CN216437088U - 一种船用软启动柜 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种船用软启动柜，包括软启动器、真空接触器、控制电源回路及启动控制回路，运行电源经控制电源回路输出控制电源以分别给软启动器、真空接触器及启动控制回路供电；软启动器的晶闸管阀组连接于电动机和运行电源之间；真空接触器连接在控制电源的输出端上，且真空接触器的主触头与软启动器的晶闸管阀组并联。本实用新型的一种船用软启动柜，串接于运行电源与电动机间的软启动器，控制其内部晶闸管的导通角，使电动机的输入电压从0开始，以预定函数关系上升，直到起动结束赋予电动机全电压的运行方式；晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加压启动，直到晶闸管全导通，实现电动机全压平滑启动。

Description

一种船用软启动柜

技术领域

本实用新型涉及船用电气技术领域，特别是一种船用软启动柜。

背景技术

由于传统的电动机启动方式多为电抗软启动、水阻柜软启动、自耦降压软起动及星三角降压软起动；

自耦降压软起动和星三角降压软起动为减压起动，在电动机启动的初期先给它加上为额定电压60％到80％的一个电压，先让其运动起来，当转动起来以后，再给它换到额定电压下工作，起动过程中会出现二次冲击电流。由于在定子回路串联电抗器或采用自耦变压器降压启动、在转子回路中串联液体电阻器启动及在定子回路中串磁饱和电抗器启动这些启动方式使用的设备调节范围有限，不能随意调节启动转矩，不能做到启动特性和负载转矩特性完善配合，所以仍然存在大的冲击电流和机械冲击。而且它们都没有软停止功能，因此对于水泵 (会产生水锤效应)之类的负载时不适用的。

水阻柜软启动，是一种由电解液形成的电阻，它导电本质是阴阳离子。其阻值正比于2 块电极板的距离，反比于电解液的电导率。其优点：极板距离和电导率都便于控制，且液阻的热容量大；串接在绕线式电动机转子回路中，以实现重载电动机的软启动，在软启动过程中不产生高次谐波；成本低廉；使液阻软启动得到了广泛的应用。但其缺点显著：基于液阻限流，液阻箱容积大，且一次软启动后电解液通常会有10℃～30℃的升温，使软启动的重复性差；移动极板需要伺服机构，移动速度较慢，难以实现启动方式的多样化和控制的精确性；液阻软启动装置液箱中的液态，需要定期补充。电极板长期浸泡于电解液中，表面会有一定的锈蚀，需要定期处理；液阻软启动装置不合适放置在易结冰或颠簸的环境中。

磁控软启动，是从电抗器软启动衍生出来的，电抗器电抗值的变化时通过控制直流励磁电流改变铁心的饱和度实现的，将三相电抗器串接在电源和电动机定子之间实现降压是两者的共同点。磁控软启动不同于电抗器软启动的主要特点是其电抗值可控，启动开始时电抗器的电抗值较大，在软启动过程中，通过反馈调节使电抗值逐渐减小，及至软启动完成后被旁路。磁控软启动其优点为电抗值的调节是静止的、无接触的、非机械式的，能够实现软停止。但其缺点是磁控软启动的调节范围有限，启动时施加在电动机的电压不能被控制得很低，启动电流不能从0开始；同时启动时需要较大的启动电流而磁控不能提供(最大3.5倍额定电流)；而且切换时施加在电动机的电压达不到额定电压，最大在93％全电压左右，所以切换时有一定的机械冲击。其次，磁控软启动时的电抗器饱和引起的非线性，会产生高次谐波，只是磁饱和电抗器产生的高次谐波比工作于斩波状态的晶闸管要小一些。第三，磁控软启动装置需要有相对功率较大的辅助电源，噪声较大。

随着我国经济的快速发展，许多行业的生产规模越来越大，舰船电推技术的推广，单机容量的增大。高压电动机的可靠启动问题成为用户的难题，而高压电动机的启动，又会对电网造成较强干扰，特别是舰船电推设备的启动，有时可能对设备和电网的运行安全构成严重威胁，因而三相异步电动机的软启动越来越受到重视。

