳闸值，即发热时间常数。

(2)PTC热敏电阻实时检测电机内部的温度信息，并输出与温度信号对应的电阻值信息，该电阻值信息在经信号处理电路处理后输入给CPU，CPU根据该电阻值信息进行处理和判断：若接收到的实际电阻值大于设定的电机过热故障温度所对应的电阻值，则在显示模块中显示PTC检测过热故障，同时发出晶闸管关断控制信号，并通过晶闸管触发电路控制供电线路上的晶闸管关断，使电机停机。

上述两种保护方法各自是独立的，可以同时有效，本实施例中，两种方式冗余设置，任意一种方式达到动作条件时，均进行相应地动作，保证电机的安全起动。

电机在正常运行过程中：

电机在起动完成时，CPU控制晶闸管模块中的晶闸管关断，同时控制旁路接触器导通，从开始的三相电源通过晶闸管为电机供电改为通过旁路接触器为电机供电。电机在正常运行时，同样有以下两种控制方法：

(1)与上述电机在起动过程中的第一种控制方法相同，CPU根据受控制的额定电流和接收到的持续增大的实际电流计算温升，当所发热量的热积累值达到过热报警水平时，CPU发出报警信号，即在显示模块上显示过热报警信息以及其他信息；若在没达到过热跳闸水平时热积累值就恢复到正常值(低于过热报警水平返回值)时，CPU发告警返回信号，并在显示模块上进行相应地显示。如果热积累值持续上升，当达到故障跳闸值时CPU发故障信号，即在显示电路中显示过热故障信息，同时，CPU向旁路开出电路发送旁路接触器关断控制信号，旁路开出电路控制旁路接触器关断，使电机停机，防止供电线路上的温度继续上升造成的线路着火和电机烧坏的后果。在电机已经停机或者软起动器已被断电后，即使电机供电线路断开，CPU也仍然会进行热计算，防止在温升过高的情况下误重新起动电机。

(2)与上述电机在起动过程中的第二种控制方法相同，PTC热敏电阻实时检测电机内部的温度信息，并输出与温度信号对应的电阻值信息，该电阻值信息在经信号处理电路处理后输入给CPU，CPU根据该电阻值信息进行处理和判断：若接收到的实际电阻值大于设定的电机过热故障温度所对应的电阻值，则在显示模块中显示PTC检测过热故障，同时发出向旁路开出电路发出旁路接触器关断控制信号，旁路开出电路控制旁路接触器关断，使电机停机。

为了显示该电机软起动装置的运行状态，设置一个面板，面板上有三个指示灯，分别为电源指示灯、软起动器装置告警状态灯、软起动器装置故障状态灯。

该电机软起动装置，不仅具有故障、报警事件记录功能，同时还可以通过显示模块实时显示电机运行参数：频率、电流、线电压、功率因数、总起动次数、总运行时间，方便用户随时查看软起动装置和电机的状态。

上述实施例中，开关管模块中的开关管为晶闸管，作为其他的实施例，开关管还可以是其他可控开关，比如说：IGBT。另外，上述实施例中的晶闸管模块的具体结构属于现有技术，在背景技术中引用的中国专利申请文件中也公开了一种晶闸管模块的具体电路，在本实施例中就不做赘述了。

另外，该软起动装置中的信号处理电路、调理电路、输入和显示模块等等模块均属于为了优化该软起动装置而增加的技术特征，所以，本实用新型可以不包括上述模块。

以上给出了具体的实施方式，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。本实用新型的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本实用新型的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种电机软起动装置，包括电流检测模块、CPU、开关管触发模块、开关管模块、以及用于对开关管模块中的开关管进行过热保护的过热保护模块，所述开关管模块和电流检测模块串设在电机的供电线路上，CPU采样连接所述电流检测模块，CPU连接所述开关管触发模块和过热保护模块，所述开关管触发模块控制连接所述开关管模块，其特征在于，所述软起动装置还包括温度传感器，所述温度传感器设置在电机内部，所述CPU采样连接所述温度传感器。

2.根据权利要求1所述的电机软起动装置，其特征在于，所述软起动装置还包括旁路接触器，所述旁路接触器与所述开关管模块并联，所述CPU控制连接所述旁路接触器。

3.根据权利要求1所述的电机软起动装置，其特征在于，所述软起动装置还包括信号处理模块，所述CPU通过该信号处理模块采样连接所述温度传感器。

4.根据权利要求1或3所述的电机软起动装置，其特征在于，所述温度传感器为PTC热敏电阻。

5.根据权利要求1所述的电机软起动装置，其特征在于，所述电机软起动装置还包括用于检测所述供电线路上的电压同步信息的电压同步检测电路、采集所述供电线路上的电压的电压采集电路和用于检测所述供电线路上的电流过零信息的电流过零检测电路，所述CPU采样连接所述电压同步检测电路、电压采集电路和电流过零检测电路。

6.根据权利要求1所述的电机软起动装置，其特征在于，所述电机软起动装置还包括电流信号调理模块，所述电流检测模块的输出端通过该电流信号调理模块连接所述CPU对应的信号输入端。

7.根据权利要求1所述的电机软起动装置，其特征在于，所述软起动装置还包括一个输入和显示模块，CPU连接该输入和显示模块。

8.根据权利要求1所述的电机软起动装置，其特征在于，所述开关管模块中的开关管为晶闸管。