專利名稱：大功率電動機減壓起動與星三角轉(zhuǎn)換運行節(jié)電控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電氣控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是大功率電動機啟動控制器
背景技術(shù)：
在現(xiàn)實生產(chǎn)中，一臺大型機械設(shè)備前后都有數(shù)臺小型機械連環(huán)配套，協(xié)作生產(chǎn)。任何一個環(huán)節(jié)出點問題就不得不間歇性的使主機離合器分離，暫停生產(chǎn)，待排除故障后，又使其結(jié)合恢復生產(chǎn)。一般情況下，每天因間歇性的分離使電動機空載運轉(zhuǎn)時間累加在1——3 小時范圍內(nèi)，更有甚者如木工帶鋸機，它的空載運轉(zhuǎn)時間竟然大于工作時間。但由于老式控制設(shè)備無力節(jié)能，人們也就習以為常了。為了所配套的大功率電動機容易起動和及時應(yīng)對生產(chǎn)過程中的工況變化，大型生產(chǎn)機械在裝備制造過程中都設(shè)計安裝了各種離合器，由人工操作離合器的分離與結(jié)合，以達到切斷與結(jié)合電動機輸出給主機的動力扭矩。但因以前生產(chǎn)的老式起動設(shè)備機電分立控制且無法進行可逆轉(zhuǎn)換運行，從而致使這些在生產(chǎn)過程中用電量已很大的機械設(shè)備在離合器分離后的輕載情況下，電動機仍然得到全壓供電，以很低的功率因數(shù)和效率拉著離合器外殼空轉(zhuǎn)，浪費了大量寶貴能源。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型目的是設(shè)計一種大功率電動機減壓起動與星三角轉(zhuǎn)換運行節(jié)電控制器，以達到節(jié)約電能的目的。具體地說，大功率電動機減壓起動與星三角轉(zhuǎn)換運行節(jié)電控制器，其是包括控制電動機在分離后輕載情況下定子繞組自動變?yōu)閅形接法運轉(zhuǎn)同時離合器結(jié)合時自動恢復為Δ形接法運轉(zhuǎn)全壓供電的控制電路，及與該控制電路中行程開關(guān)連接的行程開關(guān)轉(zhuǎn)換器，且所述的行程開關(guān)轉(zhuǎn)換器包括一個與行程開關(guān)觸桿連接的活動觸頭，該活動觸頭與離合器操縱拉桿相連接。本實用新型針對大型電力拖動機械控碳減排，節(jié)能降耗而試制成功的新一代機電一體化的節(jié)能型電動機啟動控制設(shè)備。它擴大利用設(shè)備上的離合器功能，在其分離后的輕載情況下，把電動機定子繞組自動變?yōu)閅形接法運轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)節(jié)電目的；若要離合器結(jié)合時，又能自動恢復為Δ形接法運轉(zhuǎn)全壓供電，以達到滿負荷輸出動力扭矩。本實用新型伴隨離合器拉桿動作，在離合器分離與結(jié)合時自動進行Y- Δ可逆轉(zhuǎn)換運行，且只能在離合器分離狀態(tài)下進入起動程序，同時具備斷相失壓、過載等保護作用。
圖1為本實用新型控制電路原理圖。器件標記說明閘刀開關(guān)QS，三相交流電Li、L2、L3，熔斷器Fu，小型變壓器Τ，交流接觸器KM、KMY、KM Δ，中間繼電器ΚΑΙ、KA2、KA3，行程開關(guān)SQ，停止按鈕SB1、SB3，起動按鈕 SB2、SB4。圖2為本實用新型外接行程開關(guān)轉(zhuǎn)換器與行程開關(guān)連接示意圖。[0009]圖號說明1-行程開關(guān)SQ常閉觸頭、2-行程開關(guān)SQ常閉觸頭、3_行程開關(guān)SQ常開觸頭、4-行程開關(guān)SQ常開觸頭、5-行程開關(guān)滾輪、6-撥叉板、7-行程開關(guān)轉(zhuǎn)換器外殼、 8-撥叉調(diào)節(jié)桿螺桿、9-并緊螺母、10-撥叉芯軸、11-撥叉活動套、12-主機離合器操縱拉桿、 13-行程開關(guān)殼體。
