CN216252580U - 一种异步电动机变频快速切换为工频的控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种异步电动机变频快速切换为工频的控制电路，包括相互电路连接的变频器和异步电动机，在变频器输出端与异步电动机输入端连接的三相电路上每相分别设有第二开关，其特征在于：所述的变频器输入端与异步电动机输入端均与电网相连，接入三相交流电源，所述电网与异步电动机输入端之间每相分别设有第三开关，在变频器输出端与异步电动机输入端之间的三相电路上还设有异步电动机感应电动势放电回路，所述的异步电动机感应电动势放电回路包括第一开关和电阻，所述的变频器的输出端经第一开关与电阻相连构成回路，所述变频器的输出端经第二开关与异步电动机连接形成变频驱动回路，所述电网与异步电动机经第三开关相连形成工频驱动回路。

Description

一种异步电动机变频快速切换为工频的控制电路

技术领域

本实用新型涉及电气装置控制技术领域，尤其涉及一种异步电动机变频快速切换为工频的控制电路。

背景技术

随着工业的高速发展，工业控制系统日益发展与成熟，变频器在各种工控系统中得到了广泛运用。尤其是一些对连续生产工艺要求较高的行业，对电动机连续运行要求较高，而变频器作为以功率转换模块作为主驱动元件的设备，长期运行过程中功率元件势必会存在一定的故障率。虽然故障率较低，但功率元件故障时会导致变频器封锁输出，失去对电动机的控制，导致电动机自由停车，原先的连续化生产中断。此时为了保证生产工艺连续性，目前大多数的解决方法是采用工频备用电路，一旦变频器有故障时，控制系统直接切换至工频备用电路，电动机由变频运行状态转为工频运行状态继续工作。但在电动机由变频运行状态切换为工频运行状态时，如果电动机感应电动势未衰减完毕，工频合闸时由于相位的随机性会产生特别大的冲击电流与轴系扭矩，对电网容量以及电动机轴系等都具有一定的冲击与影响，严重情况下会造成机械损伤与电网跳闸。实际操作过程中，需要等待一定时间，等电机剩余感应电动势衰减到较小值后，才能工频合闸，这个等待时间会导致电机转速降低，影响负载运行。

发明内容

本实用新型目的就是为了解决上述问题，弥补现有技术存在的不足之处，提供一种异步电动机变频快速切换为工频的控制电路，通过增加异步电动机感应电动势电阻消耗回路实现对异步电动机感应电动势的加速衰减，以有效地避免由变频切换至工频状态工作过程中出现的一系列问题，既能避免闭合工频开关时由于异步电动机感应电动势与电网相位的差异过大造成的机械冲击，又能避免由于等待异步电动机剩余感应电动势自然衰减时间过长导致的转速较大跌落，保证了生产工艺的连续性。

本实用新型是这样实现的：一种异步电动机变频快速切换为工频的控制电路，包括相互电路连接的变频器和异步电动机，在变频器输出端与异步电动机输入端连接的三相电路上每相分别设有第二开关，其特征在于：所述的变频器输入端与异步电动机输入端均与电网相连，接入三相交流电源，所述电网与异步电动机输入端之间每相分别设有第三开关，在变频器输出端与异步电动机输入端之间的三相电路上还设有异步电动机感应电动势放电回路，所述的异步电动机感应电动势放电回路包括第一开关和电阻，所述的变频器的输出端经第一开关与电阻相连构成异步电动机感应电动势放电回路，所述变频器的输出端经第二开关与异步电动机连接形成变频驱动回路，所述电网与异步电动机经第三开关相连形成工频驱动回路。

所述的异步电动机感应电动势放电回路连接至变频器输出端与第二开关之间的电路上或连接至第二开关与异步电动机输入端之间的电路上。

所述的异步电动机感应电动势放电回路中的第一开关和电阻采用每相电路上的第一开关直接串接电阻后再将三相上的各电阻相互连接构成回路的形式，或者采用整流电路后端单相开关串接电阻后构成回路的形式。在采用整流电路后端单相开关串接电阻后再构成回路的形式时，所述的第一开关串接电阻后与三路整流二极管电路并联，三路整流二极管电路分别与变频器的输出端的三相电路连接构成回路。

