磁閥式可控電抗器移相自耦降壓軟起動裝置製造方法
2023-10-20 02:32:37 3
磁閥式可控電抗器移相自耦降壓軟起動裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種磁閥式可控電抗器移相自耦降壓軟起動裝置，該裝置包括：三相磁閥式可控電抗器，其包括鐵心柱，鐵心柱上繞有三相磁閥式可控電抗器繞組和附加移相繞組，所述三相磁閥式可控電抗器繞組與所述附加移相繞組之間通過第四開關連接，且兩個繞組形成外延三角形移相自耦變壓器結構；三相磁閥式可控電抗器繞組連接有晶閘管。本實用新型在電動機起動的初始階段，通過移相自耦降壓進行軟起動；當電動機開始起動，轉速接近額定值，軟起動方式由移相自耦降壓轉變為串聯可控電抗器降壓軟起動方式，並由該起動方式過渡到全壓運行。本實用新型能夠大大降低電動機起動過程中電網側的電流，且完全消除起動二次衝擊電流。
【專利說明】磁閥式可控電抗器移相自耦降壓軟起動裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及大功率電機的起動，具體地指一種磁閥式可控電抗器移相自耦降壓軟起動裝置。
【背景技術】
[0002]電力系統的主要負荷之一是三相異步電動機。在工業生產中，所用電機的功率很大，直接起動時，起動電流通常會達到額定電流的4?7倍，對電力系統造成衝擊，導致電網電壓跌落，影響供電系統安全運行及周圍負載正常工作。
[0003]為了避免上述所述的危害，通常對大功率電機進行降壓軟起動，大功率電機降壓軟起動是指在功率超過數百千瓦的電動機起動過程中，電機端電壓由額定電壓的某一百分t匕(例如額定電壓的65%)逐漸平滑、無級地上升至全壓，轉速由O上升到額定轉速。因此，對大電機實施軟起動具有十分重要的意義。
[0004]目前，電機降壓軟起動可以分為有級和無級兩類，前者指電機電壓從低到額定值的過渡是階躍(分級)上升的，後者指的是電機電壓從低到額定值的過渡是平滑、連續的。傳統的降壓軟起動方式包括串固定電抗、串固定電阻、Υ-Δ起動、自耦變壓器起動、延邊三角形起動等方法都是有級的，這些有級起動的方法在軟起動過程中會形成二次電流衝擊。無級類降壓軟起動包括串液阻軟起動、晶閘管軟起動和可變電抗器軟起動，其中，液阻軟起動雖然造價低廉，不產生高次諧波，但裝置體積大，起動過程重複性差，維護工作量大，不宜放在易結冰或顛簸的現場；晶閘管軟起動雖然結構緊湊，但可靠性低，高壓產品造價高，晶閘管斬波在電機繞組端部形成電壓突變，危害繞組絕緣，所產生的高次諧波嚴重，不僅汙染電網，而且影響電機起動力矩。目前無級類降壓軟起動裝置的起動電流均在3.0?4.0倍左右，以保證電機足夠的起動力矩。當電網容量較小時，或電機功率很大時，3.0?4.0倍的起動電流仍然會對電網電能質量造成重大影響，不得不選用價格昂貴的變頻軟起動。
【發明內容】
[0005]本實用新型目的在於克服上述現有技術的不足而提供一種磁閥式可控電抗器移相自耦降壓軟起動裝置，本實用新型能夠大大降低電動機起動過程中電網側的電流，且完全消除起動二次衝擊電流。
[0006]實現本實用新型目的採用的技術方案是一種磁閥式可控電抗器移相自耦降壓軟起動方法所用的裝置，該裝置包括:
[0007]三相磁閥式可控電抗器，其包括鐵心柱；
[0008]三相磁閥式可控電抗器繞組，繞於所述鐵心柱上，所述三相磁閥式可控電抗器繞組通過第一開關與電源母線連接；
[0009]附加移相繞組，繞於所述鐵心柱上，所述三相磁閥式可控電抗器繞組與所述附加移相繞組之間通過第四開關連接，且兩個繞組形成外延三角形移相自耦變壓器結構；以及
[0010]晶閘管，與所述三相磁閥式可控電抗器繞組連接。[0011]進一步地，上述的磁閥式可控電抗器移相自耦降壓軟起動裝置還包括:
[0012]第三開關，連接所述三相磁閥式可控電抗器繞組與電動機；以及
