一種基于他勵(lì)控制的電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型屬于電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于他勵(lì)控制的電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)，能夠通過(guò)他勵(lì)A(yù)C380V電源，通過(guò)智能控制模塊輸出一個(gè)可變的直流電流源來(lái)控制直流繞組內(nèi)勵(lì)磁電流的大小，進(jìn)而改變了鐵芯的磁導(dǎo)率來(lái)變化整個(gè)磁控電抗器的電抗值來(lái)調(diào)節(jié)電抗器在系統(tǒng)中的分壓比，這樣就可以簡(jiǎn)單且精確的控制電動(dòng)機(jī)電流的大小，高低繞組具有更好的隔離安全性，提高了勵(lì)磁系統(tǒng)的精確性與穩(wěn)定性；而且，該基于他勵(lì)控制的電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)，能夠通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)磁飽和電抗器的電抗值來(lái)改變起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)的端電壓，進(jìn)而形成可控的軟起動(dòng)裝置。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種基于他勵(lì)控制的電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于他勵(lì)控制的電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著大型企業(yè)和大型裝備越來(lái)越多，大中型電機(jī)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。由于采用6kV、10kV的高壓電機(jī)可減少降壓變壓器的投入、縮小輸電線路的導(dǎo)線截面、提高設(shè)備效率，因此，6kV、10kV電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用比例日趨擴(kuò)大，高壓大型電機(jī)的啟動(dòng)方法也越來(lái)越受到重視。
[0003]交流電機(jī)運(yùn)行的首要問(wèn)題是啟動(dòng)，這是因?yàn)榇蠊β孰妱?dòng)機(jī)，其強(qiáng)大的直接啟動(dòng)電流會(huì)造成較大的線路電壓降落，對(duì)電網(wǎng)會(huì)產(chǎn)生較大的影響，對(duì)電動(dòng)機(jī)也有較大的沖擊，同時(shí)對(duì)設(shè)備本身有危害。所以，選擇合理的啟動(dòng)方式受到相關(guān)技術(shù)人員的高度重視。
[0004]交流高壓電動(dòng)機(jī)通常采用三種啟動(dòng)方式:全壓?jiǎn)?dòng)、降壓?jiǎn)?dòng)及變頻啟動(dòng)。全壓?jiǎn)?dòng)方法簡(jiǎn)便，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，但會(huì)引起電網(wǎng)電壓波動(dòng)，形成對(duì)電網(wǎng)的沖擊;傷害電機(jī)絕緣，降低電機(jī)壽命。
[0005]變頻啟動(dòng)性能好但價(jià)格昂貴，只試用與非常重要的場(chǎng)合，而且這種啟動(dòng)方法的適應(yīng)性差，且電抗器被切除時(shí)還存在二次的電流沖擊和轉(zhuǎn)矩沖擊的危險(xiǎn)。
[0006]目前，電機(jī)啟動(dòng)普遍使用的是自勵(lì)控制的方式，就是從高壓側(cè)通過(guò)自耦合方式，采集出200-400V的感應(yīng)電壓通過(guò)晶閘管整流作為控制繞組的電源，此方式雖不用提供另行的標(biāo)準(zhǔn)380V低壓電源，但此耦合感應(yīng)電源在運(yùn)行及維護(hù)中均受到一次系統(tǒng)的電源質(zhì)量(可控硅的輸入及輸出電壓波形較差)及高低壓隔離安全的影響，從而較難有效保證系統(tǒng)控制性能的精確性，穩(wěn)定性及安全性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)所指出電機(jī)采用自勵(lì)控制方式降壓?jiǎn)?dòng)的補(bǔ)足。
