專(zhuān)利名稱(chēng)：隔爆型無(wú)觸點(diǎn)動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及交流電源無(wú)功補(bǔ)償裝置，具體為隔爆型無(wú)觸點(diǎn)動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置，主要用于煤礦井下大型用電設(shè)備供電的無(wú)功功率補(bǔ)償。
背景技術(shù)：
煤炭工業(yè)生產(chǎn)是電力消耗大戶(hù)。井下供電設(shè)備容量均較大，而功率因數(shù)偏低(0.7左右)，并且由于煤炭開(kāi)采工作面設(shè)置特點(diǎn)，掘進(jìn)機(jī)低壓供電距離越來(lái)越遠(yuǎn)已達(dá)到1000米以上，在這樣的供電條件下，掘進(jìn)機(jī)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，低功率因數(shù)，大的沖擊電流，使電機(jī)端電壓降落過(guò)大，電機(jī)起動(dòng)力矩按電壓百分比平方關(guān)系下降，起動(dòng)周期變長(zhǎng)，繞組發(fā)熱加速絕緣老化，甚至使接觸器不能可靠吸合，使掘進(jìn)機(jī)無(wú)法正常工作。無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償技術(shù)在改善供電電壓質(zhì)量，降低電能消耗，挖掘發(fā)、供電設(shè)備潛力，減少用戶(hù)電費(fèi)支出等方面效果明顯，在非隔爆領(lǐng)域已廣泛推廣，收到了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，為世人所共識(shí)。在隔爆場(chǎng)合，目前已部分使用固定式隔爆型電力電容對(duì)大型電機(jī)進(jìn)行就地補(bǔ)償，但固定電容式補(bǔ)償無(wú)法對(duì)變化性負(fù)荷進(jìn)行最佳補(bǔ)償，隔爆型動(dòng)態(tài)補(bǔ)償目前采用有觸點(diǎn)投切，因技術(shù)原因滯后時(shí)間較長(zhǎng)，無(wú)法對(duì)電機(jī)負(fù)荷變化時(shí)電流變化進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償，其補(bǔ)償效果不佳。目前非隔爆行業(yè)已有性能較完備的無(wú)觸點(diǎn)動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置，如山西萬(wàn)福電力電器有限公司生產(chǎn)的WF-(II-V)型無(wú)觸點(diǎn)動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置，該裝置由包含單片機(jī)系統(tǒng)的無(wú)功功率控制器、含有可控硅元件的電容器固態(tài)投切模塊和補(bǔ)償電容器等構(gòu)成，上述的各構(gòu)成部分或部件布置、排列于裝置箱體內(nèi)。該裝置可實(shí)施無(wú)觸點(diǎn)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償，會(huì)隨起動(dòng)過(guò)程功率因數(shù)及電流變化，自動(dòng)補(bǔ)償其中無(wú)功分量，使電流大幅度下降，減小線(xiàn)路壓降及發(fā)熱。但該補(bǔ)償裝置只適用于地面使用，其用于煤礦井下存在如下問(wèn)題1、該補(bǔ)償裝置無(wú)隔爆處理，無(wú)法用于煤礦井下；2、該補(bǔ)償裝置采用三相四線(xiàn)制供電，使無(wú)功電流分量采樣上能很方便地得到相電流及相電壓，而煤礦井下移動(dòng)變電站二次側(cè)為“△”連接，其電流采樣方式無(wú)法在煤礦井下實(shí)現(xiàn)，因此，無(wú)法直接應(yīng)用于井下；3、該補(bǔ)償裝置用于煤礦井下時(shí)，功率器件的散熱傳導(dǎo)問(wèn)題不能很好地解決，限制了其在井下的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型為解決現(xiàn)有技術(shù)、現(xiàn)有產(chǎn)品用于煤礦井下存在的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品的改進(jìn)，提供一種適合于煤礦井下使用的隔爆型無(wú)觸點(diǎn)動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置。并只以提供該補(bǔ)償裝置的硬件結(jié)構(gòu)為目的。