具體實施方式
圖1、2給出了本大功率電動機減壓起動與星三角轉(zhuǎn)換運行節(jié)電控制器的具體結(jié)構(gòu)，它包括控制電動機在分離后輕載情況下定子繞組自動變?yōu)閅形接法運轉(zhuǎn)同時離合器結(jié)合時自動恢復為Δ形接法運轉(zhuǎn)全壓供電的控制電路，及與該控制電路中行程開關(guān)連接的行程開關(guān)轉(zhuǎn)換器，且所述的行程開關(guān)轉(zhuǎn)換器包括一個與行程開關(guān)觸桿連接的活動觸頭，該活動觸頭與離合器操縱拉桿12相連接。所述活動觸頭安裝在一個滾輪5上，該滾輪側(cè)部裝有撥叉板6，撥叉板6與裝在撥叉芯軸10中的撥叉調(diào)節(jié)螺桿8連接，撥叉芯軸10上裝有撥叉活動套11且撥叉活動套11上端連接在離合器操縱拉桿12上。所述控制電路具有行程開關(guān)，該行程開關(guān)的兩個觸點上分別接有中間繼電器KAl和ΚΑ2，中間繼電器KAl和ΚΑ2分別與兩個交流接觸器KM Δ和KMY連接，兩個交流接觸器KM Δ和KMY連接均與所控制的電動機M連接；同時兩個交流接觸器KM Δ和KMY通過交流接觸器KM與閘刀開關(guān)QS連接；起動按鈕SB2和停止按紐SBl安裝在閘刀開關(guān)QS與交流接觸器KMY之間。根據(jù)電動機設(shè)計制造原理，定子繞組正常運轉(zhuǎn)為Δ形接法的電動機在輕載情況下改為Y形接法后，加在繞組上的電壓可減少到額定電壓的1//T倍(約為219伏)。由于電動機的鐵損近似于電壓平方成正比，所以，降壓供電后，有功損耗就會減小。不但限制了起動電流，而且空載電流也會隨之減小為原來的1/3。大型生產(chǎn)機械所配套的大功率電動機正常運轉(zhuǎn)時其繞組一般都為Δ形接法，利用設(shè)備上的離合器功能，在其分離后的輕載情況下，把電動機定子繞組自動變?yōu)閅形接法運轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)節(jié)電目的；若要離合器結(jié)合時，又能自動恢復為Δ形接法運轉(zhuǎn)全壓供電，以達到滿負荷輸出動力扭矩。工作原理根據(jù)電動機以功率大小而額定電流不同的規(guī)律，該控制器實行按可控功率大小而區(qū)分型號的系列化生產(chǎn)，隨著控制容量的增加，控制器箱體也隨之增大，其產(chǎn)品名稱中最后一個漢字也做出相應(yīng)的變化當控制容量在1330KW范圍時的產(chǎn)品稱為“控制器”；在 40――125KW范圍時的產(chǎn)品稱為“控制箱”；在150――300KW范圍時的產(chǎn)品稱為“控制柜”。 所選用的交流接觸器、電動機綜合保護器、中間繼電器及行程開關(guān)等均為名優(yōu)新產(chǎn)品，其過載能力與電動機額定電流過盈匹配。由于行程開關(guān)SQ用連接線引出安裝在主機控制臺座上，為了安全生產(chǎn)，故在其線路中加裝了一個小型變壓器做為電源，采用36V安全電壓單獨給中間繼電器ΚΑ1、ΚΑ2供電。根據(jù)用戶需要還可在控制器箱體面板上加裝電流、電壓表， 以便直觀的監(jiān)視和計量電動機的運行和能耗狀況。在電機運行的自動保護方面，本控制器在設(shè)計安裝上淘汰了老式欠靈敏且復位速度很慢的熱繼電器，進而采用了新型穿孔式磁感應(yīng)快速復位型綜合保護器，不但提高了生產(chǎn)效率，而且還使電動機起動控制設(shè)備問世50多年來首次在實質(zhì)上具有了快速可靠的缺相自動保護功能。本控制器在操控過程中的電流走向為在離合器分離狀態(tài)下，按下起動按扭SB2 或SB4，L1相線電流通過停止按扭SBl和SB3、又流過交流接觸器KM Δ輔助常閉觸頭；由于控制器在工作過程中以Δ形接法運轉(zhuǎn)為主，為節(jié)約線圈用電把此處設(shè)計為Y形運轉(zhuǎn)時行程開關(guān)先接通中間繼電器KAl的36V電源，吸合后KAl常開觸頭接通，這樣就使控制電流順利進入交流接觸器KMY線圈，此時，控制器內(nèi)3個交流接觸器及中間繼電器ΚΑ3和時間繼電器KT線圈的末端都已并接在一起，且經(jīng)過電機綜合保護器常閉觸頭后于L2相線直通，所以KMY先會立即吸合——主觸頭接通Y點，輔助常開觸頭KMY接通交流接觸器KM線圈并吸合，則它的主觸頭接通3相交流電源，兩個輔助常開觸頭接通串接式自保電路，電動機便在瞬間以Y型連接方式減壓起動并連續(xù)運轉(zhuǎn)起來。