[0008]為達(dá)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種基于他勵(lì)控制的電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)，一種基于他勵(lì)控制的電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)，電源輸入端，以及與電源輸入端通過(guò)導(dǎo)線連接的電機(jī)M，所述電源輸入端與電機(jī)M連接構(gòu)成電機(jī)M工作主回路，還包括設(shè)置于電機(jī)M啟動(dòng)回路中的中的他勵(lì)式磁飽和電抗器L，以及用于控制他勵(lì)式磁飽和電抗器L的智能控制模塊，以及與智能控制模塊連接的智能控制單元，所述他勵(lì)式磁飽和電抗器L的兩端并接有真空接觸器KM，所述真空接觸器KM通過(guò)智能控制單元進(jìn)行控制；
[0009]所述他勵(lì)式磁飽和電抗器L的鐵心設(shè)置結(jié)構(gòu)是基于鐵心分段飽和原理的多級(jí)飽和裂芯式可控電抗器的結(jié)構(gòu)。
[0010]所述智能能控制單元還連接有主回路電流監(jiān)測(cè)單元。
[0011]所述主回路電流監(jiān)測(cè)單元包括串接與主回路中電流互感器CT。
[0012]所述智能能控制單元還連接有主回路電壓監(jiān)測(cè)單元。
[0013]所述電壓監(jiān)測(cè)單元包括并接于主回路中的電壓互感器PT，以及與電壓互感器PT并連接的避雷器TBP。
[0014]所述智能能控制單元還連接有輸入和顯示設(shè)備。
[0015]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)如下:本實(shí)用新型提供的這種基于他勵(lì)控制的電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)，能夠通過(guò)他勵(lì)A(yù)C380V電源，通過(guò)智能控制模塊輸出一個(gè)可變的直流電流源來(lái)控制直流繞組內(nèi)勵(lì)磁電流的大小，進(jìn)而改變了鐵芯的磁導(dǎo)率來(lái)變化整個(gè)磁控電抗器的電抗值來(lái)調(diào)節(jié)電抗器在系統(tǒng)中的分壓比，這樣就可以簡(jiǎn)單且精確的控制電動(dòng)機(jī)電流的大小，高低繞組具有更好的隔離安全性，提高了勵(lì)磁系統(tǒng)的精確性與穩(wěn)定性;而且，該基于他勵(lì)控制的電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)，能夠通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)磁飽和電抗器的電抗值來(lái)改變起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)的端電壓，進(jìn)而形成可控的軟起動(dòng)裝置，該裝置采用閉環(huán)控制，智能系統(tǒng)通過(guò)裝在主回路上的傳感器動(dòng)態(tài)采集電機(jī)起動(dòng)過(guò)程的電流信號(hào)和飽和電抗器兩端的電壓信號(hào)，自動(dòng)調(diào)節(jié)電抗器的勵(lì)磁電流，平滑改變電抗器的電抗值，限制起動(dòng)電流，達(dá)到電機(jī)平穩(wěn)起動(dòng)。
[0016]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做詳細(xì)說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是單相他勵(lì)飽和電抗器原理示意圖。
[0018]圖2-1是四柱三相飽和電抗器結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0019]圖2-2是四柱三相飽和電抗器結(jié)構(gòu)前視圖。
[0020]圖3是基于他勵(lì)控制的電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)裝置示意圖。
[0021 ]圖中:1、鐵鐵芯;2、絕緣層;3、工作繞組;4、控制繞組;5、空隙。
【具體實(shí)施方式】
[0022]實(shí)施例1:
