一種高壓電機(jī)用新型變頻啟動(dòng)器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種高壓電機(jī)用新型變頻啟動(dòng)器，包括電壓互感器PT、斷路器組、斷路器KI、接觸器組、接觸器B0、充電電阻R、輸入變壓器UT、IGBT啟動(dòng)柜、輸出電抗器L和輸出刀開關(guān)KS，IGBT啟動(dòng)柜設(shè)有第一出線端口、第二出線端口和第三出線端口；電壓互感器PT設(shè)有電網(wǎng)接入端、IGBT啟動(dòng)柜接入端和斷路器接入端；斷路器組包括n個(gè)相互并聯(lián)的斷路器K1-Kn，n≥1且n為整數(shù)；接觸器組包括m個(gè)相互并聯(lián)的接觸器B1-Bm，m＝n；斷路器K1-Kn的電流輸入端均分別與6000V電源連接，斷路器組中的每個(gè)斷路器的電流輸出端分別與不同的電機(jī)連接。本實(shí)用新型成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易維護(hù)，具有良好的工作穩(wěn)定性和啟動(dòng)成功率，可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的軟啟動(dòng)和軟停機(jī)。
【專利說(shuō)明】一種高壓電機(jī)用新型變頻啟動(dòng)器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及變頻啟動(dòng)器，特別是一種高壓電機(jī)用新型變頻啟動(dòng)器。
【背景技術(shù)】
[0002] 通常情況下，電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，電機(jī)啟動(dòng)電流較大，一般為額定電流的5-8倍，因而會(huì) 導(dǎo)致電網(wǎng)電壓下降，高壓電機(jī)啟動(dòng)時(shí)尤為明顯，因此電機(jī)的啟動(dòng)會(huì)對(duì)其他電器設(shè)備的正常 運(yùn)行產(chǎn)生影響，而且對(duì)電機(jī)產(chǎn)生熱沖擊和電動(dòng)力沖擊，危害較大，進(jìn)而影響電機(jī)的使用壽 命。而目前常采用的軟啟動(dòng)主要有電抗器和自耦變壓器啟動(dòng)器、水電阻及液態(tài)啟動(dòng)器等，這 些啟動(dòng)器要么啟動(dòng)消耗大、工作穩(wěn)定性差、對(duì)環(huán)境有污染，要么生產(chǎn)成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護(hù) 困難，此外，有的啟動(dòng)器在啟動(dòng)電機(jī)的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的高次諧波，對(duì)高壓電網(wǎng)造成較大 的污染，而且成功率低。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0003] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且易維 護(hù)的高壓電機(jī)用新型變頻啟動(dòng)器，在啟動(dòng)過(guò)程中耗能少、工作穩(wěn)定性好且環(huán)保，同時(shí)無(wú)諧波 電流產(chǎn)生而且具有較高的啟動(dòng)成功率。
[0004] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種高壓電機(jī)用新型變頻啟動(dòng)器，包括電 壓互感器PT、斷路器組、斷路器1、接觸器組、接觸器仏、充電電阻R、輸入變壓器UT、IGBT啟 動(dòng)柜、輸出電抗器L和輸出刀開關(guān)K s，IGBT啟動(dòng)柜設(shè)有第一出線端口、第二出線端口和第三 出線端口；電壓互感器PT設(shè)有電網(wǎng)接入端、IGBT啟動(dòng)柜接入端和斷路器接入端；斷路器組 包括η個(gè)相互并聯(lián)的斷路器Ι---，η彡1且η為整數(shù)；接觸器組包括m個(gè)相互并聯(lián)的接觸 器 B「Bm, m = η ;
[0005] 斷路器電流輸入端均分別與6000V電源連接，斷路器組中的每個(gè)斷路器的 電流輸出端分別與不同的電機(jī)連接；