所述的第一开关采用机械开关或电子开关，在断路器、接触器或双向可控硅电子开关中选择一种或一种以上。

所述的电阻采用绕线水泥电阻、不锈钢电阻、铝壳电阻、陶瓷电阻或开关闭合并连接电缆或铜排的阻抗所组成的等效电阻。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过增设异步电动机感应电动势放电回路实现对异步电动机感应电动势的加速衰减，实现异步电动机由变频至工频运行的快速切换，以有效地避免由变频切换至工频状态工作过程中出现的一系列问题，解决了闭合工频开关时由于异步电动机感应电动势与电网相位的差异过大造成的较大冲击电流与机械冲击对电网容量以及电动机的影响，还可以避免由于切换过程中等待异步电动机剩余感应电动势衰减时间过长而导致的电动机转速较大跌落，有效保证了生产工艺的连续性。

附图说明

图1 是本实用新型的控制电路示意简图。

图2 是本实用新型实施例1中的第一开关K1采用电子开关时的电路示意图。

图3 是本实用新型实施例2中的第一开关K1与电阻R的连接采用整流电路后端单相开关的连接形式时的电路示意图。

具体实施方式

根据附图1，本实用新型为一种异步电动机变频快速切换为工频的控制电路，包括相互电路连接的变频器VFD和异步电动机Motor，所述的变频器VFD输入端与异步电动机Motor输入端均与电网相连，接入三相交流电源（分别记为L1、L2和L3），在变频器VFD输出端与异步电动机Motor输入端连接的三相电路上每相分别设有第二开关K2，所述电网与异步电动机Motor输入端之间每相分别设有第三开关K3，在变频器VFD输出端与异步电动机Motor输入端之间的三相电路上设有异步电动机感应电动势放电回路，所述的异步电动机感应电动势放电回路包括第一开关K1和电阻R。所述的变频器VFD的输出端经第一开关K1与电阻R相连构成第一回路，为异步电动机感应电动势放电回路；所述变频器VFD的输出端经第二开关K2与异步电动机Motor连接形成第二回路，为变频驱动回路；所述电网与异步电动机Motor经第三开关K3相连形成第三回路，为工频驱动回路。

所述的第一开关K1可以采用断路器或接触器等机械开关，也可以采用双向可控硅等电子开关。

所述的电阻R可以采用绕线水泥电阻、不锈钢电阻、铝壳电阻或陶瓷电阻等，也可采用开关闭合以及连接电缆或铜排的阻抗所组成等效电阻。

所述的第一开关K1可以采用每相直接与串接电阻后再将三相上的各电阻相互连接构成回路的形式，也可以采用整流电路后端单相开关串接电阻后再构成回路的形式。

所述的异步电动机感应电动势放电回路可以连接至变频器VFD输出端与第二开关K2之间的电路上，也可以连接至第二开关K2与异步电动机Motor输入端之间的电路上。

实施例1：

本实施例中，第一开关K1采用电子开关，且每相电路上的第一开关K1分别串接电阻R，最后将每相的电阻R尾端连接起来，构成第一回路。

实施例2：

本实施例中，第一开关K1与电阻R的连接采用整流电路后端单相开关的连接形式，所述的第一开关K1串接电阻R后与三路整流二极管电路并联，三路整流二极管电路分别与变频器VFD的输出端的三相电路连接，构成第一回路。

本实用新型的工作过程及工作原理如下：

阶段一：变频器VFD从电网引入三相交流电源L1、L2、L3。断开第一开关K1与第三开关K3，闭合第二开关K2，第二回路连通，异步电动机Motor处于正常变频运行工作状态。