當要正式生產(chǎn)時，隨著離合器的結(jié)合，拉桿產(chǎn)生位移后，伴接在它上面的撥叉就會帶動行程開關(guān)切斷中間繼電器KAl線圈電源，釋放后常開觸頭KAl斷開、常閉觸頭KAl接通，常開觸頭KAl的斷開使交流接觸器KMY斷電釋放退出Y點，輔助常閉觸頭KMY恢復通行。為了防止在離合器結(jié)合時電動機以Δ形連接方式滿負荷大電流直接起動，危脅設(shè)備及電網(wǎng)安全，所以交流接觸器KM Δ線圈取電于交流接觸器KM第二自鎖電路輔助常開觸頭的下接點，這時由于KM已處于吸合狀態(tài)，所以常閉觸頭 KAl的接通使控制電流暢通無阻的進入交流接觸器KM Δ線圈并使其立即吸合——主觸頭的接通使定子繞阻瞬間變成Δ形連接方式運轉(zhuǎn)，滿負荷的輸出扭矩了。而中途需要暫停生產(chǎn)時，就要拉開離合器、切斷電動機的動力輸出，但隨著離合器拉桿的收縮及撥叉退回，行程開關(guān)便自動復位到常閉觸頭接通常開觸頭斷開狀態(tài)，使中間繼電器KAl吸合、ΚΑ2釋放。 因KAl常閉頭的斷開使交流接觸器KM Δ主觸頭釋放而退出Δ形接法，KAl常開觸頭的接通又使交流接觸器KMY立即吸合，這樣，電動機便在輕載情況下，又恢復到Y(jié)形連接方式節(jié)能運轉(zhuǎn)。如此反復的控制過程全由行程開關(guān)帶動中間繼電器指揮KM Δ和KMY兩個交流接觸器輪換動作，變換電動機定子繞組的連接方式就可完成，又因為行程開關(guān)的滾輪撥叉伴接在離合器操縱拉桿上，這樣以來，還是按照操作原設(shè)備的方法，在操作離合器的分離與結(jié)合時，也就順便操作了行程開關(guān)SQ兩組觸頭的接通與斷開。為了最大限度的節(jié)約能源，又在交流接觸器KM第一自鎖回路中加裝了時間繼電器ΚΤ，由中間繼電器ΚΑ2控制其線圈的供電，在交流接觸器KM Δ工作時斷電，在交流接觸器KMY工作時接通，可使電動機在無人操作的情況下空載超過設(shè)定時間(10-15秒)自動斷電停轉(zhuǎn)。這樣不僅可以減少長時間空載耗電，而且還可以在萬一行程開關(guān)出現(xiàn)故障時，電動機還以Y形連接方式運轉(zhuǎn)而操作人員在不知道的情況下結(jié)合離合后短時間內(nèi)就可自動斷開電源，保護電動機安全。本實用新型經(jīng)過在空心制磚機組上進行試驗，對其機組主機所配90KW電動機進行減壓起動和生產(chǎn)過程的全程控制，到現(xiàn)在穩(wěn)定運行，實驗表明該新型控制器操作靈活，安全可靠，各項性能都達到了設(shè)計要求，節(jié)能效果卻大大超出設(shè)計預期，使空載電流減少到原來的1/4，在這同一臺電動機上，安裝前實測老式起動設(shè)備控制時的空載電流為50. 3Α，而本新型控制設(shè)備投用后空載電流僅為12. 5Α，同樣在輕載情況下的節(jié)電率高達75%。如果每天按最少空載一小時計算就可節(jié)電37. 8度。加上控制器內(nèi)采取其它措施節(jié)電、扣除停工等因素，僅這一臺電機全年足以突破萬度節(jié)電大關(guān)。使用注意事項1、為了減少電動機接線合至控制器箱體之間的引出線長度和線損電壓降，控制器箱體應(yīng)盡量靠近電動機置放。2、行程開關(guān)轉(zhuǎn)換器用連接線引出后，安裝在主機底座上，撥叉活動套與離合器拉桿伴接，排除間隙后應(yīng)使行程開關(guān)動觸頭在離合器結(jié)合到位之前，產(chǎn)生動作。[0019] 3、為了盡可能多的節(jié)約能源，本控制器除在面板上安裝起動按鈕SB2和停止按紐 SBl外，還可引出外接線，在離合器操縱控制臺上安裝異地起動按扭SB4和停止按紐SB3，以便中途需要及時開?？刂破麟娫?，減少電動機用電時間。
