專(zhuān)利名稱(chēng)：一種帶循環(huán)冷卻系統(tǒng)的高壓交流電動(dòng)機(jī)降壓液阻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高壓交流電動(dòng)機(jī)降壓液阻裝置，特別是一種可在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的高壓交流電動(dòng)機(jī)降壓電阻裝置，用于高壓交流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)或調(diào)壓調(diào)速運(yùn)行。屬于鼠籠或同步高壓大功率電動(dòng)機(jī)降壓運(yùn)行控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
公知的高壓交流電動(dòng)機(jī)液態(tài)軟起動(dòng)裝置大都由電液箱、電液箱中的導(dǎo)電液、處于導(dǎo)電液中的電極對(duì)構(gòu)成。其中，電極對(duì)可以是兩個(gè)定電極，也可以是動(dòng)、定電極，動(dòng)電極與所設(shè)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相聯(lián)接。液態(tài)軟起動(dòng)裝置與高壓交流電動(dòng)機(jī)配合使用時(shí)，通常有兩種聯(lián)接方式。一種是與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路相聯(lián)接，起動(dòng)過(guò)程中既可限制起動(dòng)電流，又可增大電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，原理上則屬于改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率控制，不屬于降壓起動(dòng)調(diào)速方式，只能用于繞線式電動(dòng)機(jī)；另一種是與電動(dòng)機(jī)定子回路相聯(lián)接，由于液態(tài)電阻串在電動(dòng)機(jī)定子回路，從而降低電動(dòng)機(jī)定子端的端電壓，屬于降壓方式，用于鼠籠或同步電動(dòng)機(jī)。兩者都存在液體電阻起動(dòng)時(shí)散熱困難的問(wèn)題，連續(xù)起動(dòng)升溫高，而后者由于起動(dòng)時(shí)承受的電壓高且電流為電機(jī)額定電流的三倍左右，需要更大的熱容量，因而體積大，且負(fù)載較重，起動(dòng)時(shí)間稍長(zhǎng)，極易出現(xiàn)開(kāi)鍋現(xiàn)象，這樣，連續(xù)起動(dòng)的次數(shù)要受到限制，且由于單次起動(dòng)溫升較大，改變了液體電阻的參數(shù)，而絕緣的電液箱散熱相當(dāng)慢，連續(xù)起動(dòng)時(shí)起動(dòng)性能常發(fā)生較大改變；另外，從安全和穩(wěn)定的角度考慮，勢(shì)必要增大電液箱的體積，考慮足夠的設(shè)計(jì)冗余，最終導(dǎo)致產(chǎn)品柜體更大，由此還會(huì)帶來(lái)一系列如制造場(chǎng)地、搬移、運(yùn)輸、安裝、維護(hù)等問(wèn)題，影響產(chǎn)品的推廣應(yīng)用。
液態(tài)軟起動(dòng)裝置與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路聯(lián)接屬于改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率調(diào)節(jié)，不會(huì)改變電動(dòng)機(jī)定子電壓，也不與定子電壓發(fā)生直接電連接，由于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路感應(yīng)電勢(shì)很低，且三相之間只需有很小的工作電阻并聯(lián)即可，三相之間以及三相對(duì)地之間的絕緣要求都很低，三相電液可以一起循環(huán)，導(dǎo)電液循環(huán)冷卻時(shí)工作中不會(huì)造成對(duì)地的不安全電壓產(chǎn)生，循環(huán)用冷卻介質(zhì)可用一般的潔凈水即可，管路及循環(huán)介質(zhì)的熱交換均不會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)電位，安全問(wèn)題較易解決。