一種高壓電機用新型變頻啟動器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種高壓電機用新型變頻啟動器，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啟動柜、輸出電抗器L和輸出刀開關(guān)KS，IGBT啟動柜設(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啟動柜接入端和斷路器接入端；斷路器組包括n個相互并聯(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，斷路器組中的每個斷路器的電流輸出端分別與不同的電機連接。本實用新型成本低、結(jié)構(gòu)簡單、易維護，具有良好的工作穩(wěn)定性和啟動成功率，可實現(xiàn)電機的軟啟動和軟停機。
【專利說明】一種高壓電機用新型變頻啟動器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及變頻啟動器，特別是一種高壓電機用新型變頻啟動器。
【背景技術(shù)】
[0002] 通常情況下，電機啟動時，電機啟動電流較大，一般為額定電流的5-8倍，因而會 導致電網(wǎng)電壓下降，高壓電機啟動時尤為明顯，因此電機的啟動會對其他電器設(shè)備的正常 運行產(chǎn)生影響，而且對電機產(chǎn)生熱沖擊和電動力沖擊，危害較大，進而影響電機的使用壽 命。而目前常采用的軟啟動主要有電抗器和自耦變壓器啟動器、水電阻及液態(tài)啟動器等，這 些啟動器要么啟動消耗大、工作穩(wěn)定性差、對環(huán)境有污染，要么生產(chǎn)成本高、結(jié)構(gòu)復雜、維護 困難，此外，有的啟動器在啟動電機的過程中會產(chǎn)生大量的高次諧波，對高壓電網(wǎng)造成較大 的污染，而且成功率低。 實用新型內(nèi)容
[0003] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型的目的在于提供一種成本低、結(jié)構(gòu)簡單且易維 護的高壓電機用新型變頻啟動器，在啟動過程中耗能少、工作穩(wěn)定性好且環(huán)保，同時無諧波 電流產(chǎn)生而且具有較高的啟動成功率。
[0004] 本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：一種高壓電機用新型變頻啟動器，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 動柜、輸出電抗器L和輸出刀開關(guān)K s，IGBT啟動柜設(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啟動柜接入端和斷路器接入端；斷路器組 包括η個相互并聯(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，斷路器組中的每個斷路器的 電流輸出端分別與不同的電機連接；
[0006] 斷路器組中的每個斷路器的電流輸出端分別與接觸器Bi-Bm中一個不同的接觸器 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啟動柜的第三出線端口連接；
[0007] IGBT啟動柜的第一出線端口與用于測量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] 上述高壓電機用新型變頻啟動器，IGBT啟動柜內(nèi)設(shè)有直流母線電容器。
[0010] 上述高壓電機用新型變頻啟動器，IGBT啟動柜的第一出線端口與電壓互感器PT 的副邊連接。
[0011] 上述高壓電機用新型變頻啟動器，電壓互感器PT的副邊設(shè)有接地端。
[0012] 上述高壓電機用新型變頻啟動器，IGBT啟動柜設(shè)有IGBT啟動柜輸出電流的頻率 與電壓的檢測裝置。
[0013] 上述高壓電機用新型變頻啟動器，IGBT啟動柜設(shè)有報警裝置。
[0014] 上述高壓電機用新型變頻啟動器，IGBT啟動柜設(shè)有電機啟動退出裝置。
[0015] 本實用新型的有益效果是：
[0016] 1.本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低且容易進行維護；
[0017] 2.本實用新型通過改變電機啟動電流來使電機進行軟啟動，在降低電機啟動能耗 的同時，還提1? 了電機啟動的成功率；
[0018] 3. IGBT啟動柜中設(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 對電網(wǎng)的污染；
[0019] 4. IGBT優(yōu)越的開關(guān)斷性能提高了本實用新型的工作穩(wěn)定性；