本實(shí)用新型是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的隔爆型無(wú)觸點(diǎn)動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置，包含一側(cè)帶有接線(xiàn)箱的隔爆殼體和內(nèi)部電路，內(nèi)部電路包含含有單片機(jī)系統(tǒng)的無(wú)功功率控制器、含有可控硅元件的電容器固態(tài)投切模塊、補(bǔ)償電容器、電抗器，內(nèi)部電路增設(shè)有由三個(gè)單相變壓器構(gòu)成的信號(hào)變壓器組，三個(gè)變壓器的初級(jí)為“Y”接法且分別與三相輸電線(xiàn)相連，其中一個(gè)變壓器的次級(jí)與無(wú)功功率控制器相連(連接結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有產(chǎn)品相同)，該信號(hào)變壓器組構(gòu)置了一個(gè)人為中性點(diǎn)，從而可向無(wú)功功率控制器提供采樣所需的相電壓，使現(xiàn)有的補(bǔ)償裝置在井下變電站二次側(cè)為“△”連接的情況下得以應(yīng)用。該信號(hào)變壓器組也可由一個(gè)初級(jí)為“Y”連接且分別與三相輸電線(xiàn)相連、次級(jí)的其中一相與無(wú)功功率控制器連接的三相變壓器替代。內(nèi)部電路還增設(shè)有供電系統(tǒng)對(duì)地絕緣檢測(cè)電路，該電路包含一個(gè)呈“Y”連接、分別與三相輸電線(xiàn)相連且每相分別串接有二極管和電阻的三相電路，該三相電路的中性點(diǎn)與地之間連接有漏電閉鎖繼電器LSJ，該繼電器的常閉觸點(diǎn)LSJ-1串接于裝置的開(kāi)、閉控制回路。“煤礦安全規(guī)程”要求，井下電氣設(shè)備除配備必要的電氣保護(hù)外，還必須有供電系統(tǒng)對(duì)地絕緣狀況檢測(cè)電路，在絕緣值小于標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，電氣設(shè)備不能啟動(dòng)或自動(dòng)閉鎖、切斷電源。本裝置增設(shè)了該對(duì)地絕緣檢測(cè)電路，滿(mǎn)足了“煤礦安全規(guī)程”，得以安全地用于煤礦井下。
殼體的另一側(cè)開(kāi)有密封、玻璃的功率因數(shù)觀察窗口、密封、玻璃的投切狀態(tài)觀察窗口，內(nèi)部電路中的無(wú)功功率控制器固定于殼體內(nèi)功率因數(shù)觀察窗口處，并使該無(wú)功功率控制器的顯示屏對(duì)準(zhǔn)功率因數(shù)觀察窗口，內(nèi)部電路中的投切狀態(tài)顯示元件固定于殼體內(nèi)投切狀態(tài)觀察窗口處，從而使功率因數(shù)及投切狀態(tài)在隔爆殼體上得以顯示、觀察。
由于隔爆殼體的特殊性，內(nèi)部電路中功率器件的散熱傳導(dǎo)是補(bǔ)償裝置在井下應(yīng)用必須很好解決的問(wèn)題。本實(shí)用新型內(nèi)部電路中的功率器件——電容器固態(tài)投切模塊固定于殼體內(nèi)壁上，以殼體作為投切模塊的散熱器。為增加散熱面積，提高散熱效果，在隔爆殼體外表面設(shè)有散熱片。
與隔爆殼體內(nèi)底部固定設(shè)有多層支撐架，內(nèi)部電路的構(gòu)成部分或構(gòu)成部件分置、固定在支撐架的各層上，這樣，一則便于構(gòu)成部分、部件在隔爆殼體內(nèi)的布置、排列、固定，二則提起支撐架，可將固定于支撐架上的所有構(gòu)成部分、部件一同提出，便于裝置的維修。