而液態(tài)軟起動(dòng)裝置與電動(dòng)機(jī)定子回路聯(lián)接，屬于降壓類(lèi)軟起動(dòng)裝置，存在定子回路工頻高電壓、大電流的問(wèn)題，工程應(yīng)用上不僅可能存在因?yàn)槠饎?dòng)時(shí)間長(zhǎng)，電液升溫加劇甚至開(kāi)鍋、水濺現(xiàn)象，同時(shí)還可能存在電極因?yàn)榫植慷虝r(shí)溫度過(guò)高而損壞的現(xiàn)象。也是因?yàn)楦唠妷骸⒋箅娏鞯脑?，電壓可能通過(guò)循環(huán)電液、冷卻介質(zhì)形成爬電，影響設(shè)備安全，且工作溫度上升還有時(shí)間短、熱量大的特點(diǎn)，因而價(jià)廉物美的冷卻方式遲遲沒(méi)能解決掉。采用電液循環(huán)冷卻既涉及三相供電電阻之間的相互絕緣，還涉及循環(huán)設(shè)備對(duì)外安全問(wèn)題，這在工程應(yīng)用中一直以來(lái)是個(gè)空白。沒(méi)有得到解決和應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述問(wèn)題而提供一種散熱性能好、安全可靠、適用范圍更廣的帶循環(huán)冷卻系統(tǒng)的降壓液阻裝置，適用于鼠籠或同步高壓交流電動(dòng)機(jī)。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種帶循環(huán)冷卻系統(tǒng)的高壓交流電動(dòng)機(jī)降壓液阻裝置，包括殼體，設(shè)置在殼體內(nèi)的、至少三個(gè)相互分離的電液箱，電液箱中的導(dǎo)電液，處于導(dǎo)電液中的電極對(duì)。其特征還包括由循環(huán)泵、管路、熱交換器、冷卻器、冷卻介質(zhì)組成的強(qiáng)制循環(huán)冷卻系統(tǒng)，該循環(huán)冷卻系統(tǒng)的管路入口和管路出口與電液箱聯(lián)接。電極對(duì)中的一極通過(guò)電極臂與被控設(shè)備的高壓電源端相聯(lián)。循環(huán)冷卻系統(tǒng)與殼體之間設(shè)有絕緣層。
本發(fā)明技術(shù)解決方案中所述的管路入口和管路出口可以相對(duì)設(shè)置在電極對(duì)之間液阻區(qū)的兩側(cè)。
本發(fā)明技術(shù)解決方案中所述的各相互分離的電液箱的循環(huán)冷卻系統(tǒng)可以是各自獨(dú)立的。
本發(fā)明技術(shù)解決方案中所述的各獨(dú)立循環(huán)冷卻系統(tǒng)的控制電源可以直接與同相序的隔離變壓器聯(lián)接。
本發(fā)明技術(shù)解決方案中所述的熱交換器可以由相互獨(dú)立的導(dǎo)電液通道和冷卻介質(zhì)通道組成，冷卻介質(zhì)為空氣或者絕緣油。
本發(fā)明技術(shù)解決方案中所述的與電液箱聯(lián)接的管路入口和管路出口可以是從電液箱的上面插入的。
本發(fā)明技術(shù)解決方案中所述的與電液箱聯(lián)接的管路入口和管路出口還可以是從電液箱的側(cè)面穿入的。
本發(fā)明技術(shù)解決方案中所述的電極對(duì)與其之間的導(dǎo)電液組成降壓液阻，降壓液阻連接有改變其阻值的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明由于采用帶循環(huán)冷卻系統(tǒng)的高壓交流電動(dòng)機(jī)降壓液態(tài)電阻裝置，即將電極對(duì)中的一極通過(guò)電極臂與被控設(shè)備的高壓電源端相聯(lián)形成降壓回路，由于循環(huán)冷卻，使電液的溫度在一定時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定；且由于能較快地散熱，從而保證了工況需要連續(xù)起動(dòng)與運(yùn)行性能的穩(wěn)定，并有可能在一定時(shí)間內(nèi)滿足工藝要求使電動(dòng)機(jī)降壓運(yùn)行，可以大大減少電液箱的體積從而提高電液箱的安全性。
