CN212258831U - 一种多绕组电机控制一体机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多绕组电机控制一体机，包括电气控制柜和多绕组电机，电气控制柜与多绕组电机相连，多绕组电机与负载设备相连；电气控制柜内设置有供电开关、电能计量系统、接线端子排；供电开关与电能计量系统相连，电能计量系统与接线端子排相连，多绕组电机内部设置有多功能集成控制接线盒，接线盒包括智能保护与控制电路和多个电子开关，各电子开关均与智能保护与控制电路和接线端子排相连；各电子开关均与多绕组电机的三相相连。优点是：集成化程度更高，控制回路内部接线大幅度简化，只需使用三根电缆即可实现多绕组电机和电气控制柜之间的动力传输；从而降低了接线成本，体积更加小，结构更加紧凑。

Description

一种多绕组电机控制一体机

技术领域

本实用新型涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种多绕组电机控制一体机。

背景技术

电机在电能和机械能转换的过程中处于核心地位，其能量转化效率，以及输出转矩转速对于机械负载的平稳高效传动有重要影响。机械负载对转矩、转速、传动效率在不同应用场景下有着不同的需求。有的负载需要无级调速，目前主流的技术路线是采用变频器控制交流异步或永磁同步电机的方法；有些负载只需要固定档位的有级调速，比较常见的方法是采用多绕组变极异步电机的方法，通过从电机绕组引出多个抽头，利用控制柜内的多个接触器切换的方式，给不同的绕组回路供电，对应不同的电机绕组极数，从而实现变极调速；有的负载并不需要调速运行而只需要定频固定转速，但是有些中大功率电机有软启动的要求，避免启动瞬间的冲击电流对电网产生影响，比较常见的方法是把三相电机绕组的6个抽头分别接到控制柜内，通过机械接触器切换实现Y/△变换启动；还有些电机为了适应不同的电机等级或者不同的转速范围，内置多套绕组，需要将多相或多支路绕组引入到控制柜内，在控制柜内完成绕组拓扑回路变化的技术要求，从而实现大范围调速、变功率控制或不同供电电压等级的切换控制。对于多绕组电机（电机绕组引出线大于3路），从电机到控制柜一般需要连接多根动力电缆，不同绕组的切换一般在控制柜内完成，这种连接方式虽然从使用的角度是可以接受的。但是对于控制柜和电机距离较远的工况，例如户外矿场，农田水利设施、露天煤矿传送设备，等等，这种多绕组电机与控制柜之间的接线需要消耗大量电缆，不但增加了电缆投入，而且较长的供电线缆也会增加铜损耗。在电量采集方面，由于电流和电压传感器只能装到控制柜内，这样检测到的电压电流等信号由于距离电机较远，存在信号失真的问题。

针对以上存在的问题，目前行业内的解决方法主要有两种方式。第一种方式是对于变频调速系统，把电机和变频器做成一体式结构，通过把变频器和电机在结构上进行集成，来实现简化系统结构和接线的目的。另外一种方式，是分区域进行集中电气控制的方式。

对于变频器电机一体机（如图1所示）的解决方案，在分布式驱动领域已经比较常见，但是对于定速驱动场景，没有了变频器，此时多绕组电机和控制柜之间多线缆连接方案仍然是主流方式，变频器电机一体化的解决方案，并没有解决工频定速多绕组电机的一体化驱动控制问题。

对于分区域集中电气控制（如图2所示）的方式，是将相互临近的电机集中到一起，通过一个电气控制柜进行控制，这种方法在一定程度上减少了集中式电气控制的弊端，能够在一定程度上减少电缆用量，简化系统结构。但是对于小区域内的多个电机，每个多绕组电机与电气控制柜仍然需要连接多根（大于3根）电缆，仍然没有彻底解决多绕组电机线缆冗长和接线复杂的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种多绕组电机控制一体机，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种多绕组电机控制一体机，包括电气控制柜和多绕组电机，所述电气控制柜与所述多绕组电机相连，所述多绕组电机与负载设备相连；所述电气控制柜内设置有供电开关、电能计量系统、接线端子排；所述供电开关与所述电能计量系统相连，所述电能计量系统与所述接线端子排相连，所述多绕组电机内部设置有多功能集成控制接线盒，所述接线盒包括智能保护与控制电路和多个电子开关，各所述电子开关均与所述智能保护与控制电路和所述接线端子排相连；各所述电子开关均与所述多绕组电机的三相相连。

优选的，所述接线端子排包括三个接线端子，各所述电子开关均与多绕组电机的三相相连，各所述电子开关均与三个接线端子相连，三个接线端子分别对应多绕组电机的三相供电。

优选的，所述智能保护与控制电路包括强电信号接口电路、弱电信号接口电路、电子开关驱动电路和信号处理与逻辑判断模块；所述信号处理与逻辑判断模块与所述强电信号接口电路、弱电信号接口电路和电子开关驱动电路；所述强电信号接口电路、弱电信号接口电路和电子开关驱动电路均与各个电子开关相连。