[0013]更進一步地，上述的磁閥式可控電抗器移相自耦降壓軟起動裝置還包括:
[0014]第二開關，連接所述電源母線與電動機。
[0015]在上述技術方案中，所述的磁閥式可控電抗器移相自耦降壓軟起動方法，還包括:
[0016]開關控制器，分別與所述第一、第二、第三和第四開關連接。
[0017]本實用新型具有以下優點:
[0018]1、在移相自耦降壓進行軟起動階段，流過電機的起動電流為3.0?4.0倍，保證可靠起動，流過三相磁閥式可控電抗器繞組和電流電網的起動電流僅為1.0?2.0倍，解決了現有無級降壓軟起動技術中只能將流過電網的起動電流降低到3.0?4.0倍額定值的問題。
[0019]2、從移相自耦降壓軟起動階段向串聯磁閥式可控電抗軟起動階段切換時，電動機端電壓相位和大小保持不變，完全消除二次衝擊電流。
[0020]3、在串聯可控電抗器的軟起動階段，通過逐步調節減小磁閥式可控電抗器的電感值，使得電機的端電壓逐步升高並接近額定值，當電機端電壓上升到與額定值接近時(例如到達額定電壓的95%)，將旁路開關K2閉合，軟起動裝置被切除，電機平穩過渡到全壓(額定)電壓運行。
[0021]4、在串聯磁閥式可控電抗器軟起動階段，三角形接線繞組N2可以補償和消除可控電抗器產生的三次諧波。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1為本實用新型磁閥式可控電抗器移相自耦降壓軟起動裝置的結構示意圖。
[0023]圖2為移相自耦降壓起動階段等效電路。
[0024]圖3為串聯磁閥式可控電抗器起動階段等效電路。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。
[0026]如圖1所示，磁閥式可控電抗器移相自耦降壓軟起動裝置包括三相磁閥式可控電抗器，三相磁閥式可控電抗器包括鐵心柱，鐵心柱上饒有三相磁閥式可控電抗器繞組NI與和附加移相繞組N2，三相磁閥式可控電抗器繞組NI與附加移相繞組N2形成外延三角形移相自耦變壓器結構。
[0027]三相磁閥式可控電抗器繞組NI通過第一開關Kl與電源電網連接；三相磁閥式可控電抗器繞組NI與附加移相繞組N2之間通過第四開關K4連接；三相磁閥式可控電抗器繞組NI與電動機的輸入端通過第三開關K3連接；電動機的輸入端通過第二開關K2與電源電網連接。本實用新型還包括開關控制器，開關控制分別與第一、第二、第三和第四開關連接，用於控制上述的四個開關。本實施例中第一、第二、第三和第四開關為三相開關，如接觸器或斷路器。
[0028]三相磁閥式可控電抗器繞組NI還連接有晶閘管Tl，晶閘管Tl用來控制可控電抗器繞組的直流勵磁電流，即本實用新型中，對控制晶閘管Tl的導通角控制，改變可控電抗器繞組直流電流大小，從而調節鐵心的磁飽和程度，改變電抗器的電抗值。
[0029]使用上述磁閥式可控電抗器移相自耦降壓軟起動裝置進行軟起動的過程如下:
[0030]電動機起動前，通過開關控制器將上述四個開關斷開。
[0031]當電動機起動時，首先合上第一開關K1，第三開關K3和第四開關K4，此時晶閘管Tl不導通，電動機通過三相磁閥式可控電抗器繞組NI與附加移相繞組N2構成的外延三角自耦變壓器降壓起動，此時只有一部分電動機起動電流流過電網。該過程電動機處於移相自耦降壓軟起階段，通過三相磁閥式可控電抗器繞組NI與附加移相繞組N2構成的外延三角自耦變壓器進行適當降壓，使流過電動機的起動電流為3.0?4.0倍，保證可靠起動，此時，由於三相磁閥式可控電抗器繞組NI和附加移相繞組N2的電磁耦合關係，流過三相磁閥式可控電抗器繞組NI和電源電網的起動電流僅為1.0?2.0倍。
[0032]在電動機的起動過程中，磁閥可控電抗器工作在移相自耦變壓器降壓模式，利用變壓器電磁變換原理，使得將電機端電壓降低的同時，變壓器高壓側流過電網的電流成比例小於降壓側電機電流，這樣，電機起動電流較大，流過電網的電流較小。例如，堵轉電流為6倍的電機，將電壓降低55%，則電機起動電流為3.3倍，流過電網的電流為1.8倍左右。