[0023]為了克服現(xiàn)有技術(shù)所指出電機(jī)采用自勵(lì)控制方式降壓?jiǎn)?dòng)的補(bǔ)足，本實(shí)施例提供了一種如圖3所示的基于他勵(lì)控制的電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)，包括電源輸入端，以及與電源輸入端通過(guò)導(dǎo)線連接的電機(jī)M，所述電源輸入端與電機(jī)M連接構(gòu)成電機(jī)M工作主回路，還包括設(shè)置于電機(jī)M啟動(dòng)回路中的中的他勵(lì)式磁飽和電抗器L，以及用于控制他勵(lì)式磁飽和電抗器L的智能控制模塊，以及與智能控制模塊連接的智能控制單元，所述他勵(lì)式磁飽和電抗器L的兩端并接有真空接觸器KM，所述真空接觸器KM通過(guò)智能控制單元進(jìn)行控制；
[0024]所述他勵(lì)式磁飽和電抗器L的鐵心設(shè)置結(jié)構(gòu)是基于鐵心分段飽和原理的多級(jí)飽和裂芯式可控電抗器的結(jié)構(gòu)；(Mult1-Stage Saturable Magnetic-Valve ControllableReactor ,MSMCR)，可有效減小裂芯式可控電抗器輸出電流中所含的諧波。該裝置的鐵心部分由多個(gè)具有不同長(zhǎng)度和面積的多級(jí)磁閥截面構(gòu)成，各級(jí)磁閥在工作過(guò)程中由于磁飽和度不同而產(chǎn)生不同相位的諧波電流，通過(guò)各磁閥產(chǎn)生諧波電流的相互補(bǔ)償可達(dá)到減小輸出電流中所含諧波的目的。影響MSMCR輸出諧波大小的主要因素有三個(gè)，分別為鐵心分級(jí)的數(shù)量及各截面的長(zhǎng)度和面積，其中后兩者對(duì)MSMCR輸出諧波影響最大。通過(guò)粒子群算法對(duì)截面參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，可使得MSMCR輸出的總諧波電流最大值理論上不超過(guò)額定輸出電流的2.6%進(jìn)而提高了磁控電抗器的抑制諧波性能要求。
[0025]智能控制模塊是一種把數(shù)個(gè)晶閘管芯片如圖3中所示的連接方法連接，能直接完成交流調(diào)壓、全控整流、穩(wěn)流穩(wěn)壓等各種功能，其優(yōu)點(diǎn)主要有:1.它是一個(gè)完整電力移相開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，可對(duì)三相電力進(jìn)行整流調(diào)壓。2.可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、自動(dòng)控制接口。3.主電路交流輸入無(wú)相序要求。
[0026]所述智能能控制單元還連接有主回路電流監(jiān)測(cè)單元，其型號(hào)為YQR5。
[0027 ] 所述主回路電流監(jiān)測(cè)單元包括串接與主回路中電流互感器CT。
[0028]所述智能能控制單元還連接有主回路電壓監(jiān)測(cè)單元。
[0029]所述電壓監(jiān)測(cè)單元包括并接于主回路中的電壓互感器PT，以及與電壓互感器PT并連接的避雷器TBP。
[0030]所述智能能控制單元還連接有輸入和顯示設(shè)備。
[0031]這樣就可以根據(jù)需要設(shè)置和監(jiān)控電機(jī)M啟動(dòng)的電壓和電流值，并對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，使得電機(jī)M啟動(dòng)過(guò)程更為的穩(wěn)定，精度更高。
[0032]實(shí)施例2:
[0033]根據(jù)磁路電感原理，磁飽和電抗器的單個(gè)閉合鐵芯回路工作中所產(chǎn)生的電感與磁導(dǎo)率μ及工作繞組匝數(shù)N成正比，與等效氣隙總長(zhǎng)度δ成反比，早先的串聯(lián)電抗器軟起動(dòng)可以通過(guò)N的變化(分接抽頭)來(lái)改變磁控電抗器的電抗值，現(xiàn)在軟起動(dòng)裝置中的磁控電抗器部分廠家有通過(guò)調(diào)節(jié)S來(lái)改變。大多采用變化鐵芯磁導(dǎo)率μ來(lái)改變輸出電感，進(jìn)而達(dá)到調(diào)節(jié)磁控電抗器的電抗值。利用這種可調(diào)性及串聯(lián)分壓的原理，磁控軟起動(dòng)可以動(dòng)態(tài)的對(duì)串聯(lián)在同系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)端電壓進(jìn)行控制，達(dá)到平滑改變電動(dòng)機(jī)電壓限制或改變電動(dòng)機(jī)電流的目的，如圖1、圖2-1、圖2-2所示。本結(jié)構(gòu)不同與其他類(lèi)型的電抗器結(jié)構(gòu)，矩形排列的電抗器每個(gè)鐵芯上繞有工作繞組，而控制繞組側(cè)共繞在兩個(gè)鐵芯上。工作繞組即可以串聯(lián)順接也可以并聯(lián)順接。因?yàn)樵谥绷骼@組的鐵芯柱中，兩交流磁通方向相反，因而在控制繞組中感應(yīng)電勢(shì)最小。
