異步電動機軟啟動及降壓節(jié)電綜合控制裝置及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種異步電動機軟啟動及降壓節(jié)電綜合控制及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]異步電動機作為最重要的動力裝置，在當今工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中得到了廣泛的應(yīng)用，是電能的主要消耗者。單就我國而論，異步電動機廣泛應(yīng)用于各類電力拖動系統(tǒng)中，耗用電能約占全國耗電總量的60%-70%，而且通常有60%的電機都是在60%或以下負荷狀況下運行，大馬拉小馬與低負荷運行的情況相當普遍。在此情況下，電機消耗的電能中相當部分是以發(fā)熱、鐵損、噪音與震動等形式浪費掉，其效率和功率因數(shù)較低，造成很大的電能浪費。為此本發(fā)明提出設(shè)計一種異步電動機軟啟動及降壓節(jié)電綜合控制裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，如何采用功率因數(shù)和電流雙閉環(huán)控制方式，利用電流互感器和可控硅組件，實現(xiàn)異步電動機同時具有軟啟動、電機過載、三相不平衡、缺相保護及降壓節(jié)能于一體式的控制裝置，對減少能源浪費具有重要的意義。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種異步電動機軟啟動及降壓節(jié)電綜合控制裝置，包括手動轉(zhuǎn)換開關(guān)(1)、參數(shù)設(shè)置、顯示及控制電路(2)、故障輸出電路(3)、正常運行輸出電路(4 )、遠程啟?？刂齐娐?5 )、電機核心控制電路(6 )、交流接觸器(7 )、指示燈(8 )、三相電源電路(9 )、可控硅組件(10 )、電源電路(11)、電流互感器(12 )、異步電動機(13 )、電壓表(14)、電流表(15)、通信接口電路(16)、風(fēng)機(17);所述手動轉(zhuǎn)換開關(guān)(I)輸出端與交流接觸器(7)線圈串聯(lián)連接，控制交流接觸器工作；所述參數(shù)設(shè)置、顯示及控制電路(2)接口電路與電機核心控制電路(6)對應(yīng)接口連接；所述故障輸出電路(3)、正常運行輸出電路(4 )的輸出端分別與電機核心控制電路(6 )對應(yīng)接口連接；所述遠程啟?？刂齐娐?5 )的輸入端與電機核心控制電路(6)對應(yīng)接口連接；所述三相電源電路(9)的輸出端與可控硅組件(10)的電源輸入端連接；所述交流接觸器(7)的輸出端子接在可控硅組件(10)可控硅對應(yīng)觸發(fā)極上；所述指示燈(8)串聯(lián)在交流接觸器(7)線圈回路中；所述電流互感器(12)串接在可控娃組件(10)和異步電動機(13)連接線上，用于測定異步電動機(13)工作電流；所述可控硅組件(10)輸出端與異步電動機(13)對應(yīng)極連接，用于調(diào)節(jié)異步電動機(13)的工作電壓；所述電流互感器(12)中的一組輸出端接到電流表(15)輸入端上；所述電壓表(14)的輸入端與異步電動機(13)的輸入端連接，用于測定異步電動機(13)的工作電壓；所述通信接口電路(16 )與電機核心控制電路(6 )的通信口連接；所述電源電路(11)的輸入端與三相電源電路(9)輸出端連接，所述電源電路(11)的輸出端與電機核心控制電路(6)的電源端連接，為其提供工作電源。
[0005]上述電機核心控制電路(6)包括存儲電路(18)、同步信號采集電路(19)、輸入光耦隔離電路(20)、輸出光耦隔離電路(21)、微處理器電路(22)、可控硅驅(qū)動電路(23)、功率因數(shù)角采集電路(24)、電流采集電路(25)、參數(shù)設(shè)計、顯示及控制接口電路(26)、地址設(shè)定電路(27)、看門狗電路(28);所述看門狗電路(28)的輸出端與微處理器電路(22)連接；所述存儲電路(18 )輸入輸出端與微處理器電路(22 )對應(yīng)接口連接；所述同步信號采集電路
(19)的輸入端與可控硅組件(10)的輸入端連接，同步信號采集電路(19)的輸出端與微處理器電路(22)對應(yīng)接口連接；所述輸入光耦隔離電路(20)的輸出端與微處理器電路(22)對應(yīng)I/O 口連接；所述輸出光耦隔離電路(21)的輸入端與微處理器電路(22)對應(yīng)I/O 口連接；所述可控硅驅(qū)動電路(23)的輸入端與微處理器電路(22)對應(yīng)I/O 口連接，可控硅驅(qū)動電路(23)的輸出端與可控硅組件(10)的觸發(fā)端連接；所述電流采集電路(25)的輸入端與電流互感器(12)的輸出端連接，電流采集電路(25)的輸出端與微處理器電路(22)對應(yīng)A/D 口連接；所述參數(shù)設(shè)計、顯示及控制接口電路(26)的輸入端與微處理器電路(22)對應(yīng)口連接，所述參數(shù)設(shè)計、顯示及控制接口電路(26)的輸出端與參數(shù)設(shè)置、顯示及控制電路(2)輸入端連接；所述地址設(shè)定電路(27)的輸入端與微處理器電路(22)對應(yīng)I/O 口連接。
