三相鼠籠電動機重載軟起動控制器的製作方法

2023-05-17 14:53:31

專利名稱：三相鼠籠電動機重載軟起動控制器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及到交流電動機的控制領域，特別是一種三相鼠籠電動機重載軟起動控制器。
三相鼠籠電動機經濟、耐用在工業中有著廣泛的應用，特別是用在礦山、冶金、港口等對調速要求不高，甚至不要求調速的生產設備中，如帶式輸送機、刮板輸送機、水泵、風機等，其功率普遍比較大，約在40-400KW，並且許多電壓較高，約660V-1140V。這些電動機現有技術中一般採用的都是直接起動或降壓起動。前者會造成電網壓降大，甚至影響同一電網上的其它電器的工作；後者只能在電動機空載時起動，起動力矩小，不能帶載起動；據說還有一種可控矽控制的起動器，該起動器只能適用於空載或輕載起動，也會對電網造成諧波汙染，因為其輸出的供電動機工作的電流為非正弦波，供電質量不好；此外，還在還有一種變頻起動器，其向電動機提供的電流是近似的正弦波，對供電電網也有汙染只不過程度小點而已，而且造價十分昂貴，用戶難以接受，這種起動器目前主要用在交流220V或380V電動機上，供電電壓在660V-1140V供電範圍內能夠重載起動的軟起動控制器目前尚未見報導。
據說國內也曾有單位研製過一些軟起動控制器，但其只是在電動機空載或輕載下軟起動，而當用在礦用刮板機設備上甚至空載都起動不了。
本實用新型的目的在於提供一種能夠使三相鼠籠電動機即使在重載情況下也能安然起動的軟起動控制器。
技術方案如下一種三相鼠籠電動機重載軟起動控制器，包括三個用於和三相交流電源相接的三個輸入端以及用於和三相鼠籠電動機的三個電源輸入端對應相聯的三個電源輸出端，其特徵在於在所述輸入端和輸出端之間串接有一可由直流電控制交流電輸出的磁控器，磁控器上有一直流電壓控制端其與一可控電壓輸出的直流電源的直流電壓輸出端相聯，該直流電源上設有可對該直流電源的輸出電壓進行控制的控制信號輸入端，該輸入端與一可按預定程序輸出控制信號的控制器的控制信號輸出端相聯。
所述磁控器包括一鐵芯，在其上繞有四個獨立的線圈，其中有三個線圈的各自一對端頭分別與所述的輸入端和輸出端對應相接；其餘一個線圈的一端與所述直流電源的地相聯，另一端與所述直流電壓控制端相聯。
所述直流電源為一由可控矽構成的橋式整流電源。
所述控制器為一可根據電動機的起動特性對直流電源的輸出電壓按時序分段進行降壓恆值和線性升壓及全壓控制的控制器。
本實用新型由於採用了上述方案，在三相交流電源和鼠籠電動機的繞組間串入了通過直流控制電壓可對所述電動機的三相交流供電電壓按照該電動機的起動特性進行控制的磁控器，從而可以以儘可能高的電壓起動電機並且可以避免起動過程中的電流峰值(可使之限制在4倍額定電流之下)對電網和設備的衝擊；在電動機起動避過電流峰值後，則可通過控制磁控器迅速提高所述電動機的供電電壓，從而增大其起動轉矩達到順利起動的目的。
以下結合附

圖1至4對本實用新型作進一步描述。
圖1為本實用新型的基本電路框圖。
圖2為本實用新型電源輸出端上輸出的電壓曲線示意圖。
圖3為本實用新型一個實施例的電路原理圖。
圖4為本實用新型的另一個實施例的電路框圖。
圖1中三相鼠籠電動機重載軟起動控制器的三個輸入端A、B、C與三相交流電源的三個相線對應相接；其三個輸出端A』、B』、C』用於和三相鼠籠電動機的三個接線端對應相接；在所述三個輸入端A、B、C及三個輸出端A』、B』、C』之間串聯有一可由直流電壓控制三個輸出端A』、B』、C』上的交流電壓輸出的磁控器1。磁控器1由一CD型鐵芯7和繞於其上的四個獨立的(相互絕緣的)線圈71、72、73、74構成，其中三個線圈71、72、73分別對應接於所述輸入端A、B、C和輸出端A』、B』、C』之間；線圈74為磁控器1的直流控制線圈，其一端即為所述直流電壓控制端2，與所述直流電源4的直流電壓輸出端3相聯，其另一端則與直流電源4的地相接，構成迴路。