[0033]該過程解決了現有無級降壓軟起動技術中只能將流過電網的起動電流降低到
3.0?4.0倍額定值的技術問題。上述移相自耦降壓起動階段，本實用新型軟起動裝置的等效電路如圖2所示。
[0034]當電動機轉速接近額定值，電機電流降至1.5倍額定值以下時，斷開開關K4，電機進入串聯可控電抗器降壓軟起動階段。通過控制晶閘管Tl的導通角，使得電抗器繞組內流過直流電流，使電抗器鐵心磁飽和，電抗值減小，電動機定子端電壓逐步增加。當定子電壓與電網電壓差小於某設定值時(例如5%額定電壓)，合上開關K2，將本實用新型軟起動裝置旁路，過渡到電動機全壓運行，同時，斷開Kl和K3，本實用新型軟起動裝置與電源電網和電動機隔離，此時電動機軟起動過程完成。上述串聯可控電抗器降壓軟起動階段，本實用新型軟起動裝置的等效電路如圖3所示，此時可控電抗器可以為自勵式或他勵式可控電抗器，通過控制晶閘管的導通角，使得電抗器繞組內流過直流電流，使電抗器鐵心磁飽和，電抗值減小，電動機定子端電壓逐步增加。
[0035]當本實用新型軟起動裝置在從移相自耦降壓軟起階段向串聯可控電抗器降壓軟起動階段切換時，電機端電壓相位和大小保持不變，完全消除二次衝擊。
[0036]當電機接入普通自耦變壓器降壓起動時，電機端電壓相位與電源電壓相位相同；電機起動後，將電機與電抗器串聯接入電網時，電機端電壓比電源電壓滯後某個角度。因此，在切換過程中，電機端電壓發生突變。而本實用新型採用移相自耦降壓方式，當電機接入移相自耦降壓起動時，電機端電壓滯後電源電壓，滯后角度取決於移相變壓器設計參數，控制此滯后角度與串電抗器時電機端電壓相同，從而保證切換過程中電機端電壓保持不變。
[0037]作為本實用新型的一種優選實施方式，還可以通過配置三相磁閥式可控電抗器繞組NI和附加移相繞組N2的匝數比可以控制外延三角形結構輸出電壓移相角度，使得此相角與K4斷開時的電機端電壓的相角相同，以達到消除二次衝擊的目的。
[0038]本實用新型僅提供了主迴路相應的器件及其連接結構，軟起動器的控制系統與現有技術相同，本實用新型不做贅述。最後應說明的是:顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的實例，而並非對實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處於本實用新型的保護範圍之中。
【權利要求】
1.一種磁閥式可控電抗器移相自耦降壓軟起動裝置，其特徵在於，包括: 三相磁閥式可控電抗器，其包括鐵心柱； 三相磁閥式可控電抗器繞組，繞於所述鐵心柱上，所述三相磁閥式可控電抗器繞組通過第一開關與電源母線連接； 附加移相繞組，繞於所述鐵心柱上，所述三相磁閥式可控電抗器繞組與所述附加移相繞組之間通過第四開關連接，且兩個繞組形成外延三角形移相自耦變壓器結構；以及晶閘管，與所述三相磁閥式可控電抗器繞組連接。
2.根據權利要求1所述的磁閥式可控電抗器移相自耦降壓軟起動裝置，其特徵在於，還包括: 第三開關，連接所述三相磁閥式可控電抗器繞組與電動機。
3.根據權利要求2所述的磁閥式可控電抗器移相自耦降壓軟起動裝置，其特徵在於，還包括: 第二開關，連接所述電源母線與電動機。
4.根據權利要求3所述的磁閥式可控電抗器移相自耦降壓軟起動裝置，其特徵在於，還包括: 開關控制器，分別與所述第一、第二、第三和第四開關連接。
【文檔編號】H02J3/01GK203747701SQ201420035610
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年1月21日 優先權日:2014年1月21日
【發明者】陳博, 楊明江, 劉亮, 張晨萌 申請人:武漢海奧電氣有限公司