一種軟啟動裝置的製作方法

2023-10-09 22:49:24 2

本發明涉及軟啟動技術領域，尤其涉及一種軟啟動裝置。

背景技術：

破碎機專用三相異步電機的直接啟動電流約為額定電流的10倍，而啟動電流過大容易導致電氣設備線路老化，進而導致電器問題頻發。此外，過大的啟動電流還會造成對電網的衝擊，影響電網供電質量。

現有技術中通常是在主迴路中增加與電機功率相匹配的標準變頻器以實現電機的軟啟動，且還需要增加相應的控制迴路來完成電機從變頻方式到工頻方式的切換從而滿足破碎機的使用要求。這種軟啟動方案雖然可以對電機的啟動電流進行有效抑制，但將標準變頻器和相應的控制迴路分散地布設到開關櫃中將會佔用開關櫃中較大的區域，從而迫使開關櫃的體積增大，進而需要提供更大的安裝空間/場地以供開關櫃的放置。

鑑於此，目前急需一種啟動電流小、集成度高、體積小、且能夠將電機由變頻方式切換為工頻方式的軟啟動裝置。

技術實現要素：

有鑑於此，本發明實施例提供一種啟動電流小、集成度高、體積小、且能夠將電機由變頻方式切換為工頻方式的軟啟動裝置。

本發明實施例提供了一種軟啟動裝置，該軟啟動裝置電性連接在工頻電源與電機之間，所述軟啟動裝置包括機箱及布設在所述機箱中的第一接觸器、第二接觸器、及變頻單元，所述機箱的容腔被劃分為相鄰的第一區域和第二區域，且所述第一接觸器和所述第二接觸器匹配設置在所述第一區域中，所述變頻單元設置在所述第二區域中，所述變頻單元的輸入側連接所述工頻電源，所述變頻單元的輸出側通過所述第一接觸器連接所述電機，所述電機通過所述第二接觸器連接所述工頻電源，且所述第一接觸器與所述第二接觸器電氣互鎖。

優選地，所述第一區域和所述第二區域沿所述機箱的長度方向劃分而成，且所述第一區域和所述第二區域的長度與所述機箱的長度相同。

優選地，所述機箱包括底板以及圍合所述底板的第一側板、第二側板、第三側板及第四側板，所述第一側板與所述第三側板相對，所述第二側板與所述第四側板相對，所述第二接觸器抵靠所述第四側板設置在所述底板上，所述第一接觸器布設在所述第二接觸器和所述第一側板之間。

優選地，所述第一側板上對應所述第一接觸器的位置處設置有出線接口，所述第三側板上對應所述第二接觸器的位置處設置有入線接口，且所述第一接觸器的接線端子穿過所述出線接口並伸出所述機箱外，所述第二接觸器的接線端子穿過所述入線接口並伸出所述機箱外。

優選地，所述第一區域中還設置有安裝板，所述安裝板固定在所述底板上，所述第一接觸器和第二接觸器固定在所述安裝板上。

優選地，所述第二區域中還設置有用於固定所述變頻單元的支撐板，所述支撐板與所述底板、第一側板、第二側板及第三側板相圍合併形成散熱風道，所述散熱風道具有進風口和出風口，所述進風口鄰近所述出線接口設置在所述第一側板上，所述出風口鄰近所述入線接口設置在所述第三側板上。

優選地，所述變頻單元至少包括整流單元、濾波單元、及逆變單元，所述支撐板包括板體及與所述板體相垂直的折彎邊，所述板體平行所述底板所在的平面，且所述板體與所述第一側板、第二側板、及第三側板相連接，所述折彎邊形成於所述板體遠離所述第二側板的一端上，所述折彎邊與所述底板相連接且與所述第二側板相平行，所述整流單元設置在所述板體上靠近所述出風口一側的位置處，所述濾波單元設置在所述板體上靠近所述進風口的一側的位置處，所述逆變單元設置在所述整流單元和所述濾波單元之間。