直流電源4為由單、雙向晶閘管或其與半導體二極體組合構成的電壓可控制輸出的全橋整流直流電源。直流電源4上的信號輸入端5與所述控制器6的控制信號輸出端61相聯。控制器6可由計算機或其它程序控制器構成，其能根據三相鼠籠電動機的起動工作特性按照時間順序對三相鼠籠電動機分段進行降壓恆值11、線性升壓12、及全壓13控制。如圖2所示，當所述電動機剛起動時在t1時間內給其施加一個低於額定電壓Ue的起始電壓(即恆值11)，而當起動電流達到或超過預定的起動電流時，則進一步突降電壓使電動機的峰值電流迅速下降不至超過預定的範圍，從而可防止峰值電流對電網的衝擊；當避過該起動峰值電流後，則可迅速按照預定的上升速度(斜率)提高供電壓(見線性升壓12)，在保持電動機重載起動扭矩的前提下，經過一段時間t2即可使所述電動機進入全壓13穩定工作。有必要說明的是在電機穩定工作後本實用新型還作為調速控制器使用。本實用新型的各控制器單元可以由各種各樣的電路構成，不應局限於一兩個具體的實施例。
圖3中，在磁控器1的三個輸入端A、B、C和輸出端A』、B』、C』之間按照對應關係並聯有一三相自動開關KM；所述直流電源4為由二個單相晶閘管SCR1、SCR2及兩個整流二極體ZD1、ZD2以及主要由二極體D1、D2、D3、D4、脈衝變壓器PB1、PB2、三極體T1、T2構成的脈衝觸發電路組成的單相全橋整流電路，其交流電壓由變壓器BT的副邊經單相自動開關ZJ提供。
所述控制器6由MA9806/MA9805程控模塊構成，其信號輸出端61輸出兩組脈衝信號用於對所述三極體T1、T2的控制，從而實現對直流電源4的控制；該模塊上設有8個信號輸入端，其分別與電位器W1-W7以及並聯在輸入端A、B、C和輸出端A』、B』、C』之間的三相自動開關KM的一組常閉觸點KM2相聯，用來對圖2所示輸出電壓的曲線的電壓幅值、延時時間、電壓上升速度(斜率)、起動時間的設定；此外還有一控制輸出端經二極體D5與三極體T3的基極相連，用於對聯接在其集電極和電源上的繼電器J的控制；繼電器J的一組常開觸點J1用來對所述三相自動開關KM的控制線圈KM1的控制，該三相自動開關KM的一組副常開觸點KM3並聯在觸點J1的兩端，起到對三相自動開關的上電自保作用；三相自動開關KM的另一組常閉副觸點KM4則與所述單相自動開關ZJ的控制線圈ZJ1相連，使之能在電動機啟動完畢後讓直流電源4停止工作。
本實用新型的控制過程是這樣的1)按照三相鼠籠電動機重載起動的要求，通過電位器W1-W7可以設定起動電壓的幅度(恆值11)、時間t1、上升速度(斜度)和上升時間t2、以及線性升壓12和起動全過程的時間。
2)參數設定完畢後即可啟動電動機。初始時繼電器J不吸合，三相自動開關KM的控制線圈KM1由於繼電器J的常開觸點J1是斷開的，則不吸合，與此同時，由於三相自動開關KM的一組常閉觸點KM4處於閉合狀態，則經其聯接到控制電源上的單相自動開關ZJ的控制線圈ZJ1得電吸合，從而使得由單相晶閘管SCR1、SCR2、整流二極體ZD1、ZD2及主要由三極體T1、T2、脈衝變壓器PB1、PB2和二極體D1、D2、D3、D4構成的可控矽觸發電路共同組成的直流電源4按預定的控制程序工作，在磁控器1的直流線圈74兩端上施加以預定的直流電壓，進而在三相鼠籠電動機M上得到可滿足要求的三相交流電壓，而實現重載起動。
當三相電動機在預定時間內起動完畢後，繼電器J吸合，從而控制三相自動開關KM吸合，由此將磁控器1旁路；與此同時三相自動開關KM的一組常開觸點KM3一方面使三相自動開關KM自保而維持吸合狀態，另一方面其常閉觸點KM4斷開則使單相自動開關ZJ的線圈ZJ1失電釋放，從而控制磁控器1和直流電源4停止工作以延長整流元件的壽命。本實施例主要是用於礦井下需要防爆的場合，因為在這種場合整流元件處於密封狀態不易散熱，長期工作會影響其壽命。
