CN2805216Y

CN2805216Y - 电机软启动装置

Info

Publication number: CN2805216Y
Application number: CNU2005200229835U
Authority: CN
Inventors: 何迪
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-05-23
Filing date: 2005-05-23
Publication date: 2006-08-09
Anticipated expiration: 2015-05-23

Abstract

本实用新型公开了一种电机软启动装置，其连接于一供电线路和一鼠笼型电机之间，包括一含有多个晶闸管的可控硅整流模块，还包括：一变压器，包括连接于供电线路和所述鼠笼型电机之间的原边和与可控硅整流模块连接的副边；一PID闭环反馈控制器，分别与变压器原边、所述可控硅整流模块和所述鼠笼型电机连接，其输入信号为预先设置的某种特性曲线；晶闸管根据所述控制器的输出信号调整导通角。本实用新型的电机软启动装置能即时控制晶闸管导通角，使整个启动系统按照标准曲线正常运行，不但适用于一般小型鼠笼型电动机，对于高电压大功率电机也有很好的启动控制功能，成功解决了高电压大功率电机启动困难的难题。

Description

电机软启动装置

技术领域

本实用新型涉及电机软启动装置，特别是一种实现高压电机软启动和软停机的装置。

背景技术

随着国民经济的飞跃发展，现代化大型和特大型企业不断增强他们的生产能力。大型设备所配用的电动机容量也不断增大，几千KW、几万KW的电动机已在许多企业中得到应用。但随之而来出现了大型电动机的安全启动问题，同时，其运行情况的好与坏也是企业必须面对的现实。

对于家用电器和小型普通鼠笼型电动机而言，直接启动是最简单方便可行的重要方式。但随着电动机容量越来越大，直接启动无法适应生产力发展的需要，其弊端严重制约了大型电动机的应用。

鼠笼型电动机本身电气因素决定了它在直接启动时启动电流为其额定电流的4到7倍，如果其所在电网容量不够大，启动电流会引起电网电压急剧下降，电源频率也会改变，严重影响其他用电设备的安全运行，甚至导致全电网失去稳定，造成不可估量的损失。这样大的启动电流对电动机本身也会造成以下损伤：大电流产生大热量，加速电机绝缘老化，降低电机使用寿命；大电流在电动机的定子线圈和转子的鼠笼条上产生很大的电动应力，破坏绕组的绝缘和造成鼠笼断裂，引起电机故障。同时对那些与电动机相关联的生产机械来说也会造成很大的损伤。

同时，电动机的直接启动和停止都是操纵电器开关的合、开来实现的，在开关的合、开瞬间都伴随着过电压的产生，其幅值有时可高达5倍额定电压。这样高的电压将对电动的绝缘造成很大伤害，电动机绝缘降低将导致电动机相间短路、接地故障。

为解决上述诸多问题，人们采用了以下办法：

加大电网容量：增大电网变压器的容量或扩建自备电厂，这样会造成负荷率低，浪费能源，增加费用；

串联电抗器启动：这时电机启动力矩小，因为是有级调整，切换时冲击电流较大，使用受限制；

串联自藕变压器启动：虽然启动转矩较串联电抗器有所提高，但因其滑动触头容易被电弧烧毁，碳刷磨损严重，容易造成匝间短路，其应用受到限制；

串联水电阻启动：由于水电阻启动时的阻值变化机理复杂，受环境影响大，启动控制困难，甚至启动失败，同时启动时电能消耗很大；

以小带大启动：先用一个小电机启动到某一初始值，再换到大电动机带动，这样做投资大，控制麻烦，是不得已而为之；

用晶闸管变频调速：设备投资大，维护费用大，只用于某些特殊场合；及

用晶闸管技术形成的软启动装置：近几年来，由于技术进步这种软启动装置已经广泛应用在中小型鼠笼型电机上，但受晶闸管的耐压和电流限制仅用于660v以下的中小型电机。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电机软启动装置，可应用于660v以下或以上的鼠笼型电机的软启动或软停机，使鼠笼型电机的启动按照预定的标准曲线安全运行，并节省能量消耗，提高经济效益。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种电机软启动装置，连接于一供电线路和一鼠笼型电机之间，包括一含有多个晶闸管的可控硅整流模块，其中，还包括：