[0006] 斷路器組中的每個(gè)斷路器的電流輸出端分別與接觸器Bi-Bm中一個(gè)不同的接觸器 的電流輸入端連接，接觸器Bi-Bm的電流輸出端依次串聯(lián)輸出刀開關(guān)K s和輸出電抗器L后 與IGBT啟動(dòng)柜的第三出線端口連接；
[0007] IGBT啟動(dòng)柜的第一出線端口與用于測(cè)量6000V電源線路電壓的電壓互感器PT連 接；
[0008] 斷路器&的電流輸入端與6000V電源連接，斷路器&的電流輸出端與接觸器仏的 電流輸入端連接，接觸器仏的電流輸出端與輸入變壓器UT的電流輸入端連接，輸入變壓器 UT的電流輸出端與IGBT啟動(dòng)柜的第二出線端口連接，充電電阻R與接觸器仏并聯(lián)。
[0009] 上述高壓電機(jī)用新型變頻啟動(dòng)器，IGBT啟動(dòng)柜內(nèi)設(shè)有直流母線電容器。
[0010] 上述高壓電機(jī)用新型變頻啟動(dòng)器，IGBT啟動(dòng)柜的第一出線端口與電壓互感器PT 的副邊連接。
[0011] 上述高壓電機(jī)用新型變頻啟動(dòng)器，電壓互感器PT的副邊設(shè)有接地端。
[0012] 上述高壓電機(jī)用新型變頻啟動(dòng)器，IGBT啟動(dòng)柜設(shè)有IGBT啟動(dòng)柜輸出電流的頻率 與電壓的檢測(cè)裝置。
[0013] 上述高壓電機(jī)用新型變頻啟動(dòng)器，IGBT啟動(dòng)柜設(shè)有報(bào)警裝置。
[0014] 上述高壓電機(jī)用新型變頻啟動(dòng)器，IGBT啟動(dòng)柜設(shè)有電機(jī)啟動(dòng)退出裝置。
[0015] 本實(shí)用新型的有益效果是：
[0016] 1.本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低且容易進(jìn)行維護(hù)；
[0017] 2.本實(shí)用新型通過(guò)改變電機(jī)啟動(dòng)電流來(lái)使電機(jī)進(jìn)行軟啟動(dòng)，在降低電機(jī)啟動(dòng)能耗 的同時(shí)，還提1? 了電機(jī)啟動(dòng)的成功率；
[0018] 3. IGBT啟動(dòng)柜中設(shè)有的電容器可以吸收并消除電路中的諧波電流，減少諧波電流 對(duì)電網(wǎng)的污染；
[0019] 4. IGBT優(yōu)越的開關(guān)斷性能提高了本實(shí)用新型的工作穩(wěn)定性；
[0020] 5.本實(shí)用新型不僅可以對(duì)停轉(zhuǎn)的狀況良好的電機(jī)進(jìn)軟啟動(dòng)，還可以對(duì)正在運(yùn)行的 電機(jī)進(jìn)行軟停機(jī)，此外，還可以對(duì)正在轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)。
[0021] 6.本實(shí)用新型中的IGBT啟動(dòng)柜輸出電流的頻率與電壓的檢測(cè)裝置、報(bào)警裝置、電 機(jī)啟動(dòng)退出裝置，可以通過(guò)根據(jù)事先設(shè)定的給定電流與檢測(cè)裝置所測(cè)定的電流參數(shù)分析電 機(jī)是否堵轉(zhuǎn)，并在電機(jī)堵轉(zhuǎn)的情況下發(fā)出警報(bào)，同時(shí)使電機(jī)退出啟動(dòng)。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1本實(shí)用新型高壓電機(jī)用新型變頻啟動(dòng)器的工作原理圖；
[0023] 圖2本實(shí)用新型高壓電機(jī)用新型變頻啟動(dòng)器接入工作電路后的工作原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 如圖1所示，本實(shí)用新型高壓電機(jī)用新型變頻啟動(dòng)器，包括電壓互感器PT、斷路器 組、斷路器I、接觸器組、接觸器仏、充電電阻R、輸入變壓器UT、IGBT啟動(dòng)柜、輸出電抗器L 和輸出刀開關(guān)Ks，IGBT啟動(dòng)柜設(shè)有第一出線端口、第二出線端口和第三出線端口，在IGBT 啟動(dòng)柜內(nèi)設(shè)有直流母線電容器、IGBT啟動(dòng)柜輸出電流的頻率與電壓的檢測(cè)裝置、報(bào)警裝置 和電機(jī)啟動(dòng)退出裝置；電壓互感器PT設(shè)有電網(wǎng)接入端、IGBT啟動(dòng)柜接入端和斷路器接入 端；斷路器組包括η個(gè)相互并聯(lián)的斷路器Ι---，η > 1且η為整數(shù)；接觸器組包括m個(gè)相互 并聯(lián)的接觸器BfBm, m = η。