本實(shí)用新型的內(nèi)部電路除了增設(shè)的信號(hào)變壓器組和對(duì)地絕緣檢測(cè)電路，其余的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)均采自前述山西萬(wàn)福電力電器有限公司生產(chǎn)的非隔爆型WF-(II-V)無(wú)觸點(diǎn)動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置，由于該補(bǔ)償裝置公開(kāi)銷(xiāo)售，因此，其內(nèi)部電路屬公知、公用的現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的特征主要在于隔爆殼體的結(jié)構(gòu)和內(nèi)部電路的構(gòu)成部分、部件在隔爆殼體內(nèi)的布置、固定，因此，本實(shí)用新型對(duì)內(nèi)部電路的構(gòu)成部分(如電容器固態(tài)投切模塊、無(wú)功功率控制器)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、構(gòu)造，各構(gòu)成部件(如補(bǔ)償電容器、電抗器等)間的連接關(guān)系、構(gòu)成部分與構(gòu)成部件間的連接關(guān)系以及其詳細(xì)的工作過(guò)程未作具體描述，但在附圖中給出了具體的電路原理圖。
本實(shí)用新型就是通過(guò)對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品(WF-(II-V)無(wú)觸點(diǎn)動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置)在隔爆、殼體結(jié)構(gòu)、供電方式、功率部件散熱傳導(dǎo)、內(nèi)部電路構(gòu)成部分、部件在殼體內(nèi)的布置、固定結(jié)構(gòu)等方面的改進(jìn)，給出了完全適用于煤礦井下的隔爆型無(wú)觸點(diǎn)動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置，將無(wú)觸點(diǎn)動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償技術(shù)由非防爆型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改進(jìn)成隔爆型產(chǎn)品。該裝置能夠快速(100毫秒)動(dòng)態(tài)跟蹤負(fù)載無(wú)功電流，自動(dòng)調(diào)整投入或退出補(bǔ)償量，使線(xiàn)路功率因數(shù)達(dá)到0.9以上。在投入和退出時(shí)無(wú)沖擊電流和諧波。裝置散熱性能良好，整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)便于維修，功率因數(shù)、投切狀態(tài)顯示方便，裝置適應(yīng)井下三線(xiàn)三相制供電方式。該裝置除具有一般無(wú)功補(bǔ)償之效益外，尤其突出于實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦井下掘進(jìn)機(jī)遠(yuǎn)距離供電、減小起動(dòng)電流、延長(zhǎng)掘進(jìn)距離的獨(dú)特功能。本裝置可廣泛應(yīng)用于煤礦井下變動(dòng)負(fù)荷之大型設(shè)備，也可用于化工、油庫(kù)、面粉加工等需防爆的場(chǎng)合。


圖1為本實(shí)用新型外結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的局部左視圖；圖3為圖1的局部右視圖；圖4為本實(shí)用新型內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖4的C-C剖視圖；圖6為圖4的D-D剖視圖；圖7為圖1的A-A剖視圖；圖8為圖2的F-F剖視圖；圖9為圖2的G-G剖視圖；圖10為本實(shí)用新型內(nèi)部電路的原理圖；具體實(shí)施方式
隔爆型無(wú)觸點(diǎn)動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置，包含一側(cè)帶有接線(xiàn)箱1、符合防爆結(jié)構(gòu)規(guī)范的隔爆殼體2和內(nèi)部電路，內(nèi)部電路包含含有單片機(jī)系統(tǒng)的無(wú)功功率控制器3、含有可控硅元件的電容器固態(tài)投切模塊4、補(bǔ)償電容器CX(5)、電抗器RATX(6)，內(nèi)部電路增設(shè)有由三個(gè)單相變壓器TRAN1-3(10)構(gòu)成的信號(hào)變壓器組，三個(gè)變壓器的初級(jí)為“Y”接法且分別與三相輸電線(xiàn)相連，其中一個(gè)變壓器的次級(jí)與無(wú)功功率控制器相連，內(nèi)部電路還增設(shè)有供電系統(tǒng)對(duì)地絕緣檢測(cè)電路，該電路包含一個(gè)呈“Y”連接、分別與三相輸電線(xiàn)相連且每相分別串接有二極管D1、D2、D3和電阻R3、R4、R5的三相電路，該三相電路的中性點(diǎn)與地之間連接有漏電閉鎖繼電器LSJ，該繼電器的常閉觸點(diǎn)LSJ-1串接于裝置的開(kāi)、閉控制回路。