一变压器，包括连接于所述供电线路和所述鼠笼型电机之间的原边和与所述可控硅整流模块连接的副边；

一PID闭环反馈控制器，分别与所述变压器原边、所述可控硅整流模块和所述鼠笼型电机连接，其输入信号为预先设置的启动电流特性曲线或启动转矩—时间曲线或启动转速—时间曲线；

所述晶闸管根据所述控制器的输出信号调整导通角。

上述的电机软启动装置，其中，还包括连接所述变压器原边两端的一组第一真空开关，及连接于所述变压器原边其中一端的一组第二真空开关，且所述第二真空开关位于所述第一真空开关的连接点之间，所述控制器控制所述第一真空开关和第二真空开关的通断。

上述的电机软启动装置，其中，还包括一与所述变压器原边连接并输出一信号至所述控制器的第一检测保护装置，所述控制器根据所述第一检测保护装置的输出信号判断所述电机工作状况。

上述的电机软启动装置，其中，所述第一检测保护装置为电压和/或电流互感器。

上述的电机软启动装置，其中，还包括一设置于可控硅整流模块输出回路上的第二检测保护装置，包括一与输出回路连接的分流器，该分流器的信号进入比较回路和鉴别回路。

上述的电机软启动装置，其中，通过一第一隔离开关与所述供电线路连接。

上述的电机软启动装置，其中，所述控制器通过一第二隔离开关与控制电源连接。

本实用新型的鼠笼型电机软启动装置将计算机加半导体加自动控制的理论和技术结合在一起，针对每个具体工程的工艺设备的运行特点事先由计算机给出一个启动电流特性曲线，作为该电动机启动时标准的运行曲线，启动开始后由有关传感器不断检测起启动电流和电动机的转速输入计算机与标准曲线讲行比较和计算，并即时控制晶闸管导通角，使整个启动系统按照标准曲线正常运行。它不但可以适用于一般小型鼠笼型电动机，对于高电压大功率电机也有很好的启动控制功能，成功解决了高电压大功率电机启动困难的难题。

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。

附图说明

图1为本实用新型电机软启动装置结构示意图；

图2为本实用新型电机软启动装置第一种启动电流特性曲线示意图；

图3为本实用新型电机软启动装置第二种启动电流特性曲线示意图；

图4为本实用新型电机软启动装置晶闸管导通角与启动电流对应关系示意图；

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的鼠笼型电机软启动装置1，连接于一供电线路2和一鼠笼型电机3之间，包括：

一含有多个晶闸管的可控硅整流模块11，晶闸管为常规的设计，采用三相桥式全控，数字触发；

一变压器12，包括连接于供电线路2和鼠笼型电机3之间的原边121和与可控硅整流模块11连接的副边122；

一PID闭环反馈控制器13，分别与变压器原边121、可控硅整流模块11和鼠笼型电机3连接，其输入信号为预先设置启动特性曲线，如启动电流特性曲线或启动转矩—时间曲线或启动转速—时间曲线，该启动特性特性曲线是电机3启动时标准的运行曲线，本实施例以启动电流特性曲线作为电机3启动时标准的运行曲线来进行说明，启动电流特性曲线如图2或图3所示；图2中启动电流为25倍额定电流I_e，即控制器的给定输入为25倍额定电流I_e，它与电机3的电流反馈信号比较后控制可控硅整流模块11的晶闸管导通角，使电机3在25倍额定电流I_e附近加速到全速，而图3适用于静态阻力矩较大的电机，因此在电机3的启动开始一段较短时间内提供一较大的启动电流(图中为5倍额定电流I_e)，然后再利用2.5倍额定电流I_e的启动电流使电机3加速到全速；

而晶闸管根据控制器13的输出信号调整导通角，其导通角在0到120度之间，晶闸管导通角与启动电流的对应关系如图4所示，导通角的变化改变了变压器12的副方磁通，进而改变变压器12的原方磁通，使其阻抗发生变化。

如图1所示，该软启动装置1同时还包括连接所述变压器原边121两端的一组第一真空开关14，及连接于所述变压器原边121其中一端的一组第二真空开关15，且所述第二真空开关位于所述第一真空开关的连接点之间，所述控制器控制所述第一真空开关和第二真空开关的通断，同时控制器13也设置有第二隔离开关16。