[0034]綜上所述，該基于他勵(lì)控制的電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)，外接AC380V電源通過(guò)智能整流模塊輸出一個(gè)可變的直流電流源來(lái)控制直流繞組內(nèi)勵(lì)磁電流的大小進(jìn)而改變了鐵芯的磁導(dǎo)率來(lái)變化整個(gè)磁控電抗器的電抗值來(lái)調(diào)節(jié)電抗器在系統(tǒng)中的分壓比，這樣就可以簡(jiǎn)單且精確的控制電動(dòng)機(jī)電流的大小。
[0035]啟動(dòng)開(kāi)始時(shí)電抗器的電抗值較大，在啟動(dòng)過(guò)程中，使電抗值逐漸減小，啟動(dòng)完成后被旁路。它除了具有串在三相電動(dòng)機(jī)定子進(jìn)線側(cè)的交流工作繞組以外，還有控制鐵芯飽和程度的直流勵(lì)磁繞組，在啟動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)控制直流勵(lì)磁電流，改變交流繞組鐵芯的飽和度，改變交流繞組的電抗值，達(dá)到降壓?jiǎn)?dòng)的目的。
[0036]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于他勵(lì)控制的電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)，電源輸入端，以及與電源輸入端通過(guò)導(dǎo)線連接的電機(jī)M，所述電源輸入端與電機(jī)M連接構(gòu)成電機(jī)M工作主回路，其特征在于:還包括設(shè)置于電機(jī)M啟動(dòng)回路中的中的他勵(lì)式磁飽和電抗器L，以及用于控制他勵(lì)式磁飽和電抗器L的智能控制模塊，以及與智能控制模塊連接的智能控制單元，所述他勵(lì)式磁飽和電抗器L的兩端并接有真空接觸器KM，所述真空接觸器KM通過(guò)智能控制單元進(jìn)行控制； 所述他勵(lì)式磁飽和電抗器L的鐵心設(shè)置結(jié)構(gòu)是基于鐵心分段飽和原理的多級(jí)飽和裂芯式可控電抗器的結(jié)構(gòu)。2.如權(quán)利要求1所述的基于他勵(lì)控制的電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:所述智能能控制單元還連接有主回路電流監(jiān)測(cè)單元。3.如權(quán)利要求2所述的基于他勵(lì)控制的電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:所述主回路電流監(jiān)測(cè)單元包括串接與主回路中電流互感器CT。4.如權(quán)利要求1所述的基于他勵(lì)控制的電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:所述智能能控制單元還連接有主回路電壓監(jiān)測(cè)單元。5.如權(quán)利要求4所述的基于他勵(lì)控制的電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:所述電壓監(jiān)測(cè)單元包括并接于主回路中的電壓互感器PT，以及與電壓互感器PT并連接的避雷器TBP。6.如權(quán)利要求1所述的基于他勵(lì)控制的電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:所述智能能控制單元還連接有輸入和顯示設(shè)備。
【文檔編號(hào)】H02P1/26GK205453559SQ201620002365
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年1月5日
【發(fā)明人】姚嘉博, 楊建龍, 劉濤, 王寶劍
【申請(qǐng)人】陜西英強(qiáng)電氣自動(dòng)控制技術(shù)有限公司