本發(fā)明由于將與電液箱聯(lián)接的管路入口和管路出口相對(duì)設(shè)置在電極對(duì)之間液阻區(qū)的兩側(cè)，可使液阻區(qū)的導(dǎo)電液在循環(huán)過(guò)程中較為平穩(wěn)，熱交換效率高，對(duì)液阻影響小，對(duì)起動(dòng)性能沒(méi)有影響，同時(shí)使電液循環(huán)入口、出口的電液保持在同一電位上，安全性能大大提高。
本發(fā)明由于在循環(huán)冷卻系統(tǒng)與殼體之間設(shè)有絕緣層，因而可使殼體不帶電，避免了高壓導(dǎo)電液在循環(huán)冷卻過(guò)程中的不安全隱患。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有更穩(wěn)定的起動(dòng)性能，且可采用循環(huán)冷卻系統(tǒng)，解決了液阻接高壓電源端所存在的不安全問(wèn)題，使導(dǎo)電液散熱與安全的矛盾得到解決，并且還可相應(yīng)減小電液箱的體積，從而使整個(gè)產(chǎn)品體積減小，可連續(xù)運(yùn)行性能增強(qiáng)，即使負(fù)載較重起動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，也能穩(wěn)定運(yùn)行。解決了工程應(yīng)用中人們長(zhǎng)期想解決而沒(méi)有解決的問(wèn)題，因而達(dá)到了本發(fā)明的目的。本發(fā)明主要用于鼠籠或同步高壓交流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)或調(diào)壓調(diào)速運(yùn)行。
本發(fā)明由于各相互分離的電液箱采用各自獨(dú)立的循環(huán)冷卻系統(tǒng)，因而可減少各電液箱之間的相互影響，使各電液箱散熱效果更好，同時(shí)也更加安全可靠。
本發(fā)明由于各獨(dú)立循環(huán)冷卻系統(tǒng)的控制電源采用同相序的高壓隔離變壓器電源，避免了各相電壓之間的電滲透和可能的短路現(xiàn)象發(fā)生，因而可使各液阻與其相應(yīng)的循環(huán)冷卻系統(tǒng)更加匹配、同步，動(dòng)作協(xié)調(diào)一致，保證低壓控制電源的安全從而提高系統(tǒng)安全可靠性。
本發(fā)明由于將熱交換器采用相互獨(dú)立的導(dǎo)電液通道和冷卻介質(zhì)通道，因而可使各相冷卻器系統(tǒng)不因?qū)щ娨号c冷卻介質(zhì)帶電而影響三相供電電源安全，使整個(gè)產(chǎn)品更安全。
本發(fā)明由于將與電液箱聯(lián)接的管路從電液箱的側(cè)面穿入或上面插入到電極對(duì)的兩側(cè)，因而可使降壓液體電阻工作區(qū)的電液熱量盡快得到循環(huán)冷卻，并充分利用整個(gè)電液箱的熱容量，很好地控制工作區(qū)電液因?yàn)楣ぷ鲿r(shí)需產(chǎn)生大量熱量導(dǎo)致的快速升溫，并可保護(hù)電機(jī)。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是管路從電液箱上面插入的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是管路從電液箱側(cè)面穿入的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是發(fā)明的一種主接線方式的電路圖；圖5是發(fā)明的另一種主接線方式的電路圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1、圖2、圖3所示。電液箱21為三個(gè)相互分離的電液箱，設(shè)置在殼體10內(nèi)。電極對(duì)22、23處于導(dǎo)電液40中，上電極22為動(dòng)電極，通過(guò)動(dòng)電極臂37與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)18、減速機(jī)12聯(lián)接，減速機(jī)12外設(shè)有減速機(jī)護(hù)罩13；下電極23為定電極，通過(guò)電極支架24固定在電液箱21的下部。