優選地，所述濾波單元為電解電容，所述板體上設置有與所述電解電容相匹配的安裝孔，所述電解電容穿過所述安裝孔並置於所述散熱風道中。

優選地，所述第二區域中還設置有散熱器，所述散熱器匹配設置在散熱風道中，且所述散熱器位於所述電解電容與所述出風口之間。

優選地，所述機箱內還設置有風扇組件，所述風扇組件包括風扇支架和風扇，所述風扇支架固定安裝在所述出風口處，所述風扇安裝在所述風扇支架上。

本發明實施例的軟啟動裝置通過將機箱的容腔被劃分為相鄰的第一區域和第二區域，且將第一接觸器和第二接觸器匹配設置在第一區域中，將變頻單元設置在第二區域中。藉由此設置，一方面啟動時可通過變頻單元實現電機的變頻啟動從而減低啟動電流，且當電機到達額定功率後，通過控制第一接觸器斷開第二接觸器閉合，從而實現將電機從變頻方式切換為工頻方式以滿足電機的使用需求；另一方面通過將第一接觸器、第二接觸器、及變頻單元有序且集中地布設在機箱中以提高該軟啟動裝置的集成度、減少該軟啟動裝置的體積、進而降低該軟啟動裝置的生產成本。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明第一實施例技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明實施例提供的一種軟啟動裝置的電氣原理圖；

圖2是本發明實施例提供的一種軟啟動裝置的正視圖；

圖3是圖2中軟啟動裝置去掉上蓋後的內部結構示意圖；

圖4是圖3中軟啟動裝置去掉底板後的另一個角度的內部結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

參照圖1至圖4所示，該軟啟動裝置1電性連接在工頻電源與電機之間。其中，該工頻電源是頻率為50赫茲(Hz)的三相380V交流電源。電機為破碎機專用的三相異步電機。破碎機主要是靠衝擊力來完成破碎物料如石頭等作業的，以將體積較大的物料進行破壞並粉碎。需要說明的是，破碎機的啟動要求為空載啟動，即啟動時破碎機的破碎機腔中是沒有物料的。當電機啟動後並由低頻運行調整至額定功率運行後才可進行帶載運行，即電機到達額定功率後在破碎機的破碎機腔中添加物料並開始對物料進行破碎。

該軟啟動裝置1包括機箱10及布設在機箱10中的第一接觸器20、第二接觸器30、及變頻單元40。機箱10的容腔被劃分為相鄰的第一區域A和第二區域B，且第一接觸器20和第二接觸器30匹配設置在第一區域A中，變頻單元40設置在第二區域B中，變頻單元40的輸入側連接工頻電源，變頻單元40的輸出側通過第一接觸器20連接電機，電機通過第二接觸器30連接工頻電源，且第一接觸器20與第二接觸器30電氣互鎖。

具體地，該軟啟動裝置1包括機箱10及匹配蓋合機箱10的上蓋11，且上蓋11上設置有參數設置區域C以供用戶操作。其中，參數設置區域C可通過提供按鍵或觸控螢幕以供用戶進行操作設置。該機箱10的容腔被劃分為相鄰的第一區域A和第二區域B。其中，第一區域A和第二區域B沿機箱10長度方向劃分，且第一區域A和第二區域B的長度與機箱10的長度相同，以第一區域A中能夠匹配放置第一接觸器20和第二接觸器30且第二區域B能夠匹配放置變頻單元40並儘量減少佔用空間為標準進行劃分。在本發明實施例中，第一區域A和第二區域B非矩形區域。

其中，第一接觸器20連接在變頻單元40和電機之間，第二接觸器30連接電機和工頻電源之間。第一接觸器20和第二接觸器30均為交流接觸器，且第一接觸器20和第二接觸器30均應根據電機的額定電流進行選型。此外，第一接觸器20和第二接觸器30電氣互鎖，即當第一接觸器20閉合時，第二接觸器30斷開，當第一接觸器20斷開時，第二接觸器30閉合。