漏電閉鎖繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)LSJ-2與發(fā)光二極管L9串接后并聯(lián)于裝置的開(kāi)、閉控制回路，漏電閉鎖繼電器選用LSJ-00型號(hào)。供電系統(tǒng)對(duì)地絕緣良好時(shí)，漏電閉鎖繼電器的常閉觸點(diǎn)LSJ-1閉合，裝置的開(kāi)、閉控制回路正常工作，裝置可以正常啟動(dòng)或運(yùn)行，供電系統(tǒng)對(duì)地絕緣小于標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，漏電閉鎖繼電器的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，使裝置不能正常啟動(dòng)。運(yùn)行中供電系統(tǒng)如果對(duì)地絕緣下降至要求值以下，裝置會(huì)自動(dòng)切斷電源，同時(shí)，其常開(kāi)觸點(diǎn)LSJ-2閉合，發(fā)光二極管L9導(dǎo)通，進(jìn)行非投切顯示。
殼體的另一側(cè)開(kāi)有密封、玻璃的功率因數(shù)觀察窗口7、密封、玻璃的投切狀態(tài)觀察窗口8。功率因數(shù)觀察窗口有由壓板30、壓板壓緊的密封圈31、玻璃32構(gòu)成窗口的密封結(jié)構(gòu)，該窗口附近與殼體固定設(shè)有支撐架33，無(wú)功功率控制器3以顯示屏面對(duì)觀察窗口的位置固定在該支撐架33上；同樣地，在投切狀態(tài)觀察窗口也有由壓板20、壓板壓緊的密封圈21、玻璃22構(gòu)成的密封結(jié)構(gòu)，該窗口附近與殼體固定有支撐架23，投入狀態(tài)顯示元件9(發(fā)光二極管LX)固定在該支撐架23上。
電容器投切模塊4固定于殼體內(nèi)壁上，在隔爆殼體外表面設(shè)有散熱片11。隔爆殼體內(nèi)固定有多層支撐架12，本實(shí)施方式中隔爆殼體內(nèi)有三個(gè)多層支撐架，補(bǔ)償電容器CX(5)、電抗器RATX(6)及內(nèi)部電路中的其它電器元件(如熔斷器、保護(hù)器、小型變壓器等)分別布置、固定于支撐架的各層上，雖然，內(nèi)部電路的構(gòu)成部分、部件的分布、固定位置較現(xiàn)有產(chǎn)品有所改變，其內(nèi)部電路的電路連接結(jié)構(gòu)除增設(shè)部分與現(xiàn)有產(chǎn)品是相同的。
按照井下防爆電器設(shè)備的結(jié)構(gòu)安全規(guī)程，該裝置在隔爆殼體上固定有包含轉(zhuǎn)動(dòng)手柄16、隔離開(kāi)關(guān)K1(15)的殼體開(kāi)閉連鎖機(jī)構(gòu)，只有轉(zhuǎn)動(dòng)手柄使隔離開(kāi)關(guān)開(kāi)啟，從而切斷整個(gè)裝置的供電時(shí)才能打開(kāi)殼體的殼蓋。殼體的殼蓋關(guān)閉后，只有轉(zhuǎn)動(dòng)手柄使隔離開(kāi)關(guān)閉合，裝置才能正常運(yùn)行。
通過(guò)殼體一側(cè)接線(xiàn)箱上的進(jìn)、出線(xiàn)口，將該裝置接入井下輸電線(xiàn)路。無(wú)功功率控制器對(duì)線(xiàn)路的無(wú)功電流進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，當(dāng)電機(jī)起動(dòng)需要進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)，通過(guò)控制電容器固態(tài)投切模塊，投入最大的補(bǔ)償量，然后再根據(jù)負(fù)載的變化逐漸退出一定的補(bǔ)償量，使線(xiàn)路保持合適的功率因數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的無(wú)功功率自動(dòng)、動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。
