磁控式異步電機軟起動器的製作方法
2023-05-24 00:55:51 4
專利名稱：磁控式異步電機軟起動器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及異步電機起動器，尤指磁控式異步電機軟起動器。
在
背景技術：
中，採用的起動器的執行單元常採用Sc、Rs固體元件，其控制電路複雜，易產生高次諧波，過載能力差，故障率高，對電網有公害汙染。
本實用新型的目的是為了避免上述現有技術中的不足之處，提供一種磁控式異步電機軟起動器，使電機起動特性變軟，避免波型畸變和高次諧波對電網的汙染，簡化結構，提高設備的過載能力，用以提高工作可靠性，使之更加適應我國國情，以利推廣。
本實用新型的技術解決方案如下包括控制電機M起動的執行單元，使電機M正常運轉的脫扣電路和保護電路，控制執行單元工作的控制電路單元，控制電路由直流電源、斜波發生器、觸發電路和延時電路組成，其特殊之處在於，調壓控制執行單元是無反饋式磁放大器，其中由鐵磁材料製成的鐵芯F上繞有交流繞組Nj和控制繞組Nk，可組合為緊耦合式、鬆耦合式和緊松折中耦合式三種「無反饋式磁放大器」，由三極體BG1發射極連接電阻R1、電位器W1，三極體BG1基極連接電阻R9、電容C5，串聯的電阻R9、電容C5節點接二極體D3組成斜波發生器。
本實用新型的技術解決方案還包括無反饋式磁放大器是三拍統一控制或單拍三相組合的緊耦合式，其中三拍統一控制緊耦合式包括三組鐵芯F中部分別繞制有交流繞組Nj，在其中部整體繞有控制繞組Nk，單拍三相組合緊耦合式包括，三組鐵芯F中部分別繞制有交流繞組Nj和控制繞組Nk。
無反饋式磁放大器可以是三拍統一控制或單拍三相組合的鬆耦合式，其中三拍統一控制緊松折中耦合式包括，三組鐵芯F中部和兩端分別繞有交流繞組Nj，其中部整體繞有控制繞組Nk，單拍三相組合緊松折中耦合式包括，三組鐵芯F中部分別繞有交流繞組Nj，其中部分別再繞有控制繞組Nk。
無反饋式磁放大器還可以是三拍統一控制或單拍三相組合的緊松折中耦合式，其中三拍統一控制緊松折中耦合式包括，三組鐵芯F中部和兩端分別繞有交流繞組Nj，其中部整體再繞有控制繞組Nk，單拍三相組合緊松折中耦合式包括，三組鐵芯F中部和兩端分別繞有交流繞組Nj，其中部分別再繞有控制繞組Nk。
控制電路中的觸發電路包括IC集成片KC006輸出8腳連接三極體BG2基極、三極體BG2發射極經二極體D4連接可控矽SCR控制端，串聯的可控矽SCR和二極體D5控制輸出X、Y，輸出端X、Y連接無反饋磁放大器中控制繞組Nk。
延時脫扣電路包括三極體BG3發射極連接三極體BG4基極，並接的集電極分別接繼電器J和二極體D2，三極體BG3基極並接二極體D1、電位器W3、電容C4，電位器W3另一端經電阻R8並接二極體D1、D2、D3和繼電器J，與三相交流電並聯的繼電器KM1和KM2控制電極延時脫扣。
直流電源電路包括三相交流電經變壓器BK輸出A′B′、C′D′，對應連接二個橋式電路AB、CD，輸出直流供給整個控制電路正常工作。
保護電路是由熱繼電器RJ組成。
本實用新型的
如下圖1是電機採用外延型連接圖。
圖2是電機採用外延型連接等效圖。
圖3是電機採用內延型連接圖。
圖4是電機採用內延型連接等效圖。
圖5是控制迴路電器原理圖。
圖6是無反饋磁放大器三拍統一控制緊耦合式結構圖。
圖7是無反饋磁放大器單拍三相組合緊耦合式結構圖。
圖8是無反饋磁放大器三拍統一控制鬆耦合式結構圖。
圖9是無反饋磁放大器單拍三相組合鬆耦合式結構圖。
圖10是無反饋磁放大器三拍統一控制緊松折中耦合式結構圖。
圖11是無反饋磁放大器單拍三相組合緊松折中耦合式結構圖。
圖12是鐵磁材料製成的磁放大器中導磁率μ和磁場強度H變化曲線座標。
圖13是斜坡起動器控制30KW電機載荷5.3噸時的電壓V、電流A與時間t變化曲線座標。
圖14是背景技術中自耦起動器控制30KW電機載荷2.5噸時的電壓V、電流A與時間t變化曲線座標。