權(quán)利要求1.大功率電動機減壓起動與星三角轉(zhuǎn)換運行節(jié)電控制器，其特征是包括控制電動機在分離后輕載情況下定子繞組自動變?yōu)閅形接法運轉(zhuǎn)同時離合器結(jié)合時自動恢復為Δ形接法運轉(zhuǎn)全壓供電的控制電路，及與該控制電路中行程開關(guān)連接的行程開關(guān)轉(zhuǎn)換器，且所述的行程開關(guān)轉(zhuǎn)換器包括一個與行程開關(guān)觸桿連接的活動觸頭，該活動觸頭與離合器操縱拉桿(12)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率電動機減壓起動與星三角轉(zhuǎn)換運行節(jié)電控制器，其特征是所述活動觸頭安裝在一個滾輪( 上，該滾輪側(cè)部裝有撥叉板(6)，撥叉板(6)與裝在撥叉芯軸(10)中的撥叉調(diào)節(jié)螺桿(8)連接，撥叉芯軸(10)上裝有撥叉活動套(11)且撥叉活動套(11)上端連接在離合器操縱拉桿(1 上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率電動機減壓起動與星三角轉(zhuǎn)換運行節(jié)電控制器，其特征是所述控制電路具有行程開關(guān)，該行程開關(guān)的兩個觸點上分別接有中間繼電器KAl和 KA2，中間繼電器KAl和KA2分別與兩個交流接觸器KM Δ和KMY連接，兩個交流接觸器KM Δ 和KMY連接均與所控制的電動機M連接；同時兩個交流接觸器KM Δ和KMY通過交流接觸器KM與閘刀開關(guān)QS連接；起動按鈕SB2和停止按紐SBl安裝在閘刀開關(guān)QS與交流接觸器 KMY之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大功率電動機減壓起動與星三角轉(zhuǎn)換運行節(jié)電控制器，其特征是所述控制電路在交流接觸器KM第一自鎖回路中加裝了時間繼電器ΚΤ，并由中間繼電器ΚΑ2控制其線圈的供電，在交流接觸器KM Δ工作時斷電，在交流接觸器KMY工作時接通。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的大功率電動機減壓起動與星三角轉(zhuǎn)換運行節(jié)電控制器， 其特征是所述控制電路中采用一個小型變壓器做為電源，并用36V安全電壓單獨給中間繼電器ΚΑ1、ΚΑ2供電。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的大功率電動機減壓起動與星三角轉(zhuǎn)換運行節(jié)電控制器，其特征是所述控制電路中還加裝電流、電壓表。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的大功率電動機減壓起動與星三角轉(zhuǎn)換運行節(jié)電控制器，其特征是所述控制電路中在離合器操縱控制臺上安裝異地起動按扭SB4和停止按紐SB3，異地起動按扭SB4和停止按紐SB3連接在起動按鈕SB2和停止按紐SBl的引出外接線上。
專利摘要大功率電動機減壓起動與星三角轉(zhuǎn)換運行節(jié)電控制器，其是包括控制電動機在分離后輕載情況下定子繞組自動變?yōu)閅形接法運轉(zhuǎn)同時離合器結(jié)合時自動恢復為△形接法運轉(zhuǎn)全壓供電的控制電路，及與該控制電路中行程開關(guān)連接的行程開關(guān)轉(zhuǎn)換器，且所述的行程開關(guān)轉(zhuǎn)換器包括一個與行程開關(guān)觸桿連接的活動觸頭，該活動觸頭與離合器操縱拉桿相連接。本實用新型伴隨離合器拉桿動作，在離合器分離與結(jié)合時自動進行Y-△可逆轉(zhuǎn)換運行，且只能在離合器分離狀態(tài)下進入起動程序，同時具備斷相失壓、過載等保護作用。
文檔編號H02P1/32GK202085114SQ201120202769
公開日2011年12月21日 申請日期2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月10日
發(fā)明者任旭華 申請人:任旭華