[0025] 如圖1所示，斷路器K「Kn的電流輸入端均分別與6000V電源連接，斷路器組中的 每個(gè)斷路器的電流輸出端分別與不同的電機(jī)連接；斷路器組中的每個(gè)斷路器的電流輸出端 分別與接觸器Bi-Bm中一個(gè)不同的接觸器的電流輸入端連接，接觸器&-8 111的電流輸出端依 次串聯(lián)輸出刀開關(guān)Ks和輸出電抗器L后與IGBT啟動(dòng)柜的第三出線端口連接；IGBT啟動(dòng)柜 的第一出線端口與用于測(cè)量6000V電源線路電壓的電壓互感器PT連接，IGBT啟動(dòng)柜的第一 出線端口與電壓互感器PT的副邊連接，為了提高裝置的使用安全性，電壓互感器PT的副邊 設(shè)有接地端；斷路器I的電流輸入端與6000V電源連接，斷路器&的電流輸出端與接觸器 B。的電流輸入端連接，接觸器仏的電流輸出端與輸入變壓器UT的電流輸入端連接，輸入變 壓器UT的電流輸出端與IGBT啟動(dòng)柜的第二出線端口連接，充電電阻R與接觸器仏并聯(lián)。
[0026] 如圖1所示，IGBT啟動(dòng)柜的第一出線端口與電壓互感器PT的IGBT啟動(dòng)柜接入 端串聯(lián)，IGBT啟動(dòng)柜接入端與電壓互感器PT的副邊連接，為了提高裝置的使用安全性，電 壓互感器ΡΤ的副邊設(shè)有接地端；IGBT啟動(dòng)柜的第二出線端口與與輸入變壓器UT的一端串 聯(lián)，輸入變壓器UT的另一端經(jīng)接觸器Β0與斷路器&的一端串聯(lián)，斷路器&的另一端與斷 路器組串聯(lián)；IGBT啟動(dòng)柜的第三出線端口經(jīng)輸出電抗器L與輸出刀開關(guān)K s的一端串聯(lián)，輸 出刀開關(guān)&的另一端與接觸器組串聯(lián)；電壓互感器PT的電網(wǎng)接入端經(jīng)過(guò)電壓互感器PT的 原邊與斷路器接入端串聯(lián)；接觸器仏并聯(lián)有充電電阻R，充電電阻R的一端與斷路器&串 聯(lián)，一端與輸入變壓器UT臨近接觸器^的一端串聯(lián)；斷路器K n的一端與斷路器&串聯(lián)，斷 路器Κη的另一端為電機(jī)接入端；接觸器Bm的一端與輸出刀開關(guān)K s串聯(lián)，接觸器Bm的另一 端為電機(jī)接入端；斷路器Kn的電機(jī)接入端與接觸器&的電機(jī)接入端連接，n = m彡1。
[0027] 本實(shí)施例中，斷路器組中斷路器K的數(shù)量與本實(shí)用新型所連接的電機(jī)數(shù)量相同， 同樣接觸器組中接觸器B的數(shù)量也與本實(shí)用新型所連接的電機(jī)數(shù)量相同，即斷路器K的數(shù) 量η與接觸器B的數(shù)量m相同，即m = η。
[0028] 電機(jī)啟動(dòng)器的作用就是使電機(jī)平穩(wěn)啟動(dòng)，降低電機(jī)啟動(dòng)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，同時(shí)對(duì)電 機(jī)進(jìn)行保護(hù)。根據(jù)電機(jī)啟動(dòng)力矩計(jì)算公式M = KI2/f (其中Κ為常數(shù)，I為電機(jī)供電電流大 小，f為電機(jī)供電電流頻率）可知，在維持大的電機(jī)啟動(dòng)力矩Μ的同時(shí)降低啟動(dòng)電流的辦法 就是按照降低電流倍數(shù)平方降低電機(jī)供電頻率f，基于此，本實(shí)用新型通過(guò)IGBT啟動(dòng)柜對(duì) 電機(jī)供電電流的頻率進(jìn)行改變，同時(shí)降低電機(jī)的啟動(dòng)電流。
[0029] 本實(shí)用新型接入工作電路后，如圖2所示，首先閉合輸出刀開關(guān)&，合上斷路器Kp 并將接觸器仏分閘，主回路經(jīng)過(guò)充電電阻R和輸入變壓器UT對(duì)IGBT啟動(dòng)柜內(nèi)的直流母線 電容器進(jìn)行預(yù)充電。充電后，將接觸器隊(duì)合閘，此時(shí)本實(shí)用新型進(jìn)入正常工作狀態(tài)。