优选的，各所述电子开关与强电电压信号接口电路的连接回路上均设置有第一电压传感器和第一电流传感器。

优选的，各所述电子开关与弱电信号接口电路的连接回路上均设置有第二电压传感器、第二电流传感器和温度传感器。

优选的，所述电子开关为固态继电器和/或可控硅和/或晶闸管。

优选的，所述电气控制柜的外壁上设置有控制面板，所述控制面板与所述电能计量系统相连。

优选的，所述电能控制系统上设置有无线信号发射器，所述无线信号发射器与远程的物联网控制系统相连，以将采集的多绕组电机的电能数据传输到物联网控制系统内。

本实用新型的有益效果是：多绕组电气控制回路中集成了电子开关和智能保护与控制电路，智能保护与控制电路中的强电信号接口电路、弱电信号接口电路、电子开关驱动电路以及信号处理与逻辑判断模块共同作用，实现对各个电子开关工作状态的实时监测；集成化程度更高，控制回路内部接线大幅度简化，从而降低了接线成本，体积更加小，结构更加紧凑；无论多绕组电机具有多少绕组回路，多绕组电机与电气控制柜之间的动力接线只有三根，从而大幅度减少了动力电缆用量，减少了材料和接线成本。多绕组电机控制一体机的控制可以在电机本体近端直接完成，也可以通过有线或者无线的方式在电气控制柜或中央控制室完成，配合无线物联网的控制系统，可以远程控制并采集电机运行数据，控制和数据采集方面系统更加灵活。

附图说明

图1是现有技术中变频调速系统控制一体机电气架构示意图；

图2是现有技术中区域集中控制系统电气架构；

图3是本实用新型实施例中一体机的结构示意图；

图4是本实用新型实施例中智能保护与控制电路的连接示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图3和图4所示，本实施例中，提供了一种多绕组电机控制一体机，包括电气控制柜和多绕组电机，所述电气控制柜与所述多绕组电机相连，所述多绕组电机与负载设备相连；所述电气控制柜内设置有供电开关、电能计量系统、接线端子排；所述供电开关与所述电能计量系统相连，所述电能计量系统与所述接线端子排相连，所述多绕组电机内部设置有多功能集成控制接线盒，所述接线盒包括智能保护与控制电路和多个电子开关，各所述电子开关均与所述智能保护与控制电路和所述接线端子排相连；各所述电子开关均与所述多绕组电机的三相相连。

本实施例中，所述接线端子排包括三个接线端子，各所述电子开关均与多绕组电机的三相相连，各所述电子开关均与三个接线端子相连，三个接线端子分别对应多绕组电机的三相供电。

参考图3，各所述接线端子上引出一条电缆，每个电缆都连接所有的电子开关。三个接线端子分别对应多绕组电机的三相。

参考图4，本实施例中，所述智能保护与控制电路包括强电信号接口电路、弱电信号接口电路、电子开关驱动电路和信号处理与逻辑判断模块；所述信号处理与逻辑判断模块与所述强电信号接口电路、弱电信号接口电路和电子开关驱动电路；所述强电信号接口电路、弱电信号接口电路和电子开关驱动电路均与各个电子开关相连。

其中，强电信号接口电路主要用来接收每个电子开关输出的三相电压和电流信号，弱电信号接口电路主要用来接收电子开关低压控制端的电压电流信号，电子开关驱动电路主要用来驱动电子开关的导通和关断；各所述电子开关与强电电压信号接口电路的连接回路上均设置有第一电压传感器和第一电流传感器。各所述电子开关与弱电信号接口电路的连接回路上均设置有第二电压传感器、第二电流传感器和温度传感器。

信号处理与逻辑判断模块主要作用是对采集到的强电和弱电信号进行监测，并与算法内置的判断逻辑，进行保护和报警；当检测到某一个电子开关强电电流或电压超过了第一安全阈值，该信号处理与逻辑判断模块就会发出过载报警信号，同时通过电子开关驱动电路，关闭对应电子开关。当检测到某个电子开关的弱电电流或电压或温度低于第二安全阈值，信号处理与逻辑判断模块同样会发出相应的报警信号，同时通过电子开关驱动电路，关闭对应电子开关。

本实施例中，多绕组电机中的各个绕组回路中也都分别设置有电压传感器和电流传感器，用于实时检测各绕组的电压信号和电流信号。

本实施例中，所述电子开关为固态继电器和/或可控硅和/或晶闸管。

本实施例中，所述电气控制柜的外壁上设置有控制面板，所述控制面板与所述电能计量系统相连。

本实施例中，所述电能控制系统上设置有无线信号发射器，所述无线信号发射器与远程的物联网控制系统相连，以将采集的多绕组电机的电能数据传输到物联网控制系统内。物联网控制系统可以获取多绕组电机的各种数据参数，对其进行远程的信息采集以及相应的控制操作。

本实施例中，对于分区域集中电气控制的解决方案，相比整体集中式电气控制方案，线缆用量减少，但是对于多绕组电机，电气控制柜与多绕组电机之间仍然需要连接多根（大于3根）电缆，其电气架构如图2所示。对比图1和图2可知，变频电机一体机的解决方案很好的解决了电机和控制柜之间电缆接线复杂的问题，但是对于常规工频供电的控制系统，没有变频器的存在，用于工频电机启停控制的电子开关、各种电流和电压传感器只能放在电气控制柜内，这样多绕组电机和电气控制柜之间的多根电缆接线就无法简化。