实用新型内容

本实用新型的发明目的是，针对上述问题，提供了一种船用软启动柜，电动机逐渐加压启动，直到实现电动机全压平滑启动。

为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种船用软启动柜，包括软启动器、真空接触器、控制电源回路及启动控制回路，运行电源经控制电源回路输出控制电源以分别给软启动器、真空接触器及启动控制回路供电；软启动器的晶闸管阀组连接于电动机和运行电源之间；真空接触器连接在控制电源的输出端上，且真空接触器的主触头与软启动器的晶闸管阀组并联；启动控制回路包括软起分合闸回路、软起旁路控制回路及软起故障回路；软起分合闸回路连接在控制电源上，且其在闭合时能够导通或在断开时能够关断软启动器的启停回路；软起旁路控制回路连接在软启动器的旁路端子上并与控制电源形成回路，且其能够导通或关断真空接触器使得真空接触器的主触头闭合或断开；软起故障回路连接在软启动器的故障端子上并与控制电源形成回路，且其能够在软启动器故障时关断软起分合闸回路。

作为一选项，控制电源回路包括主电源、备用电源及切换回路，以实现主电源及备用电源相互切换。

作为一选项，该软启动柜还包括加热回路，加热回路连接在运行电源上，以给电动机及启动柜加热。

由于采用上述技术方案，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型的一种船用软启动柜，串接于运行电源与电动机间的软启动器，控制其内部晶闸管的导通角，使电动机的输入电压从0开始，以预定函数关系上升，直到起动结束赋予电动机全电压的运行方式；晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加压启动，直到晶闸管全导通，实现电动机全压平滑启动。

2、在启动过程结束后软启动器自动输出控制信号切换至旁路接触器取代，以降低晶闸管的热损耗，延长软启动器的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型的主电路原理图。

图2是本实用新型的控制电源及加热回路的电路图。

图3是本实用新型的启动控制回路的电路图。

图4是本实用新型的软启动器的电源板及控制板接线原理图。

图5是本实用新型的采样电路接线图。

图6是本实用新型的软启动器的启停回路及软起分合闸回路电路图。

具体实施方式

实施例

参见图1-图6，本实施例的一种船用软启动柜，包括软启动器、真空接触器、控制电源回路及启动控制回路，运行电源经控制电源回路输出控制电源以分别给软启动器、真空接触器及启动控制回路供电；软启动器的晶闸管阀组连接于电动机和运行电源之间；真空接触器连接在控制电源的输出端上，且真空接触器的主触头与软启动器的晶闸管阀组并联；启动控制回路包括软起分合闸回路、软起旁路控制回路及软起故障回路；软起分合闸回路连接在控制电源上，且其在闭合时能够导通或在断开时能够关断软启动器的启停回路；软起旁路控制回路连接在软启动器的旁路端子上并与控制电源形成回路，且其能够导通或关断真空接触器使得真空接触器的主触头闭合或断开；软起故障回路连接在软启动器的故障端子上并与控制电源形成回路，且其能够在软启动器故障时关断软起分合闸回路。

其中，软起分合闸回路包括按钮SB1及中间继电器KA1，按钮SB1与中间继电器KA1常开触点I并联后与中间继电器KA1线圈串联连接至控制电源回路输出端，中间继电器KA1的常开触点II连接在软启动器的启停回路上；且软启动器的启停回路上连接有急停按钮KJ。

软起旁路控制回路包括中间继电器KA2，中间继电器KA2线圈连接在软启动器的旁路端子上形成回路，中间继电器KA2常开触点连接在真空接触器的分合端子形成的回路上。

软起故障回路包括中间继电器KA4，中间继电器KA4线圈连接在软启动器的故障端子上形成回路，中间继电器KA4常开触点连接在软起分合闸回路上。

控制电源回路包括主电源、备用电源及切换回路，切换回路包括交流接触器KM1、交流接触器KM2、中间继电器KA6及时间继电器KA7，交流接触器KM1及交流接触器KM2的两个常开触点的I端分别连接后作为控制电源输出端，交流接触器KM1的两个常开触点的II 端分别连接至主电源正负端，交流接触器KM2的两个常开触点的II端分别连接至备用电源正负端，交流接触器KM1线圈与交流接触器KM2常闭触点串联后与中间继电器KA6线圈并联连接至主电源正负端，交流接触器KM2线圈与交流接触器KM1常闭触点、中间继电器 KA6常闭触点、时间继电器KA7常开触点串联后与时间继电器KA7线圈并联连接至备用电源正负端。