[0030] 當(dāng)?shù)讦莻€(gè)電機(jī)需要啟動(dòng)時(shí)，將接觸器Bm合閘，IGBT啟動(dòng)柜對(duì)第η個(gè)電機(jī)進(jìn)行變頻 啟動(dòng)。通常情況下，從1ΗΖ啟動(dòng)，然后逐漸升到50ΗΖ，最后要求IGBT啟動(dòng)柜輸出與高壓電網(wǎng) 同頻率、同相位及同幅值的電壓向該電機(jī)供電，此時(shí)，將斷路器K n合閘，IGBT啟動(dòng)柜與高壓 電網(wǎng)同時(shí)為第η個(gè)電機(jī)供電，在確認(rèn)斷路器Kn穩(wěn)定合閘后，接觸器B m分閘，第η個(gè)電機(jī)啟動(dòng) 結(jié)束，本實(shí)用新型處于待機(jī)狀態(tài)，等待啟動(dòng)另一臺(tái)電機(jī)。
[0031] 除對(duì)停轉(zhuǎn)的且工況良好的電機(jī)進(jìn)行軟啟動(dòng)之外，還可以本實(shí)用新型對(duì)正在運(yùn)行的 電機(jī)進(jìn)行軟停機(jī)，對(duì)正在轉(zhuǎn)動(dòng)但已斷電的電機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)，還可以對(duì)電機(jī)堵轉(zhuǎn)進(jìn)行測(cè)定和報(bào) 警。
[0032] 對(duì)于一些泵類負(fù)載，如果直接斷電停機(jī)，這種操作會(huì)對(duì)機(jī)械設(shè)備造成損壞，故而需 要對(duì)其進(jìn)行緩慢減速停機(jī)，即軟停機(jī)。當(dāng)?shù)讦莻€(gè)電機(jī)需要進(jìn)行軟停機(jī)時(shí)，首先讓IGBT啟動(dòng) 柜輸出與高壓電網(wǎng)同頻率、同相位、同幅值電壓，然后將接觸器B m合閘，此時(shí)IGBT啟動(dòng)柜與 高壓電網(wǎng)同時(shí)為第η個(gè)電機(jī)供電；在確認(rèn)接觸器Bm穩(wěn)定合閘后，將斷路器K n分閘，此時(shí)第η 個(gè)電機(jī)僅由IGBT啟動(dòng)柜進(jìn)行供電；然后通過(guò)IGBT啟動(dòng)柜逐漸降低供電頻率，在供電頻率降 至設(shè)定頻率以下后，停止供電，斷開接觸器B m，第η個(gè)電機(jī)軟停止結(jié)束。
[0033] 對(duì)于已斷電但仍在轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)，若按照對(duì)停止轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)進(jìn)行軟啟動(dòng)的方式使用 給定的低頻電流對(duì)電機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)，則電機(jī)會(huì)出現(xiàn)回饋制動(dòng)，從而造成啟動(dòng)器過(guò)流，進(jìn)而會(huì)造 成啟動(dòng)器損壞。本實(shí)用新型會(huì)首先檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)功率的正負(fù)性，若為負(fù)，則說(shuō)明電機(jī)出 現(xiàn)回饋制動(dòng)，此種情況下，應(yīng)降低電壓，避免過(guò)流，然后快速增加電機(jī)啟動(dòng)電流的頻率，直至 電機(jī)功率為〇,此時(shí)IGBT啟動(dòng)柜的輸出電流頻率為電機(jī)在此種狀況下的同步頻率，然后從 此頻率開始對(duì)電機(jī)進(jìn)行軟啟動(dòng)。
[0034] 對(duì)于停轉(zhuǎn)的電機(jī)，如果不進(jìn)行啟動(dòng)或檢修，一般情況下，無(wú)法知道它是否能正常轉(zhuǎn) 動(dòng)。如果被啟動(dòng)的電機(jī)由于電氣或者機(jī)械的原因不能轉(zhuǎn)動(dòng)，在不知道具體原因時(shí)，通常會(huì)在 啟動(dòng)時(shí)不斷地增加電機(jī)啟動(dòng)供電的頻率和電壓，這就很容易造成啟動(dòng)器過(guò)流，給啟動(dòng)器帶 來(lái)?yè)p害。本實(shí)用新型設(shè)有檢測(cè)裝置、報(bào)警裝置和電機(jī)啟動(dòng)退出裝置，而且本實(shí)用新型采用電 流閉環(huán)技術(shù)，電流閉環(huán)技術(shù)可以使IGBT啟動(dòng)柜輸出電流限制在事先設(shè)定的給定電流上，而 檢測(cè)裝置會(huì)對(duì)給定電流的頻率和電壓進(jìn)行檢測(cè)分析，從而得出電機(jī)是否堵轉(zhuǎn)，如果電機(jī)堵 轉(zhuǎn)，則報(bào)警裝置會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)電機(jī)啟動(dòng)退出裝置會(huì)將本實(shí)用新型從該電機(jī)的啟動(dòng) 電路中退出，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)本實(shí)用新型中IGBT啟動(dòng)柜的保護(hù)。