下面是本實用新型依附圖作進一步的詳述實施例1參看圖1、圖2和圖5所示，圖1是電機採用外延型連接方式，三相交流電經總開關K、繼電器KM1常開觸點、無反饋磁放大器中交流繞組Nj連接電機M，在總開關K和電機M之間還並聯旁路，即開關K經繼電器KM2、熱繼電器Rj連接電機M，其中熱繼電器Rj採用法國TE公司產品，其原理是當電機電流超過設定保護值後，經一定時間其長閉點即斷開，切斷供給交流接觸器KM2線圈電源，停止全機工作。如果發生三相電源斷任何一相也起到同樣作用。在延時脫扣電路中，見圖1，繼電器KM1和KM2並聯，KM1和起動按鈕Q串聯，KM2和手動起動按鈕M串聯，其手動起動按鈕M是為了防止意外設置的，其作用具有自動脫扣功能。控制變壓器BK初級接在繼電器KM1兩側，次級端A′B′C′D′作為輸出接控制迴路(見圖5)輸入端A、B、C、D。直流電源電路為橋式電路，輸入端AB組成輸出6A／800V直流，輸入端CD組成輸出1A／50V直流，其1A／50V直流輸出並接IC集成片78151腳和電容C1，串聯的電容C1和C2節點接集成片7815中2腳，電容C2另一端接集成片7815中3腳。在延時脫扣電路中，三極體BG3發射極接三極體BG4基極，並接的集電極分別接繼電器J和二極體D2，三極體BG3基極並接二極體D1、電位器W3、電容C4，電位器W3另一端經電阻R8並接二極體D1、D2、D3、繼電器J和7815片3腳。控制電壓斜坡發生器是本實用新型的一個發明點，圖5中三極體BG1發射極連接串連的電阻R1和電位器W1，基極連接串聯的電阻R9和電容C5，R9和C5連接點接二極體D3，其原理是調節電位器W1控制BG1發射極電壓按一定斜率上升，經三極體BG2控制可控矽SCR導通角度逐漸增大，電壓上升，在二極體D5兩端X、Y輸出。觸發電路包括集成片KC006，其輸出8腳連接三極體BG3基極，三極體BG2集電極經電阻R7接集成片7815中3腳，BG2發射極經二極體D4接可控矽SCR控制極，串聯的二極體D5和可控矽SCR接橋式電路6A／800V。集成片KC006中2腳接12腳，4腳接電容C6，5腳接電阻R3，6腳接電位器W2控制端和三極體BG1發射極，9腳接電阻R6，10腳經電容C3接13腳，電阻R5接電容C3一端，15腳經電阻R4接控制迴路輸入C端。參見圖6至圖11，這是本實用新型無反饋磁放大器的第二個發明點，圖6是三拍統一緊耦合式，三組鐵芯F中各自繞有六個交流繞組，然後再由控制繞組Nk包圍中部交流繞組Nj。其中交流繞組Nj可根據材料和工作特性採用串聯或並聯連接方式。而圖7則是三個單拍組合而成，這種結構相對工藝麻煩，其工作原理都一樣，而圖6所示的磁放器是三拍統一式。圖8是三拍統一鬆耦合式，三組鐵芯F上下兩端各自繞有六個交流繞組Nj，中部由控制繞組Nk整體包圍，圖9則是單拍型，僅把整體繞制的控制繞組Nk分別在三個鐵芯F上繞制即可。圖9和圖10是前面所述合二為一的折中方案，工作原理不變。上述所說單拍組合式中的控制繞組Nk均採用串聯方式。
整個工作原理是這樣當按下本機起動按鈕Q時，繼電器KM1吸合，控制單元和執行單元立即進入工作狀態，這時執行單元感抗最大，見圖12所示，導磁率μ和磁場強度H曲線可知，μm為最大值，表示感抗最大，在此點增大或減少磁場強度H，μ值均下降，執行單元的初始值就設計在μm點上，調整磁場強度改變感抗，用以改變加在電機上端的電壓，最低電壓一般設計在200V，起動功率逐漸增大，其動電流由該功率決定。見圖13，電壓V與時間t秒關係曲線，只要保證電壓V上升的平方正比於電機轉矩，則起動電流A就保持在初始值上基本為一個常數，直到電機轉速達到額定值時起動完成，這時導磁率μ基本為0，執行單元也基本為0，電機轉入全壓運行。再看圖1和圖5，當按鈕Q起動後，執行單元感抗最大，電機端電壓處於200V起始值，待2～3秒後，由於控制單元即無反饋磁感應放大器的作用，使本身感抗逐漸減少，磁場強度H也減小，電機M端電壓從而逐漸上升到全電壓，此時控制單元中的延時電路達到設計的時間7～8秒，繼電器J吸合使繼電器KM2線圈吸合，並自鎖，同時繼電器KM1斷電釋放，執行單元和變壓器BK隨之停止工作，實現「脫扣旁路」，使電機M轉入正常工作。
實施例2，參見圖3、圖4和圖5，基本工作原理同上，不同點是電機M的每組線圈分別於KM1、KM2上的常開觸點相串聯。繼電器KM1和KM2線圈相繼吸合後既互不影響，也不斷開繼電器KM1，執行單元即實現「脫扣旁路」轉入正常工作，此時控制變壓器BK和控制單元停止工作。