如上述，串接于运行电源与电动机间的软启动器，控制其内部晶闸管的导通角，使电动机的输入电压从0开始，以预定函数关系上升，直到起动结束赋予电动机全电压的运行方式；晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加压启动，直到晶闸管全导通，实现电动机全压平滑启动。且，在启动过程结束后软启动器自动输出控制信号切换至旁路接触器取代，以降低晶闸管的热损耗，延长软启动器的使用寿命。

作为一选项，基于前述实例，在一实例中，还包括加热回路，加热回路连接在运行电源上，以给电动机及启动柜加热。加热回路包括交流接触器KM3、中间继电器KA3及两个加热器，中间继电器KA3线圈连接在软启动器的加热端子上形成回路，中间继电器KA3常闭触点与交流接触器KM3线圈串联后连接至主电源正负端，交流接触器KM3的两个常开触点的I端分别连接至主电源正负端，两个加热器并联后分别连接至交流接触器KM3的两个常开触点的II端以形成回路。

作为一选项，基于前述实例，在一实例中，还包括电压互感器EPT、零序电流互感器LH0 及电流互感器LHa-LHc，电压互感器EPT、零序电流互感器LH0及电流互感器LHa-LHc分别连接至软启动器的电压采样端子、零序电流采样端子、A相电流采样端子、B相电流采样端子及C相电流采样端子。如此，可以对启动过程的电流及电压进行采样监测，利于调整启动电压，减少对电网的冲击。

下述将前述所有实例组合进行说明。

参见图1-图6，本实施例的软启动柜包括软启动器、电子式PT盒、真空接触器、液晶显示器、电流互感器、电压互感器、开关电源、交流接触器、中间继电器、续流二极管、时间继电器、指示灯按钮等电气元器件，通过按钮、软启动器及继电器控制，可以实现对电动机软启动控制及监测。其中，电动机为M，DRA、DRB及DRC分别为ABC相阀组驱动板等，该软启动柜主要元器件如下表1。

表1.本实施例的软启动柜主要元器件说明表

其中，软启动器包括MUC板及晶闸管阀组等，其应用了可控硅(晶闸管)串联技术，通过光纤传输控制信号，控制可控硅的同时导通和关断，从而控制高压电动机的启动过程。采用高质量串联用晶闸管，无级控制输出电压、使电动机平稳地起动和停止；它具有过载、缺相、起动峰值过流等故障保护功能，使用它能有效地避免因电动机起动电流过大给电网带来的有害冲击、能在有限的电网容量下正常使用大功率电动机并延长其使用寿命，具有调节快速度快、闭环控制、控制方式的菜单化等优点。

参见图1-图6，其控制原理如下：

使用软启动器启动电动机时，控制其内部晶闸管的导通角，晶闸管的输出电压逐渐添补，电动机逐渐加速，直到晶闸管全导通，电动机直接在额定电压的机械特性上，实现平滑启动，降低启动电流，避免启动过流跳闸。

待电动机达到额定转数时，启动过程结束，软启动器自动切换用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管，旁路接触器闭合，为电动机正常运转提供额定电压，使软起动器退出运行，降低晶闸管的热损耗，延长软启动器的使用寿命，提高其运行效率，又使电网避免了谐波污染。软启动器同时还提供软停车功能，软停车与软启动过程相反，电压逐渐降低，转数逐渐下降到零，避免自由停车引起的转矩冲击。

同时，软启动柜还具备软停车功能，软停车与软启动过程相反，软启动器控制其内部晶闸管的导通角，电压逐渐降低，转数逐渐下降到零，避免自由停车引起的转矩冲击，降低设备损耗。

如上述，该软启动柜是采用电力电子技术、微处理技术及现代控制理论而设计生产的起动设备，能有效地限制交流异步电动机起动时的起动电流，可应用于风机、水泵、输送类及压缩机等负载，是传统的星/三角转换、自耦降压、磁控降压等降压设备的理想换代产品。同时，当旁路接触器和电动机的主接触器接通电力回路，软启动柜也能实现多台电动机设备的启动。