權(quán)利要求1.隔爆型無(wú)觸點(diǎn)動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置，包含一側(cè)帶有接線(xiàn)箱(1)的隔爆殼體(2)和內(nèi)部電路，內(nèi)部電路包含含有單片機(jī)系統(tǒng)的無(wú)功功率控制器(3)、含有可控硅元件的電容器固態(tài)投切模塊(4)、補(bǔ)償電容器CX(5)、電抗器RATX(6)，其特征為內(nèi)部電路增設(shè)有由三個(gè)單相變壓器TRAN1-3(10)構(gòu)成的信號(hào)變壓器組，三個(gè)變壓器的初級(jí)為“Y”接法且分別與三相輸電線(xiàn)相連，其中一個(gè)變壓器的次級(jí)與無(wú)功功率控制器相連，內(nèi)部電路還增設(shè)有供電系統(tǒng)對(duì)地絕緣檢測(cè)電路，該電路包含一個(gè)呈“Y”連接、分別與三相輸電線(xiàn)相連且每相分別串接有二極管D1、D2、D3和電阻R3、R4、R5的三相電路，該三相電路的中性點(diǎn)與地之間連接有漏電閉鎖繼電器LSJ，該繼電器的常閉觸點(diǎn)LSJ-1串接于裝置的開(kāi)、閉控制回路。
2.如權(quán)利要求1所述的隔爆型無(wú)觸點(diǎn)動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置，其特征為殼體的另一側(cè)開(kāi)有密封、玻璃的功率因數(shù)顯示窗口(7)、密封玻璃的投入狀態(tài)顯示窗口(8)。
3.如權(quán)利要求1、2所述的隔爆型無(wú)觸點(diǎn)動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置，其特征為電容器投切模塊(4)固定于殼體內(nèi)壁上，在隔爆殼體外表面設(shè)有散熱片(11)。
4.如權(quán)利要求1、2所述的隔爆型無(wú)觸點(diǎn)動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置，其特征為與隔爆殼體內(nèi)底部固定設(shè)有多層支撐架(12)，內(nèi)部電路的構(gòu)成部分或構(gòu)成部件分置固定在支撐架的各層上。
5.如權(quán)利要求3所述的隔爆型無(wú)觸點(diǎn)動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置，其特征為與隔爆殼體內(nèi)底部固定設(shè)有多層支撐架(12)，內(nèi)部電路的構(gòu)成部分或構(gòu)成部件分置固定在支撐架的各層上。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型為隔爆型無(wú)觸點(diǎn)動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置，包含隔爆殼體和內(nèi)部電路，內(nèi)部電路無(wú)功功率控制器、電容器固態(tài)投切模塊、補(bǔ)償電容器，內(nèi)部電路增設(shè)有與三相輸電線(xiàn)相連的信號(hào)變壓器組，，構(gòu)置一個(gè)人為中性點(diǎn)，殼體的另一側(cè)開(kāi)有功率因數(shù)觀察窗口和投切狀態(tài)觀察窗口。電容器投切模塊4固定于殼體內(nèi)壁上，在隔爆殼體外表面設(shè)有散熱片，隔爆殼體內(nèi)固定有多層支撐架12，內(nèi)部電路的構(gòu)成部分或構(gòu)成部件分置固定在支撐架的各層上。本實(shí)用新型通過(guò)對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品的改進(jìn)，將無(wú)觸點(diǎn)動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償技術(shù)由非防爆型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改進(jìn)成隔爆型產(chǎn)品。本裝置可廣泛應(yīng)用于煤礦井下變動(dòng)負(fù)荷之大型設(shè)備，也可用于化工、油庫(kù)、面粉加工等需防爆的場(chǎng)合。
文檔編號(hào)H02J3/18GK2559156SQ02267768
公開(kāi)日2003年7月2日 申請(qǐng)日期2002年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月18日
發(fā)明者李建勝, 陳君誠(chéng), 呂光明, 韓樸, 李彧榮, 王維虎, 張燕, 羅滬生, 邢建華, 田曉平, 房良, 趙淑梅, 李萍 申請(qǐng)人:山西焦煤集團(tuán)有限責(zé)任公司