阶段二：当变频器VFD出现故障时，变频器停止输出，第二回路停止工作，闭合第一开关K1，第一回路开始工作，利用第一回路的电阻实现异步电动机Motor感应电动势快速放电衰减。

阶段三：当异步电动机Motor感应电动势衰减到较低值（比如额定电压的5%）后，断开第一开关K1，放电结束，第一回路停止工作。然后断开第二开关K2，考虑互锁延时后闭合第三开关K3，第三回路开始工作，异步电动机Motor处于工频运行工作状态。

如果第一开关K1放到第二开关K2和异步电动机Motor之间的话，变频器VFD故障后停止输出，闭合第一开关K1，断开第二开关K2（第二开关K2可以先于第一开关K1动作或晚于第一开关K1动作），等异步电动机感应电动势衰减到较低值后，断开第一开关K1，确保第一开关K1、第二开关K2均断开后，闭合第三开关K3，电机切入工频运行。

本实用新型防止了异步电动机由变频切换至工频运行时，异步电动机的感应电动势与电网相位不一致造成的较大电流冲击与机械冲击，增设了实现异步电动机感应电动势放电的第一回路，将异步电动机变频运行时的感应电动势通过电阻释放，保护了整个电路的安全。

本实用新型适用于风机水泵，压缩机等采用异步电动机的场合，异步电动机在变频与工频切换时实现剩余感应电动势快速衰减，减少了系统电流冲击与机械冲击，提高产品的工艺连续性和生产稳定性。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，用于对本实用新型作详细解释，而并非是对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员显然可以根据本实用新型公开的内容对具体实施方式作各种等同修改、变化或等效替换，这些等同修改、变化或等效替换都应该属于本实用新型的保护范围。本实用新型的保护范围以本案权利要求书的描述为准。

Claims (6)

1.一种异步电动机变频快速切换为工频的控制电路，包括相互电路连接的变频器和异步电动机，在变频器输出端与异步电动机输入端连接的三相电路上每相分别设有第二开关，其特征在于：所述的变频器输入端与异步电动机输入端均与电网相连，接入三相交流电源，所述电网与异步电动机输入端之间每相分别设有第三开关，在变频器输出端与异步电动机输入端之间的三相电路上还设有异步电动机感应电动势放电回路，所述的异步电动机感应电动势放电回路包括第一开关和电阻，所述的变频器的输出端经第一开关与电阻相连构成异步电动机感应电动势放电回路，所述变频器的输出端经第二开关与异步电动机连接形成变频驱动回路，所述电网与异步电动机经第三开关相连形成工频驱动回路。

2.根据权利要求1所述的一种异步电动机变频快速切换为工频的控制电路，其特征在于：所述的异步电动机感应电动势放电回路连接至变频器输出端与第二开关之间的电路上或连接至第二开关与异步电动机输入端之间的电路上。

3.根据权利要求1或2所述的一种异步电动机变频快速切换为工频的控制电路，其特征在于：所述的异步电动机感应电动势放电回路采用每相电路上的第一开关直接串接电阻后再将三相上的各电阻相互连接构成回路的形式。

4.根据权利要求1或2所述的一种异步电动机变频快速切换为工频的控制电路，其特征在于：所述的异步电动机感应电动势放电回路采用整流电路后端单相开关串接电阻的形式，所述的第一开关串接电阻后与三路整流二极管电路并联，三路整流二极管电路分别与变频器的输出端的三相电路连接构成回路。

5.根据权利要求1所述的一种异步电动机变频快速切换为工频的控制电路，其特征在于：所述的第一开关采用机械开关或电子开关，在断路器、接触器或双向可控硅电子开关中选择一种或一种以上。

6.根据权利要求1所述的一种异步电动机变频快速切换为工频的控制电路，其特征在于：所述的电阻采用绕线水泥电阻、不锈钢电阻、铝壳电阻、陶瓷电阻或开关闭合并连接电缆或铜排的阻抗所组成的等效电阻。

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