圖4為本實用新型的另一個實施例。這是一個既可按預定程序對三相鼠籠電動機的起動進行控制，又能對其進行調速控制的實施例，其特別之處在於在所述輸出端A』、B』、C』和所述控制器6之間還聯接有一可將三相鼠籠電動機的電流/電壓信號反饋給所述控制器6的電流/電壓檢測裝置8，該裝置實際上由常用的電流、電壓互感器組成；另外，在三相鼠籠電動機上還安裝有一速度傳感器9，其信號輸出端與所述控制器的6一個輸入端相聯。所述控制器6是一個計算機系統，其可根據預定的起動參數(包括速度)對三相鼠籠電動機進行閉環控制。
權利要求1．一種三相鼠籠電動機重載軟起動控制器，包括三個用於和三相交流電源相接的三個輸入端(A、B、C)，以及用於和三相鼠籠電動機的三個電源輸入端對應相聯的三個電源輸出端(A』、B』、C』)，其特徵在於在所述輸入端(A、B、C)和輸出端(A』、B』、C』)之間串接有一可由直流電控制交流電輸出的磁控器(1)，磁控器(1)上有一直流電壓控制端(2)其與一可控電壓輸出的直流電源(4)的直流電壓輸出端(3)相聯，該直流電源(4)上設有可對該直流電源的輸出電壓進行控制的控制信號輸入端(5)，該輸入端(5)與一可按預定程序輸出控制信號的控制器(6)的控制信號輸出端(61)相聯。
2．根據權利要求1所述的三相鼠籠電動機重載軟起動控制器，其特徵在於所述磁控器(1)包括一鐵芯(7)，在其上繞有四個獨立的線圈(71,72,73、74)，其中有三個線圈(71,72,73)的各自一對端頭分別與所述的輸入端(A,B,C)和輸出端(A』,B』,C』)對應相接；其餘一個線圈(74)的一端與所述直流電源(4)的地相聯，另一端與所述直流電壓控制端(2)相聯。
3．根據權利要求1所述的三相鼠籠電動機重載軟起動控制器，其特徵在於所述直流電源(4)為一由可控矽構成的橋式整流電源。
4．根據權利要求1所述的三相鼠籠電動機重載軟起動控制器，其特徵在於所述控制器(6)為一可根據電動機的起動特性對直流電源(4)的輸出電壓按時序分段進行降壓恆值(11)和線性升壓(12)及全壓(13)控制的控制器。
5．根據權利要求1至4所述的任一種三相鼠籠電動機重載軟起動控制器，其特徵在於在所述輸入端(A、B、C)和輸出端(A、B、C)之間還並聯接聯有一受所述控制器(6)所帶的一個延時信號輸出端(62)控制的在電動機啟動完畢後吸合的三相自動開關(KM)；所述直流電源(4)的交流電源輸入端(41,42)經另一可在電動機啟動完畢後與所述三相交流自動開關同步斷開的單相自動開關(ZJ)與交流電源相接。
6．根據權利要求1至4所述的三相鼠籠電動機重載軟起動控制器，其特徵在於在所述輸出端(A』、B』、C』)和所述控制器(6)之間還聯接有一可將所述電動機的電流/電壓信號反饋給所述控制器(6)的電流/電壓檢測裝置(8)，在所述電動機上接有一速度傳感器(9)，其輸出信號與所述控制器(6)相連，構成一閉環控制系統。
專利摘要一種三相鼠籠電動機重載軟起動控制器,包括用於和三相交流電源相聯的輸入端、和三相鼠籠電動機相聯的輸出端,在該輸入端和輸出端之間串接有一由鐵芯和繞於其上的四個獨立線圈構成的可由直流電控制的磁控器,其中所述的三個線圈接在所述輸入端和輸出端之間,另一線圈接在一由一控制器控制輸出的直流電源的輸出端上。本實用新型可根據鼠籠電動機的負載情況(尤其是重載情況)設定起動參數,從而使其既能避免大電流的衝擊、實現安然起動,還可作為調速器使用。
文檔編號H02P1/26GK2456366SQ00268399
公開日2001年10月24日 申請日期2000年12月29日 優先權日2000年12月29日
發明者羅肇喜 申請人:羅肇喜