[0035] 上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明創(chuàng)造所作的舉例，而并非對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造具 體實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出 其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的 精神和原則之內(nèi)所引伸出的任何顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造權(quán)利要求的保 護(hù)范圍之中。
【權(quán)利要求】
1. 一種高壓電機(jī)用新型變頻啟動(dòng)器，其特征在于，包括電壓互感器PT、斷路器組、斷路 器I、接觸器組、接觸器仏、充電電阻R、輸入變壓器UT、IGBT啟動(dòng)柜、輸出電抗器L和輸出 刀開關(guān)K s，IGBT啟動(dòng)柜設(shè)有第一出線端口、第二出線端口和第三出線端口；電壓互感器ΡΤ 設(shè)有電網(wǎng)接入端、IGBT啟動(dòng)柜接入端和斷路器接入端；斷路器組包括η個(gè)相互并聯(lián)的斷路 器Ι---，η彡1且η為整數(shù)；接觸器組包括m個(gè)相互并聯(lián)的接觸器Bi-Bm，m = η ; 斷路器Ι---的電流輸入端均分別與6000V電源連接，斷路器組中的每個(gè)斷路器的電流 輸出端分別與不同的電機(jī)連接； 斷路器組中的每個(gè)斷路器的電流輸出端分別與接觸器-個(gè)不同的接觸器的 電流輸入端連接，接觸器Bi-Bm的電流輸出端依次串聯(lián)輸出刀開關(guān)Ks和輸出電抗器L后與 IGBT啟動(dòng)柜的第三出線端口連接； IGBT啟動(dòng)柜的第一出線端口與用于測(cè)量6000V電源線路電壓的電壓互感器PT連接； 斷路器I的電流輸入端與6000V電源連接，斷路器&的電流輸出端與接觸器仏的電 流輸入端連接，接觸器仏的電流輸出端與輸入變壓器UT的電流輸入端連接，輸入變壓器UT 的電流輸出端與IGBT啟動(dòng)柜的第二出線端口連接，充電電阻R與接觸器仏并聯(lián)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓電機(jī)用新型變頻啟動(dòng)器，其特征在于，IGBT啟動(dòng)柜內(nèi)設(shè) 有直流母線電容器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓電機(jī)用新型變頻啟動(dòng)器，其特征在于，IGBT啟動(dòng)柜的第 一出線端口與電壓互感器PT的副邊連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓電機(jī)用新型變頻啟動(dòng)器，其特征在于，電壓互感器PT的 副邊設(shè)有接地端。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓電機(jī)用新型變頻啟動(dòng)器，其特征在于，IGBT啟動(dòng)柜設(shè)有 IGBT啟動(dòng)柜輸出電流的頻率與電壓的檢測(cè)裝置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓電機(jī)用新型變頻啟動(dòng)器，其特征在于，IGBT啟動(dòng)柜設(shè)有 報(bào)警裝置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓電機(jī)用新型變頻啟動(dòng)器，其特征在于，IGBT啟動(dòng)柜設(shè)有 電機(jī)啟動(dòng)退出裝直。
【文檔編號(hào)】H02P1/54GK203911812SQ201420333001
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月20日
【發(fā)明者】孟文博, 吳小鳴 申請(qǐng)人:孟文博, 吳小鳴, 杜松林, 佟寶全, 張繼新, 張和平