本实施例中，第二真空开关15位于变压器原边121的输入端，当然，第二真空开关15也可以设置在变压器原边121的输出端。

如图1所示，该软启动装置1通过一第一隔离开关4与供电线路2连接。

下面对软启动装置1如何实现对电机的软启动或软停机作进一步详细的描述。

下面结合图1来说明本实用新型的软启动装置用于实现电机的软启动的步骤：

闭合第二隔离开关16，可控硅整流模块11和控制器13进入待工作状态；

闭合第一隔离开关4，控制器13自动检测有关信号状态，其中包括电动机3的端电压、线电流、转速、可控硅整流模块11的输出电流，以及是否缺相，以便实施欠电压、过电流、短路、缺相SCR故障的保护措施；

符合预定条件控制器13控制第二真空开关15闭合，变压器12带电，但由于可控硅整流模块11处于未导通状态，变压器12的阻抗很大，供电线路2的电压全加在变压器12上，电动机3暂时不会运转；

控制器13将所述变压器原边的电流作为反馈与其输入即预先设置的启动电流特性曲线进行比较，根据比较结果进行运算得到一控制输出；

可控硅整流模块11根据控制器13计算得到的控制输出调整晶闸管的导通角；

由于晶闸管的导通角逐渐变小，使得变压器12的阻抗会逐渐减小，而电动机3的阻抗会逐渐加大，即阻抗从变压器12逐渐转移到电动机3，电源电压也逐渐加到电动机3上，从而使电动机3从静止状态逐渐加速，在该过程中，控制器13将不断自动检测变压器原边121的电流值和电动机3的转速值，保证在整个启动过程中启动电流值始终在2.5倍电动机额定电流值附近，既保证电动机有足够的启动力矩，又不会有很大的启动电流，从而不会影响电网的安全问题；

当电动机3被加速到最大值，约90％nH以上时，控制器13控制第一真空开关14合上，电动机端直接接到供电线路2上，随后断开第二真空开关15，软启动结束。

同时，该软启动装置1也能实现软停机，包括以下步骤：

控制器13控制第二真空开关15闭合；

控制器13控制第一真空开关14断开，此时晶闸管的导通角大概在10度左右；

控制器13检测变压器原边121的电流、可控硅整流模块11的整流电流和鼠笼型电机3的转速，并根据检测到的信号结合预先设置的特征曲线调整所述晶闸管的导通角，变压器12的负载变小，阻抗增加，电机3逐渐减速；

电机3减速到其最大转速的10％以下时，控制器13控制所述第一真空开关断开完成软停机。

该软启动装置1还包括一与变压器原边121连接并输出一信号至控制器13的第一检测保护装置，控制器13根据所述第一检测保护装置的输出信号判断所述电机工作状况，该第一检测保护装置可以是电压和/或电流互感器，电压互感器的信号可用于判断电机是否过电压、欠电压、缺相等，而电流互感器的信号可用于判断电机是否过载、三相是否平衡、主电流是否突变等，如果出现不正常状况，控制器13会相应动作，如报警、切断电源等。

该软启动装置1还包括一设置于可控硅整流模块11输出回路上的第二检测保护装置，包括一与输出回路连接的分流器，该分流器的信号进入比较回路和鉴别回路，若信号超过其相应的标定值，则控制器会相应动作，如报警、切断电源等。

当然，本实用新型还可有其他多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种电机软启动装置，连接于一供电线路和一鼠笼型电机之间，包括一含有多个晶闸管的可控硅整流模块，其特征在于，还包括：

所述晶闸管根据所述控制器的输出信号调整导通角。

2.根据权利要求1所述的电机软启动装置，其特征在于，还包括连接所述变压器原边两端的一组第一真空开关，及连接于所述变压器原边其中一端的一组第二真空开关，且所述第二真空开关位于所述第一真空开关的连接点之间，所述控制器控制所述第一真空开关和第二真空开关的通断。

3根据权利要求1所述的电机软启动装置，其特征在于，还包括一与所述变压器原边连接并输出一信号至所述控制器的第一检测保护装置，所述控制器接收所述第一检测保护装置的输出信号并判断所述电机工作状况。

4.根据权利要求3所述的电机软启动装置，其特征在于，所述第一检测保护装置为电压和/或电流互感器。

5.根据权利要求4所述的电机软启动装置，其特征在于，还包括一设置于可控砖整流模块输出回路上的第二检测保护装置，包括一与输出回路连接的分流器，该分流器的信号进入比较回路和鉴别回路。

6.根据权利要求1所述的电机软启动装置，其特征在于，通过一第一隔离开关与所述供电线路连接。

7.根据权利要求1所述的电机软启动装置，其特征在于，所述控制器通过一第二隔离开关与控制电源连接。