啟動時，通過參數設置區域C輸入「運行」指令以控制第一接觸器20閉合，第二接觸器30斷開，380V工頻電源供電給變頻單元40並由變頻單元40輸出低頻信號供給電機以使電機啟動，變頻單元40逐漸調整變頻信號的頻率，當變頻單元40輸出的變頻信號的頻率到達電機的額定頻率後，控制第一接觸器20斷開，第二接觸器30閉合，380V工頻電源直接供給電機從而將電機的由變頻運行切換為工頻運行。藉由變頻單元40控制電機進行變頻啟動可降低電機的啟動電流，且能夠將啟動電流限制為電流額定電流的1.5倍左右，且能夠控制電機由變頻方式自動切換為工頻方式以滿足電機的使用需求。此外，該軟啟動裝置1將第一接觸器20和第二接觸器30匹配設置在第一區域A中，變頻單元40設置在第二區域B中以實現將第一接觸器20、第二接觸器30、及變頻單元40有序且集中地放置在機箱10中，從而減少該軟啟動裝置1的體積，相比現有技術中將標準變頻器及相關控制電路分散放置在開關櫃中的結構而言，本發明實施例中的軟啟動裝置1具有集成度高、體積小、成本低的特點，其具有較高的市場推廣價值，並當該軟啟動裝置1放置在開關櫃中使用時，其佔用開關櫃中的體積也將減小，進而減小開關櫃的體積。

優選地，機箱10包括底板(圖中未標註)以及圍合底板的第一側板101、第二側板102、第三側板103及第三側板104，第一側板101與第三側板103相對，第二側板102與第三側板104相對。在本發明實施例中，將第二接觸器30抵靠第三側板104設置在底板上，第一接觸器20布設在第二接觸器30和第一側板101之間，即第一接觸器20和第二接觸器30沿機箱10長度方向並排設置在第一區域A中。可以理解地，該第一接觸器20與第二接觸器30的布設位置可以交換，即第一接觸器20可抵靠四側板設置在底板上，第二接觸器30可布設在第一接觸器20和第一側板101之間，此處不作限定。

第一區域A中還設置有安裝板50，安裝板50固定在底板上，第一接觸器20和第二接觸器30固定在安裝板50上。安裝時，可以先將安裝板50固定在底板上，然後將第一接觸器20和第二接觸器30通過螺釘固定在安裝板50上。

優選地，第一側板101上對應第一接觸器20的位置處設置有出線接口105，第三側板103上對應第二接觸器30的位置處設置有入線接口(圖中未標註)，且第一接觸器20的接線端子穿過出線接口105並伸出機箱10外，第二接觸器30的接線端子穿過入線接口並伸出機箱10外。

具體地，為了便於區分該軟啟動裝置1的進線和出線的位置，以實現該軟啟動裝置1與工頻電源及電機的快速電連接，在本發明實施例中，在機箱10上設置有入線接口和出線接口105，該出線接口105設置在與第一接觸器20相對應的第一側板101上，入線接口設置在與第二接觸器30相對應的第三側板103上，且第一接觸器20的接線端子穿過出線接口105並伸出機箱10外，第二接觸器30的接線端子穿過入線接口並伸出機箱10外。通過該入線接口處的接線端子可快速將該軟啟動裝置1與工頻電源進行電連接，以及通過該出線接口105處的接線端子可快速將該軟啟動裝置1與電機進行電連接。此外，藉由機箱10上入線接口和出線接口105的設置，可將進、出線進行分離，從而避免進、出線混雜在一起，減少電氣故障的發生機率，且便於後續維護。

優選地，第二區域B中還設置有用於固定變頻單元40的支撐板12。支撐板12與底板、第一側板101、第二側板102及第三側板103相圍合併形成散熱風道，散熱風道具有進風口106和出風口(圖中未標註)，進風口106鄰近出線接口105設置在第一側板101上，出風口鄰近入線接口設置在第三側板103上。