上述说明是针对本实用新型较佳可行实施例的详细说明和例证，但这些描述并非用以限定本实用新型所要求保护范围，凡本实用新型所提示的技术教导下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本实用新型所涵盖专利保护范围。

Claims (8)

1.一种船用软启动柜，其特征在于：包括软启动器、真空接触器、控制电源回路及启动控制回路，所述启动柜的运行电源经控制电源回路输出控制电源以分别给软启动器、真空接触器及启动控制回路供电；所述软启动器的晶闸管阀组连接于电动机和运行电源之间；所述真空接触器连接在控制电源的输出端上，且真空接触器的主触头与软启动器的晶闸管阀组并联；所述启动控制回路包括软起分合闸回路、软起旁路控制回路及软起故障回路；所述软起分合闸回路连接在控制电源上，且其在闭合时能够导通或在断开时能够关断软启动器的启停回路；所述软起旁路控制回路连接在软启动器的旁路端子上并与控制电源形成回路，且其能够导通或关断真空接触器使得真空接触器的主触头闭合或断开；所述软起故障回路连接在软启动器的故障端子上并与控制电源形成回路，且其能够在软启动器故障时关断软起分合闸回路。

2.根据权利要求1所述的一种船用软启动柜，其特征在于：所述软起分合闸回路包括按钮SB1及中间继电器KA1，按钮SB1与中间继电器KA1常开触点I并联后与中间继电器KA1线圈串联连接至控制电源回路输出端，中间继电器KA1的常开触点II连接在软启动器的启停回路上；且软启动器的启停回路上连接有急停按钮KJ。

3.根据权利要求1所述的一种船用软启动柜，其特征在于：所述软起旁路控制回路包括中间继电器KA2，中间继电器KA2线圈连接在软启动器的旁路端子上形成回路，中间继电器KA2常开触点连接在真空接触器的分合端子形成的回路上。

4.根据权利要求1所述的一种船用软启动柜，其特征在于：所述软起故障回路包括中间继电器KA4，中间继电器KA4线圈连接在软启动器的故障端子上形成回路，中间继电器KA4常开触点连接在软起分合闸回路上。

5.根据权利要求1所述的一种船用软启动柜，其特征在于：所述控制电源回路包括主电源、备用电源及切换回路，切换回路包括交流接触器KM1、交流接触器KM2、中间继电器KA6及时间继电器KA7，交流接触器KM1及交流接触器KM2的两个常开触点的I端分别连接后作为控制电源输出端，交流接触器KM1的两个常开触点的II端分别连接至主电源正负端，交流接触器KM2的两个常开触点的II端分别连接至备用电源正负端，交流接触器KM1线圈与交流接触器KM2常闭触点串联后与中间继电器KA6线圈并联连接至主电源正负端，交流接触器KM2线圈与交流接触器KM1常闭触点、中间继电器KA6常闭触点、时间继电器KA7常开触点串联后与时间继电器KA7线圈并联连接至备用电源正负端。

6.根据权利要求1所述的一种船用软启动柜，其特征在于：还包括加热回路，加热回路连接在运行电源上，以给电动机及启动柜加热。

7.根据权利要求6所述的一种船用软启动柜，其特征在于：所述加热回路包括交流接触器KM3、中间继电器KA3及两个加热器，中间继电器KA3线圈连接在软启动器的加热端子上形成回路，中间继电器KA3常闭触点与交流接触器KM3线圈串联后连接至主电源正负端，交流接触器KM3的两个常开触点的I端分别连接至主电源正负端，两个加热器并联后分别连接至交流接触器KM3的两个常开触点的II端以形成回路。

8.根据权利要求1所述的一种船用软启动柜，其特征在于：还包括电压互感器EPT、零序电流互感器LH0及电流互感器LHa-LHc，电压互感器EPT、零序电流互感器LH0及电流互感器LHa-LHc分别连接至软启动器的电压采样端子、零序电流采样端子、A相电流采样端子、B相电流采样端子及C相电流采样端子。

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