圖示由減速機(jī)12、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)18、導(dǎo)軌17、連接排19及電極22組成調(diào)節(jié)液阻的傳動(dòng)系統(tǒng)，采用動(dòng)、定電極組合的方式可以起到很方便調(diào)節(jié)電液初始阻值或起動(dòng)調(diào)速過(guò)程中改變電液阻值的作用。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)18為常規(guī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，圖示傳動(dòng)機(jī)構(gòu)18采用絲桿和升降架式，通過(guò)絕緣柱與連接排19及電極臂37相連后改變液阻值。也可以采用其它傳動(dòng)及連接方式，如上述的兩電極均為固定電極，以方便進(jìn)出接線，利用中間再采用一過(guò)渡板與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相連的方式改變液阻，通過(guò)調(diào)節(jié)過(guò)渡板的方位調(diào)節(jié)兩固定電極之間形成電阻的電距離或正對(duì)截面，達(dá)到調(diào)節(jié)其阻值的目的。循環(huán)泵30、熱交換器5、兩通閥29、三通閥26、28、流量計(jì)11、熱出口6、熱進(jìn)口8、管路38構(gòu)成電液循環(huán)系統(tǒng)。各電液箱21采用各自的電液循環(huán)系統(tǒng)，也可以采用同一的電液循環(huán)系統(tǒng)。冷卻塔2、冷卻介質(zhì)1、兩通閥32、35、過(guò)濾器34、強(qiáng)制推動(dòng)裝置33、壓力表3、流量計(jì)31、冷進(jìn)口4、冷出口7、管路39構(gòu)成冷卻系統(tǒng)，冷卻介質(zhì)采用空氣或絕緣油，這樣可以使冷卻系統(tǒng)的成本最低且方便地隔離熱介質(zhì)循環(huán)可能的電滲透，保證人身安全。殼體10與循環(huán)冷卻系統(tǒng)之間設(shè)有絕緣層9，循環(huán)冷卻系統(tǒng)部分可能與高壓電相連通的部件如熱交換器5、循環(huán)泵30等安裝在絕緣層9上，絕緣層9另安裝固定在殼體10上，這樣使殼體10與循環(huán)冷卻系統(tǒng)之間形成充分的電氣安全距離，保證外殼安全。主電機(jī)M的定子15與電極23的引出臂36聯(lián)接。電液箱21上設(shè)有絕緣柱16，用來(lái)固定電極23的引出臂36，并使接線方便，電極臂37上端設(shè)有連接排19，用于固定電極22。殼體10內(nèi)設(shè)有導(dǎo)軌17，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)18可運(yùn)行在其限定的范圍之間，電液箱21上部設(shè)有液位探測(cè)器20及液溫檢測(cè)。主電機(jī)轉(zhuǎn)子14不與外部聯(lián)接。
由于本實(shí)施例采用如圖5所示的一次接線方式，可使定電極23通過(guò)電極臂36與主電機(jī)定子15相連，主電機(jī)定子15的另外三端與高壓電源U、V、W三相相聯(lián)；使降壓液阻RS2接在星型接法的電動(dòng)機(jī)定子的星點(diǎn)端，從而使電極22可以通過(guò)連接排19短接，然后與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)18絕緣聯(lián)接后可方便地改變電極22的位置。這樣定電極23經(jīng)電極支架24固定在電液箱21的底部，并經(jīng)電極臂36與主電機(jī)定子15聯(lián)接。動(dòng)電極22經(jīng)電極臂37與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)18聯(lián)接。定電極23、動(dòng)電極22構(gòu)成電極對(duì)22、23，并與其之間的導(dǎo)電液40形成降壓液阻RS2。