[0006]上述可控硅組件(10)包括三組反并聯(lián)可控硅、散熱片，所述三組反并聯(lián)可控硅固定在散熱片上，散熱片固定在控制柜上，所述風(fēng)機(17)也固定在控制柜上，風(fēng)向?qū)χ崞?，為散熱片散熱；所述三組反并聯(lián)可控硅電流大小根據(jù)異步電動機(13)功率大小確定，散熱片面積的大小根據(jù)三組反并聯(lián)可控硅電流大小確定。
[0007]上述手動轉(zhuǎn)換開關(guān)(I)有兩個工作位，工作指示由指示燈(8 )指示，指示燈(8 )包括兩個指示燈，即紅色指示燈、綠色指示燈；手動轉(zhuǎn)換開關(guān)(I)控制紅色指示燈亮?xí)r表示異步電動機(13 )工作在不節(jié)能狀態(tài)，即三相電源電路(9 )通過可控硅組件(10 )與異步電動機
(13)直接相連；手動轉(zhuǎn)換開關(guān)(I)控制綠色指示燈亮?xí)r表示異步電動機(13)工作在節(jié)能狀態(tài)，即異步電動機(13 )的工作電壓通過可控硅組件(10 )控制，即異步電動機(13 )滿載時異步電動機(13)全壓運行，異步電動機(13)輕載及低功率因數(shù)時異步電動機(13)降壓運行。
[0008]上述參數(shù)設(shè)置、顯示及控制電路(2)包括六個按鍵、五個數(shù)碼管；六個按鍵由上翻鍵、下翻鍵、確認鍵、設(shè)置鍵、啟動鍵、停止鍵組成，其中上翻鍵、下翻鍵、確認鍵、設(shè)置鍵用于設(shè)定電機工作參數(shù)，啟動鍵、停止鍵用于控制異步電動機(13)在節(jié)能狀態(tài)下的啟停；五個數(shù)碼管用于顯示設(shè)定的參數(shù)值、故障類型及工作時異步電動機(13)的工作電流；設(shè)定的電機工作參數(shù)包括異步電動機(13)的過載倍數(shù)設(shè)定、異步電動機(13)的額定電流設(shè)定、異步電動機(13)的三相不平衡度設(shè)定、異步電動機(13)軟啟動模式設(shè)定、異步電動機(13)降壓節(jié)能模式設(shè)定、異步電動機(13)節(jié)電率設(shè)定、異步電動機(13)的軟停時間設(shè)定、異步電動機(13)的工作電流設(shè)定以便識別電機功率；異步電動機(13)的過載、三相不平衡保護值設(shè)定。
[0009]上述遠程啟?？刂齐娐?5)有兩對接點組成，一對是停車控制接點，一對是啟動接點；所述停車控制接點閉合時將啟動接點接通異步電動機(13)啟動工作，將停車控制接點斷開則異步電動機(13)停止工作。
[0010]上述電流互感器(12)包括四只電流互感器，三只用于測定異步電動機(13)的工作電流并反饋給電流采集電路(25)，一只用于測定異步電動機(13)的工作電流并反饋給電流表(15);電流互感器(12)的變比根據(jù)異步電動機(13)的功率大小確定。
[0011]一種異步電動機軟啟動及降壓節(jié)電綜合控制方法，利用上述的裝置，其工作過程如下:
(1)、遠程啟?？刂齐娐?5)給出啟動信號或參數(shù)設(shè)置、顯示及控制電路(2)給出啟動信號，判斷是軟啟動還是節(jié)能狀態(tài)；
(3)、若是軟啟動狀態(tài)則根據(jù)設(shè)定的額定電流值及額定電流倍數(shù)進行啟動，電機啟動后按照額定電壓工作；
(4)、若節(jié)能狀態(tài)根據(jù)設(shè)定的額定電流值及額定電流倍數(shù)進行啟動；電機啟動后，連續(xù)檢測電機工作電流和功率因數(shù)，若電機工作電流和功率因數(shù)均較低，則降低電機工作電壓，若檢測到電機工作電流和功率因數(shù)中有一個參數(shù)較高，在100毫秒內(nèi)電機工作電壓瞬間升到額定電壓，滿足負載跟蹤；
(5)、遠程啟?？刂齐娐?5)給出停機信號或參數(shù)設(shè)置、顯示及控制電路(2)給出停機信號，電機開始停車，停車時間根據(jù)參數(shù)設(shè)置、顯示及控制電路設(shè)定的停車時間停車，在設(shè)定的時間完成停車。
[0012]本發(fā)明的積極效果是:裝置更改電流互感器(12)的變比和可控硅組件(10)中的可控硅功率大小后，通過參數(shù)設(shè)置、顯示及控制電路(2 )進行參數(shù)設(shè)定后電機核心控制電路
(6)可以適應(yīng)10-315KW之間任意大小的異步電動機(13)的軟啟動控制，異步電動機(13)的過載、三相不平衡、缺相保護和異步電動機(13)的節(jié)能控制，具有較強的通用性。