CN208890693U - 新型低压电动机节能控制柜 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种新型低压电动机节能控制柜，包括依顺次连接的三相电源、第一IGBT模块和电机，还包括PID调节器，PID调节器与第一IGBT模块相连接，PID调节器输出控制信号至第一IGBT模块，控制第一IGBT模块输出电压至电机；还包括第二IGBT模块，第二IGBT模块与第一IGBT模块电连接，第二IGBT模块还与PID调节器相连接，PID调节器输出控制信号至第二IGBT模块，控制第二IGBT模块输出无功电流至电机，以进行无功功率补偿，并吸收电机运行过程中产生的谐波，降低无功电流，降低线路损耗，达到节能的目的。

Description

新型低压电动机节能控制柜

技术领域

本实用新型涉及无功补充技术领域，具体涉及10KV动态无功补偿装置。

背景技术

当前电动机的运行特点为：启动/停止操作较为频繁，电机启动时启动电流非常大，是电机额定运行电流的5～8倍，对系统电网造成较大冲击；由于电动机采用电磁感应原理进行工作，运行过程中会产生较大的感性无功功率，一般其功率因素在07.～0.85之间，形成较大的无功电流在系统中流动，造成较大的线路损耗。

目前电机启动、运行及过程控制采用比较广泛的控制方式有一下方式：一是采用全压直接启动/停止控制方式，多用于22kW一下小功率低压电机运行控制；而采用全压直接启动方式设备前期投入少，经济性好，控制方式简单，缺点是启动电流大，达到了额定电流的5-7倍，对系统产生较大的冲击和谐波干扰，电机根据负载变化自适应调整输出转矩，电机运行状态不能得到有效控制，电能浪费严重，且一般系统无功补偿集中在电源处，导致电机产生的无功电流在电机电源线路中流动造成较大的线路损耗，电机电源线截面积大小需考虑无功电流的影响需增大电机电源线路导线截面积，增大线路投资，造成浪费。二是采用Υ-△降压启动方式，多用于55～315kW低压三相异步电机启动/停止控制；而采用Υ-△降压启动方式能够有效降低电机启动电流，减小电机启动对系统电网的冲击，降低启动过程中的损耗。缺点是控制方式复杂，控制环节较多，故障率高，电机启动完成后和全压直接启动一样不能自动根据负载变化自动调整电机运行状态，电能浪费严重，不能对电机产生的无功功率进行有效控制，造成电能及资源浪费。三是采用变频器进行变频启动，多用于大功率且对电机运行转速有控制要求的三相异步电机控制；采用变频器进行变频启动能够减小电机启动和停止对系统的冲击，系统集成度高，控制简单，一般可配置旁路，运行可靠性高，在运行过程中根据负载变化改变变频器输出电源频率调整电机输出转速及转矩，简单控制电机运行状态，达到控制电机运行状态的目的，缺点是变频器价格高昂，前期投入较大，不能对电机无功功率进行有效补偿，造成线路损耗严重，且变频器在运行过程中会产生较大的谐波干扰，对系统电网产生冲击和干扰。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种新型低压电动机节能控制柜，将两个IGBT模块作为控制核心部件，以输出满足电机经济运行的电流和电压信号，降低电机损耗及线路损耗，从而达到节能减排的目的。

本实用新型提供的一种新型低压电动机节能控制柜，包括依顺次连接的三相电源、第一IGBT模块和电机，还包括PID调节器，PID调节器与第一IGBT模块相连接，PID调节器输出控制信号至第一IGBT模块，控制第一IGBT模块输出电压至电机，对电机进行变频降压启动；还包括第二IGBT模块，第二IGBT模块与第一IGBT模块电连接，第二IGBT模块还与PID调节器相连接，PID调节器输出控制信号至第二IGBT模块，控制第二IGBT模块输出无功电流至电机，以进行无功功率补偿。

进一步的，还包括控制装置，PID调节器与控制装置相连接；控制装置包括控制器，以及与控制器相连接的电压传感器、电流传感器、功率因素监测装置和输入模块，电压传感器、电流传感器、功率因素监测分别与电机相连接，用于检测电机的电压、电流和功率因素；输入模块用于输入工艺参数。

进一步的，控制装置还包括与控制器相连接的转速传感器、压力传感器、流量传感器和温度传感器，转速传感器、压力传感器、流量传感器和温度传感器分别与电机相连接。

进一步的，还包括旁路接触器，三相电源、旁路接触器和电机依顺次相连接，新型低压电动机节能控制柜出现故障时，第一IGBT模块停止输出，启动旁路接触器，将电机运行切换至旁路运行方式。

进一步的，控制装置还包括故障监测模块，故障监测模块分别与第一IGBT模块、第二IGBT模块和PID调节器相连接，用于监测第一IGBT模块、第二IGBT模块和PID调节器是否发生故障。

进一步的，控制装置还包括通讯模块，通讯模块与控制器相连接，通讯模块通过RS485/232或以太网通讯模式组网运行，向系统管理端发送控制装置监测到的信号。

由上述技术方案可知，本实用新型的有益效果：

本实用新型提供一种新型低压电动机节能控制柜，包括依顺次连接的三相电源、第一IGBT模块和电机，还包括PID调节器，PID调节器与第一IGBT模块相连接，PID调节器输出控制信号至第一IGBT模块，控制第一IGBT模块输出电压至电机；还包括第二IGBT模块，第二IGBT模块与第一IGBT模块电连接，第二IGBT模块还与PID调节器相连接，PID调节器输出控制信号至第二IGBT模块，控制第二IGBT模块输出无功电流至电机，以进行无功功率补偿，并吸收电机运行过程中产生的谐波，降低无功电流，降低线路损耗，达到节能的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型新型低压电动机节能控制柜的控制原理图。