具體地，支撐板12用於將變頻單元40固定在第二區域B中，並通過與底板、第一側板101、第二側板102及第三側板103相圍合併形成散熱風道，以實現對變頻單元40的散熱。

其中，變頻單元40至少包括整流單元401、濾波單元402、及逆變單元403。整流單元401用於將從工頻電源獲得的交流電換成直流電。整流單元401可選用二極體整流器或晶閘管整流器等。濾波單元402用於濾去整流單元401的輸出電壓中的紋波。濾波單元402一般由電抗元件組成，如可以為電容、電阻兩端並聯電容、電阻串聯電感、或由電容，電感組成的複式濾波電路等，在本發明實施例中，濾波單元402由四個電解電容構成。逆變單元403用於將濾波單元402輸出的直流電轉換為交流電，且逆變單元403可選用半橋式逆變電路或全橋式逆變電路。可以理解地，變頻單元40還可以包括控制單元、制動單元、驅動單元、檢測單元等，此處不作限定。其中，控制單元用於實現對整流單元401的電壓控制、逆變單元403的開關控制、以及變頻方式切換為工頻方式的切換控制等，且該控制單元可選用單片機等實現相關控制。制動單元應用於電機負載比較大、制動速度快的場合，制動單元用於將電機所產生的再生電能通過制動電阻消耗掉；驅動單元用於將控制單元輸出的信號進行放大以驅動晶閘等器件的工作，且驅動單元可以選用常用的驅動晶片或驅動放大電路等實現放大功能。

支撐板12優選為鈑金件。在本發明實施例中，支撐板12包括板體120及與板體120相垂直的第一折彎邊121，板體120平行底板所在的平面，且板體120與第一側板101、第二側板102、及第三側板103相連接，第一折彎邊121形成於板體120遠離第二側板102的一端上，且第一折彎邊121與底板相連接並與第二側板102相平行，控制單元與整流單元401並列設置在板體120上靠近出風口一側的位置處，濾波單元402設置在板體120上靠近進風口106的一側的位置處，逆變單元403設置在整流單元401和濾波單元402之間。

可以理解地，支撐板12還可以包括第二折彎邊122，該第二折彎邊122與第一折彎邊121對稱設置在本體120的兩側。藉由此設置，將支撐板12匹配固定在第二區域B中後，該第二折彎邊122與第二側板102相貼合，且由底板、第一側板101上、第三側板103以及支撐板12相圍合以形成該散熱風道。

板體120上設置有與電解電容相匹配的安裝孔(圖中未標註)，每一個電解電容穿過對應的安裝孔並置於散熱風道中，從而實現對濾波單元的散熱。

由於整流單元401和逆變單元403工作過程也將產生大量的熱量，為了防止因機箱10內部溫度過高而影響機箱10內工作器件的使用性能，在本發明實施例中，優選第二區域B中還設置有散熱器60，散熱器60匹配設置在散熱風道中，且散熱器60位於電解電容與出風口之間，即該散熱器60設置在板體120上與整流單元401和逆變單元403對應的位置處。藉由該散熱器60的設置可滿足整流單元401和逆變單元403的散熱需求，從而為該軟啟動裝置1的穩定運行提供保障。

在本發明實施例中，機箱10內還設置有風扇組件70，風扇組件70包括風扇支架701和風扇702，風扇支架701固定安裝在出風口處，風扇702安裝在風扇支架701上。為提高機箱10中的散熱速度，機箱10內設置兩個相鄰的風扇組件70，以加快散熱風道中空氣的流動速度，從而提高散熱效率。

以上為發明的優選實施例，而非對發明做任何形式上的限制。本領域的技術人員可在上述實施例的基礎上施以各種等同的更改和改進，凡在權利要求範圍內所做的等同變化或修飾，均應落入發明的包含範圍之內。