本實用新型的優點和效果如下1、實現了電機軟起動，起動電壓從200V起能按一定的斜率自動、無級、平滑地上升到全電壓，滿足了起動轉矩和電壓同步增加的需要，因此起動電壓低且平穩，無衝擊電流，對電網無公害汙染，相比自耦起動器具有顯著的優點，見圖14所示，電壓V呈階梯形，功率有突變，會產生很多不利因素。故本實用新型避免了波型畸變、無高次諧波和對電網的汙染，還具有一定的節能效果。
2、保護功能齊全，具備電壓上升斜率可調，起始電壓可調，自動旁路時間可調多種功能。
3、由於採用鐵磁執行元件進行調壓，故選材方便，控制電路簡單，易製造，體積小，重量輕，成本低，並且過載能力強，工作可靠性高，適合於我國國情，以利推廣。
權利要求1.磁控式異步電機軟起動器，包括控制電機M起動的執行單元，使電機M正常運轉的脫扣電路和保護電路，控制執行單元工作的控制電路單元，控制電路由直流電源、斜波發生器、觸發電路和延時電路組成，其特徵在於調壓控制執行單元是無反饋式磁放大器，其中由鐵磁材料製成的鐵芯F上繞有交流繞組Nj和控制繞組Nk，可組合為緊耦合式、鬆耦合式和緊松折中耦合式三種「無反饋式磁放大器」，由三極體BG1發射極連接電阻R1、電位器W1，三極體BG1基極連接電阻R9、電容C5，串聯的電阻R9、電容C5節點接二極體D3組成斜波發生器。
2.根據權利要求1所述的磁控式異步電機軟起動器，其特徵在於無反饋式磁放大器是三拍統一控制或單拍三相組合的緊耦合式，其中三拍統一控制緊耦合式包括三組鐵芯F中部分別繞制有交流繞組Nj，在其中部整體繞有控制繞組Nk，單拍三相組合緊耦合式包括，三組鐵芯F中部分別繞制有交流繞組Nj和控制繞組Nk。
3.根據權利要求1所述的磁控式異步電機軟起動器，其特徵在於無反饋式磁放大器可以是三拍統一控制或單拍三相組合的緊耦合式，其中三拍統一控制鬆耦合式包括，三組鐵芯F兩端分別繞有交流繞組Nj，中部整體繞有控制繞組Nk，單拍三相組合鬆耦合式包括，三組鐵芯F兩端分別繞有交流繞組Nj，中部分別繞有控制繞組Nk。
4.根據權利要求1所述的磁控式異步電機軟起動器，其特徵在於無反饋式磁放大器還可以是三拍統一控制或單拍三相組合的緊松折中耦合式，其中三拍統一控制緊松折中耦合式包括，三組鐵芯F中部和兩端分別繞有交流繞組Nj，其中部整體再繞有控制繞組Nk，單拍三相組合緊松折中耦合式包括，三組鐵芯F中部和兩端分別繞有交流繞組Nj，其中部分別再繞有控制繞組Nk。
5.根據權利要求1所述的磁控式異步電機軟起動器，其特徵在於控制電路中的觸發電路包括IC集成片KC006輸出8腳連接三極體BG2基極、三極體BG2發射極經二極體D4連接可控矽SCR控制端，串聯的可控矽SCR和二極體D5控制輸出X、Y，輸出端X、Y連接無反饋磁放大器中控制繞組Nk。
6.根據權利要求1所述的磁控式異步電機軟起動器，其特徵在於延時脫扣電路包括三極體BG3發射極連接三極體BG4基極，並接的集電極分別接繼電器J和二極體D2，三極體BG3基極並接二極體D1、電位器W3、電容C4，電位器W3另一端經電阻R8並接二極體D1、D2、D3和繼電器J，與三相交流電並聯的繼電器KM1和KM2控制電極延時脫扣。
7.根據權利要求1所述的磁控式異步電機軟起動器，其特徵在於直流電源電路包括三相交流電經變壓器BK輸出A′B′、C′D′，對應連接二個橋式電路AB、CD，輸出直流供給整個控制電路正常工作。
8.根據權利要求1所述的磁控式異步電機軟起動器，其特徵在於保護電路是由熱繼電器RJ組成。
專利摘要本實用新型涉及磁控式異步電機軟起動器。目的是使電機起動特性變軟，避免波型畸變和高次諧波及對電網的汙染，提高設備過載能力和工作可靠性。主要構成是控制電機工作有執行單元，脫扣電路和保護電路，控制電路單元包括直流電源、觸發電路和延時電路及斜波發生器，其中執行單元是無反饋式磁放大器。優點是經試製證明電機起動電壓200V起能按一定斜率自動、無級、平滑地上升到全電壓，電壓上升斜率、起始電壓和自動旁路時間均可調。
文檔編號H02P1/26GK2179663SQ9323274
公開日1994年10月12日 申請日期1993年12月31日 優先權日1993年12月31日
發明者胡琪順, 陳平 申請人:胡琪順, 陳平