如圖2所示管路入口25與管路出口27從電液箱21上方插入，對(duì)稱(chēng)分布在電極對(duì)22、23之間形成的液阻區(qū)的兩側(cè)。管路入口25上均勻設(shè)有導(dǎo)電液出孔；管路出口27上均勻設(shè)有導(dǎo)電液入孔。這樣可以使在起動(dòng)過(guò)程中降壓液阻RS2形成的熱量迅速通過(guò)管路出口引出，經(jīng)過(guò)上述形成的循環(huán)管路輸送到熱交換器5，使熱電液在熱交換器5內(nèi)與另成通路的冷卻介質(zhì)管路迅速進(jìn)行熱交換，冷卻后通過(guò)熱出口6流出循環(huán)回送到管路入口25，并進(jìn)入工作區(qū)，從而保證降壓液阻RS2工作區(qū)的電液熱量盡快控制。由于循環(huán)的壓力，進(jìn)、出管路均勻布置在降壓液阻RS2工作區(qū)還可以使整個(gè)電液箱的電液有效地得到攪拌，使工作區(qū)電液與非工作區(qū)電液熱量得到很好的流動(dòng)，有效避免局部溫升，同時(shí)還有利于進(jìn)出口電液趨于同一電位，有利于系統(tǒng)安全。管路入口25、管路出口27采用絕緣材料制成。
圖3中與圖2所示不同的是，管路入口41和管路出口42從電液箱21側(cè)面穿入。其中，管路入口41從電液箱21的上部穿入，管路出口42從電液箱21的中下部穿入，其優(yōu)點(diǎn)是可減小循環(huán)強(qiáng)制泵30的抽力。
本發(fā)明的一種主接線方式如圖4所示。降壓液阻RS1經(jīng)主控開(kāi)關(guān)KM1、QF2、隔離開(kāi)關(guān)QS1聯(lián)接到主電機(jī)M定子回路與高壓電源之間，全壓運(yùn)行時(shí)通過(guò)開(kāi)關(guān)QF1工作，開(kāi)關(guān)KM1、QF2斷開(kāi)而切除降壓液阻設(shè)備，使之形成降壓類(lèi)高壓交流電動(dòng)機(jī)降壓液態(tài)電阻裝置。
本發(fā)明的另一種主接線方式如圖5所示。降壓液阻RS2還可以聯(lián)接到主電機(jī)M定子回路星型接法的星點(diǎn)端，電機(jī)定子線圈的另一端通過(guò)主控開(kāi)關(guān)1QF、隔離開(kāi)關(guān)QS1聯(lián)接到高壓電源U、V、W上，使之形成降壓類(lèi)高壓交流電動(dòng)機(jī)降壓液態(tài)電阻裝置。降壓液阻RS2通過(guò)電動(dòng)機(jī)的定子線圈接入高壓電源，全壓運(yùn)行時(shí)通過(guò)開(kāi)關(guān)2QF工作短接星點(diǎn)，切除降壓液阻設(shè)備。
本發(fā)明的電液循環(huán)系統(tǒng)的控制電源可以直接從高壓電源U、V、W下引出，如圖4或5的隔離開(kāi)關(guān)QS1下端引出，經(jīng)隔離變壓器TC變換為相應(yīng)低壓控制電后控制循環(huán)泵，使不會(huì)因可能的電液循環(huán)引起的電滲透通過(guò)循環(huán)必要的控制電源滲入污染其它低壓操作控制電源，導(dǎo)致可能的不安全隱患。
權(quán)利要求
1.一種帶循環(huán)冷卻系統(tǒng)的高壓交流電動(dòng)機(jī)降壓液阻裝置，包括殼體(10)，設(shè)置在殼體(10)內(nèi)的、至少三個(gè)相互分離的電液箱(21)，電液箱(21)中的導(dǎo)電液(40)，處于導(dǎo)電液(40)中的電極對(duì)(22、23)，其特征是還包括由循環(huán)泵(30)、管路(38、39)、熱交換器(5)、冷卻介質(zhì)(1)組成的強(qiáng)制循環(huán)冷卻系統(tǒng)，該循環(huán)冷卻系統(tǒng)的管路入口(25、36)和管路出口(27、42)與電液箱(21)聯(lián)接；電極對(duì)(22、23)中的一極(23)通過(guò)電極臂(36)與被控設(shè)備的高壓電源端(1QF)相聯(lián)；循環(huán)冷卻系統(tǒng)與殼體(10)之間設(shè)有絕緣層(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶循環(huán)冷卻系統(tǒng)的高壓交流電動(dòng)機(jī)降壓液阻裝置，其特征是所述的管路入口(25、36)和管路出口(27、42)相對(duì)設(shè)置在電極對(duì)(22、23)之間液阻區(qū)的兩側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種帶循環(huán)冷卻系統(tǒng)的高壓交流電動(dòng)機(jī)降壓液阻裝置，其特征是所述的各相互分離的電液箱(21)的循環(huán)冷卻系統(tǒng)是各自獨(dú)立的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種帶循環(huán)冷卻系統(tǒng)的高壓交流電動(dòng)機(jī)降壓液阻裝置，其特征是所述的各獨(dú)立循環(huán)冷卻系統(tǒng)的控制電源直接與同相序的隔離變壓器(TC)聯(lián)接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種帶循環(huán)冷卻系統(tǒng)的高壓交流電動(dòng)機(jī)降壓液阻裝置，其特征是所述的熱交換器(5)由相互獨(dú)立的導(dǎo)電液通道和冷卻介質(zhì)通道組成，冷卻介質(zhì)(1)為空氣或者絕緣油。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種帶循環(huán)冷卻系統(tǒng)的高壓交流電動(dòng)機(jī)降壓液阻裝置，其特征是所述的與電液箱(21)聯(lián)接的管路入口(25)和管路出口(27)是從電液箱(21)的上面插入的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種帶循環(huán)冷卻系統(tǒng)的高壓交流電動(dòng)機(jī)降壓液阻裝置，其特征是所述的與電液箱(21)聯(lián)接的管路入口(41)和管路出口(42)是從電液箱(21)的側(cè)面穿入的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種帶循環(huán)冷卻系統(tǒng)的高壓交流電動(dòng)機(jī)降壓液阻裝置，其特征是所述的電極對(duì)(22、23)與其之間的導(dǎo)電液(40)組成降壓液阻(RS1、RS2)，降壓液阻(RS1、RS2)連接有改變其阻值的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(18)。
全文摘要
一種帶循環(huán)冷卻系統(tǒng)的高壓交流電動(dòng)機(jī)降壓液阻裝置。屬于鼠籠或同步高壓大功率電動(dòng)機(jī)降壓運(yùn)行控制技術(shù)領(lǐng)域。主要是解決在液體電阻起動(dòng)時(shí)散熱困難易出現(xiàn)開(kāi)鍋現(xiàn)象導(dǎo)致起動(dòng)性能異常和不能在工程應(yīng)用中使用冷卻系統(tǒng)的問(wèn)題。它的主要特征是包括殼體，設(shè)置在殼體內(nèi)的、至少三個(gè)相互分離的電液箱，電液箱中的導(dǎo)電液，處于導(dǎo)電液中的電極對(duì)，以及由循環(huán)泵、管路、熱交換器、冷卻介質(zhì)組成的強(qiáng)制循環(huán)冷卻系統(tǒng)，該循環(huán)冷卻系統(tǒng)的管路入口和管路出口與電液箱聯(lián)接；電極對(duì)中的一極通過(guò)電極臂與被控設(shè)備的高壓電源端相聯(lián)；循環(huán)冷卻系統(tǒng)與殼體之間設(shè)有絕緣層。主要用于鼠籠或同步高壓交流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)或調(diào)壓調(diào)速運(yùn)行。
文檔編號(hào)H02P1/26GK1658491SQ20041001275
公開(kāi)日2005年8月24日 申請(qǐng)日期2004年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月21日
發(fā)明者孫玉鴻, 陳建國(guó) 申請(qǐng)人:湖北追日電氣設(shè)備有限公司