图2为本实用新型新型低压电动机节能控制柜中控制装置的控制框图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。

请参阅图1至图2，本实施例提供的新型低压电动机节能控制柜，包括依顺次连接的三相电源、第一断路器、电流互感器、第一IGBT模块和电机，还包括PID调节器，PID调节器与第一IGBT模块相连接，PID调节器输出控制信号至第一IGBT模块，控制第一IGBT模块输出电压至电机，对电机进行变频降压启动，以降低电机启动冲击电流，减小电机启动能耗，减小由于电机启动对供电系统的冲击，控制电机平稳启动；

还包括第二IGBT模块，第二IGBT模块与第一IGBT模块电连接，第二IGBT模块还与PID调节器相连接，PID调节器输出控制信号至第二IGBT模块，控制第二IGBT模块输出无功电流至电机，以进行无功功率补偿。

还包括控制装置，PID调节器与控制装置相连接；控制装置包括控制器，以及与控制器相连接的电压传感器、电流传感器、功率因素监测装置和输入模块，电压传感器、电流传感器、功率因素监测分别与电机相连接，用于检测电机的电压、电流和功率因素；输入模块用于输入工艺参数。控制器对电机的电压、电流和功率因素，以及外部输入工艺参数进行监测后，通过PID调节器输出运行指令控制第一IGBT输出满足电机经济运行的电流和电压信号，驱动电机节能运行，从而达到节能减排的目的。控制器还与电流互感器相连接。

控制装置还包括与控制器相连接的转速传感器、压力传感器、流量传感器和温度传感器，转速传感器、压力传感器、流量传感器和温度传感器分别与电机相连接。控制器接收到电机的转速、压力、流量和温度信号后，通过PID调节器输出控制指令至第一IGBT模块，控制IGBT模块输出满足电机经济运行要求频率的电压给电机，对电机输出功率进行平稳控制，确保电机经济运行，降低电机能耗。

控制器通过监测到电机的电流和电压信号，通过PID调节器向第二IGBT模块发出控制信号，控制第二IGBT模块输出无功电流对电机运行产生的无功功率进行补偿，并吸收电机运行过程中产生的谐波，使电机运行过程中功率因素始终保持在0.98～1范围内，降低无功电流，降低线路损耗，达到节能的目的。

还包括旁路接触器，三相电源、第二断路器、旁路接触器和电机依顺次相连接，控制器与接触器相连接，新型低压电动机节能控制柜出现故障时，第一IGBT模块停止输出，启动旁路接触器，将电机运行切换至旁路运行方式，确保设备正常运行，提高设备运行可靠性。

控制装置还包括故障监测模块，故障监测模块分别与第一IGBT模块、第二IGBT模块和PID调节器相连接，用于监测第一IGBT模块、第二IGBT模块和PID调节器是否发生故障。若发生故障，控制器想第一IGBT模块发出停止输出的控制指令，停止IGBT模块输出，启动旁路接触器。

控制装置还包括通讯模块，通讯模块与控制器相连接，通讯模块通过RS485/232或以太网通讯模式组网运行，向系统管理端发送控制装置监测到的信号。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (6)

1.一种新型低压电动机节能控制柜，其特征在于：包括依顺次连接的三相电源、第一IGBT模块和电机，还包括PID调节器，所述PID调节器与第一IGBT模块相连接，所述PID调节器输出控制信号至第一IGBT模块，控制第一IGBT模块输出电压至电机，对电机进行变频降压启动；

还包括第二IGBT模块，所述第二IGBT模块与第一IGBT模块电连接，所述第二IGBT模块还与PID调节器相连接，所述PID调节器输出控制信号至第二IGBT模块，控制第二IGBT模块输出无功电流至电机，以进行无功功率补偿。

2.根据权利要求1所述的新型低压电动机节能控制柜，其特征在于：还包括控制装置，PID调节器与控制装置相连接；所述控制装置包括控制器，以及与控制器相连接的电压传感器、电流传感器、功率因素监测装置和输入模块，所述电压传感器、电流传感器、功率因素监测分别与电机相连接，用于检测电机的电压、电流和功率因素；所述输入模块用于输入工艺参数。

3.根据权利要求2所述的新型低压电动机节能控制柜，其特征在于：所述控制装置还包括与控制器相连接的转速传感器、压力传感器、流量传感器和温度传感器，所述转速传感器、压力传感器、流量传感器和温度传感器分别与电机相连接。

4.根据权利要求2所述的新型低压电动机节能控制柜，其特征在于：还包括旁路接触器，所述控制器与接触器相连接，所述三相电源、旁路接触器和电机依顺次相连接，新型低压电动机节能控制柜出现故障时，第一IGBT模块停止输出，启动旁路接触器，将电机运行切换至旁路运行方式。

5.根据权利要求4所述的新型低压电动机节能控制柜，其特征在于：所述控制装置还包括故障监测模块，所述故障监测模块分别与第一IGBT模块、第二IGBT模块和PID调节器相连接，用于监测第一IGBT模块、第二IGBT模块和PID调节器是否发生故障。

6.根据权利要求2-5任意一项所述的新型低压电动机节能控制柜，其特征在于：所述控制装置还包括通讯模块，所述通讯模块与控制器相连接，所述通讯模块通过RS485/232或以太网通讯模式组网运行，向系统管理端发送控制装置监测到的信号。