[0020] 5.本實用新型不僅可以對停轉(zhuǎn)的狀況良好的電機進軟啟動，還可以對正在運行的 電機進行軟停機，此外，還可以對正在轉(zhuǎn)動的電機進行啟動。
[0021] 6.本實用新型中的IGBT啟動柜輸出電流的頻率與電壓的檢測裝置、報警裝置、電 機啟動退出裝置，可以通過根據(jù)事先設(shè)定的給定電流與檢測裝置所測定的電流參數(shù)分析電 機是否堵轉(zhuǎn)，并在電機堵轉(zhuǎn)的情況下發(fā)出警報，同時使電機退出啟動。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022] 圖1本實用新型高壓電機用新型變頻啟動器的工作原理圖；
[0023] 圖2本實用新型高壓電機用新型變頻啟動器接入工作電路后的工作原理圖。
【具體實施方式】
[0024] 如圖1所示，本實用新型高壓電機用新型變頻啟動器，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啟動柜、輸出電抗器L 和輸出刀開關(guān)Ks，IGBT啟動柜設(shè)有第一出線端口、第二出線端口和第三出線端口，在IGBT 啟動柜內(nèi)設(shè)有直流母線電容器、IGBT啟動柜輸出電流的頻率與電壓的檢測裝置、報警裝置 和電機啟動退出裝置；電壓互感器PT設(shè)有電網(wǎng)接入端、IGBT啟動柜接入端和斷路器接入 端；斷路器組包括η個相互并聯(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 每個斷路器的電流輸出端分別與不同的電機連接；斷路器組中的每個斷路器的電流輸出端 分別與接觸器Bi-Bm中一個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啟動柜的第三出線端口連接；IGBT啟動柜 的第一出線端口與用于測量6000V電源線路電壓的電壓互感器PT連接，IGBT啟動柜的第一 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啟動柜的第一出線端口與電壓互感器PT的IGBT啟動柜接入 端串聯(lián)，IGBT啟動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 端為電機接入端；斷路器Kn的電機接入端與接觸器&的電機接入端連接，n = m彡1。
[0027] 本實施例中，斷路器組中斷路器K的數(shù)量與本實用新型所連接的電機數(shù)量相同， 同樣接觸器組中接觸器B的數(shù)量也與本實用新型所連接的電機數(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] 電機啟動器的作用就是使電機平穩(wěn)啟動，降低電機啟動對電網(wǎng)的沖擊，同時對電 機進行保護。根據(jù)電機啟動力矩計算公式M = KI2/f (其中Κ為常數(shù)，I為電機供電電流大 小，f為電機供電電流頻率）可知，在維持大的電機啟動力矩Μ的同時降低啟動電流的辦法 就是按照降低電流倍數(shù)平方降低電機供電頻率f，基于此，本實用新型通過IGBT啟動柜對 電機供電電流的頻率進行改變，同時降低電機的啟動電流。
[0029] 本實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)過充電電阻R和輸入變壓器UT對IGBT啟動柜內(nèi)的直流母線 電容器進行預充電。充電后，將接觸器隊合閘，此時本實用新型進入正常工作狀態(tài)。
[0030] 當?shù)讦莻€電機需要啟動時，將接觸器Bm合閘，IGBT啟動柜對第η個電機進行變頻 啟動。通常情況下，從1ΗΖ啟動，然后逐漸升到50ΗΖ，最后要求IGBT啟動柜輸出與高壓電網(wǎng) 同頻率、同相位及同幅值的電壓向該電機供電，此時，將斷路器K n合閘，IGBT啟動柜與高壓 電網(wǎng)同時為第η個電機供電，在確認斷路器Kn穩(wěn)定合閘后，接觸器B m分閘，第η個電機啟動 結(jié)束，本實用新型處于待機狀態(tài)，等待啟動另一臺電機。
[0031] 除對停轉(zhuǎn)的且工況良好的電機進行軟啟動之外，還可以本實用新型對正在運行的 電機進行軟停機，對正在轉(zhuǎn)動但已斷電的電機進行啟動，還可以對電機堵轉(zhuǎn)進行測定和報 警。
[0032] 對于一些泵類負載，如果直接斷電停機，這種操作會對機械設(shè)備造成損壞，故而需 要對其進行緩慢減速停機，即軟停機。當?shù)讦莻€電機需要進行軟停機時，首先讓IGBT啟動 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IGBT啟動柜與 高壓電網(wǎng)同時為第η個電機供電；在確認接觸器Bm穩(wěn)定合閘后，將斷路器K n分閘，此時第η 個電機僅由IGBT啟動柜進行供電；然后通過IGBT啟動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個電機軟停止結(jié)束。