从图3可知，相比图2中的传统电气架构，本实用新型提供的一体机可以将多绕组电机不同绕组回路导通的电子开关、电流和电压传感器等保护电路进行集成，并与多绕组电机在结构和电气架构方面进行集成。电力电子开关与多绕组电机的绕组引出线在电机接线盒内完成接线，传统的电气控制柜内只保留空气开关和电能计量系统，电气控制柜和多绕组电机控制一体机之间只有三相动力电缆。这种方法大大简化了多绕组电机和传统电气控制之间的复杂接线，节省了电缆投入，简化了现场设备电气安装调试工作。

多绕组电机不同绕组回路的启动、停止、保护、切换、复位、等动作，在多绕组电机内部完成，其控制信号可以设置在多绕组电机上，也可以在电气控制柜面板上进行操作。

本实施例中，所述一体机将多绕组电机不同绕组回路的供电、导通、检测、保护、切换等控制动作从传统电气控制柜转移到多绕组电机接线盒内，从而实现多绕组电机动力电缆接线的简化；

为了进一步简化电气控制功能模块结构，本实用新型采用电子开关和智能保护与控制电路，将各种智能控制和保护功能都在多绕组电机接线盒内实现，电气控制柜与多绕组电机控制一体机之间的控制信号传递，可以通过有线或者无线的方式实现，既可以在多绕组电机控制一体本体直接操作实现，也可以在电气控制柜面板上操作实现；

由于绕组回路切换控制的任务转移到多绕组电机控制一体机接线盒内，因此传统电气控制柜与多绕组电机之间就只需要三相动力线（电缆），从而大大简化了电力线缆和电气接线工作量。

通过采用本实用新型公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：

本实用新型提供了一种多绕组电机控制一体机，多绕组电气控制回路中集成了电子开关和智能保护与控制电路，智能保护与控制电路中的强电信号接口电路、弱电信号接口电路、电子开关驱动电路以及信号处理与逻辑判断模块共同作用，实现对各个电子开关工作状态的实时监测；集成化程度更高，控制回路内部接线大幅度简化，从而降低了接线成本，体积更加小，结构更加紧凑；无论多绕组电机具有多少绕组回路，多绕组电机与电气控制柜之间的动力接线只有三根，从而大幅度减少了动力电缆用量，减少了材料和接线成本。多绕组电机控制一体机的控制可以在电机本体近端直接完成，也可以通过有线或者无线的方式在电气控制柜或中央控制室完成，配合无线物联网的控制系统，可以远程控制并采集电机运行数据，控制和数据采集方面系统更加灵活。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种多绕组电机控制一体机，其特征在于：包括电气控制柜和多绕组电机，所述电气控制柜与所述多绕组电机相连，所述多绕组电机与负载设备相连；所述电气控制柜内设置有供电开关、电能计量系统、接线端子排；所述供电开关与所述电能计量系统相连，所述电能计量系统与所述接线端子排相连，所述多绕组电机内部设置有多功能集成控制接线盒，所述接线盒包括智能保护与控制电路和多个电子开关，各所述电子开关均与所述智能保护与控制电路和所述接线端子排相连；各所述电子开关均与所述多绕组电机的三相相连。

2.根据权利要求1所述的多绕组电机控制一体机，其特征在于：所述接线端子排包括三个接线端子，各所述电子开关均与多绕组电机的三相相连，各所述电子开关均与三个接线端子相连，三个接线端子分别对应多绕组电机的三相供电。

3.根据权利要求2所述的多绕组电机控制一体机，其特征在于：所述智能保护与控制电路包括强电信号接口电路、弱电信号接口电路、电子开关驱动电路和信号处理与逻辑判断模块；所述信号处理与逻辑判断模块与所述强电信号接口电路、弱电信号接口电路和电子开关驱动电路；所述强电信号接口电路、弱电信号接口电路和电子开关驱动电路均与各个电子开关相连。

4.根据权利要求3所述的多绕组电机控制一体机，其特征在于：各所述电子开关与强电电压信号接口电路的连接回路上均设置有第一电压传感器和第一电流传感器。

5.根据权利要求4所述的多绕组电机控制一体机，其特征在于：各所述电子开关与弱电信号接口电路的连接回路上均设置有第二电压传感器、第二电流传感器和温度传感器。

6.根据权利要求4所述的多绕组电机控制一体机，其特征在于：所述电子开关为固态继电器和/或可控硅和/或晶闸管。

7.根据权利要求1所述的多绕组电机控制一体机，其特征在于：所述电气控制柜的外壁上设置有控制面板，所述控制面板与所述电能计量系统相连。

8.根据权利要求1所述的多绕组电机控制一体机，其特征在于：所述电能计量系统上设置有无线信号发射器，所述无线信号发射器与远程的物联网控制系统相连，以将采集的多绕组电机的电能数据传输到物联网控制系统内。

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