[0033] 對于已斷電但仍在轉(zhuǎn)動的電機，若按照對停止轉(zhuǎn)動的電機進行軟啟動的方式使用 給定的低頻電流對電機進行啟動，則電機會出現(xiàn)回饋制動，從而造成啟動器過流，進而會造 成啟動器損壞。本實用新型會首先檢測電動機的啟動功率的正負性，若為負，則說明電機出 現(xiàn)回饋制動，此種情況下，應降低電壓，避免過流，然后快速增加電機啟動電流的頻率，直至 電機功率為〇,此時IGBT啟動柜的輸出電流頻率為電機在此種狀況下的同步頻率，然后從 此頻率開始對電機進行軟啟動。
[0034] 對于停轉(zhuǎn)的電機，如果不進行啟動或檢修，一般情況下，無法知道它是否能正常轉(zhuǎn) 動。如果被啟動的電機由于電氣或者機械的原因不能轉(zhuǎn)動，在不知道具體原因時，通常會在 啟動時不斷地增加電機啟動供電的頻率和電壓，這就很容易造成啟動器過流，給啟動器帶 來損害。本實用新型設(shè)有檢測裝置、報警裝置和電機啟動退出裝置，而且本實用新型采用電 流閉環(huán)技術(shù)，電流閉環(huán)技術(shù)可以使IGBT啟動柜輸出電流限制在事先設(shè)定的給定電流上，而 檢測裝置會對給定電流的頻率和電壓進行檢測分析，從而得出電機是否堵轉(zhuǎn)，如果電機堵 轉(zhuǎn)，則報警裝置會發(fā)出報警信號，同時電機啟動退出裝置會將本實用新型從該電機的啟動 電路中退出，從而實現(xiàn)對本實用新型中IGBT啟動柜的保護。
[0035] 上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明創(chuàng)造所作的舉例，而并非對本發(fā)明創(chuàng)造具 體實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出 其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。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仍處于本發(fā)明創(chuàng)造權(quán)利要求的保 護范圍之中。
【權(quán)利要求】
1. 一種高壓電機用新型變頻啟動器，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啟動柜、輸出電抗器L和輸出 刀開關(guān)K s，IGBT啟動柜設(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啟動柜接入端和斷路器接入端；斷路器組包括η個相互并聯(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，斷路器組中的每個斷路器的電流 輸出端分別與不同的電機連接； 斷路器組中的每個斷路器的電流輸出端分別與接觸器-個不同的接觸器的 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啟動柜的第三出線端口連接； IGBT啟動柜的第一出線端口與用于測量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所述的高壓電機用新型變頻啟動器，其特征在于，IGBT啟動柜內(nèi)設(shè) 有直流母線電容器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓電機用新型變頻啟動器，其特征在于，IGBT啟動柜的第 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所述的高壓電機用新型變頻啟動器，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所述的高壓電機用新型變頻啟動器，其特征在于，IGBT啟動柜設(shè)有 IGBT啟動柜輸出電流的頻率與電壓的檢測裝置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓電機用新型變頻啟動器，其特征在于，IGBT啟動柜設(shè)有 報警裝置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓電機用新型變頻啟動器，其特征在于，IGBT啟動柜設(shè)有 電機啟動退出裝直。
【文檔編號】H02P1/54GK203911812SQ201420333001
【公開日】2014年10月29日 申請日期: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 申請人:孟文博, 吳小鳴, 杜松林, 佟寶全, 張繼新, 張和平