磁閥式可控電抗器移相自耦降壓軟起動(dòng)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種磁閥式可控電抗器移相自耦降壓軟起動(dòng)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(guò)第四開(kāi)關(guān)連接，且兩個(gè)繞組形成外延三角形移相自耦變壓器結(jié)構(gòu)；三相磁閥式可控電抗器繞組連接有晶閘管。本實(shí)用新型在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的初始階段，通過(guò)移相自耦降壓進(jìn)行軟起動(dòng)；當(dāng)電動(dòng)機(jī)開(kāi)始起動(dòng)，轉(zhuǎn)速接近額定值，軟起動(dòng)方式由移相自耦降壓轉(zhuǎn)變?yōu)榇?lián)可控電抗器降壓軟起動(dòng)方式，并由該起動(dòng)方式過(guò)渡到全壓運(yùn)行。本實(shí)用新型能夠大大降低電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程中電網(wǎng)側(cè)的電流，且完全消除起動(dòng)二次沖擊電流。
【專利說(shuō)明】磁閥式可控電抗器移相自耦降壓軟起動(dòng)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及大功率電機(jī)的起動(dòng)，具體地指一種磁閥式可控電抗器移相自耦降壓軟起動(dòng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]電力系統(tǒng)的主要負(fù)荷之一是三相異步電動(dòng)機(jī)。在工業(yè)生產(chǎn)中，所用電機(jī)的功率很大，直接起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流通常會(huì)達(dá)到額定電流的4?7倍，對(duì)電力系統(tǒng)造成沖擊，導(dǎo)致電網(wǎng)電壓跌落，影響供電系統(tǒng)安全運(yùn)行及周圍負(fù)載正常工作。
[0003]為了避免上述所述的危害，通常對(duì)大功率電機(jī)進(jìn)行降壓軟起動(dòng)，大功率電機(jī)降壓軟起動(dòng)是指在功率超過(guò)數(shù)百千瓦的電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程中，電機(jī)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(wú)級(jí)地上升至全壓，轉(zhuǎn)速由O上升到額定轉(zhuǎn)速。因此，對(duì)大電機(jī)實(shí)施軟起動(dòng)具有十分重要的意義。
[0004]目前，電機(jī)降壓軟起動(dòng)可以分為有級(jí)和無(wú)級(jí)兩類，前者指電機(jī)電壓從低到額定值的過(guò)渡是階躍(分級(jí))上升的，后者指的是電機(jī)電壓從低到額定值的過(guò)渡是平滑、連續(xù)的。傳統(tǒng)的降壓軟起動(dòng)方式包括串固定電抗、串固定電阻、Υ-Δ起動(dòng)、自耦變壓器起動(dòng)、延邊三角形起動(dòng)等方法都是有級(jí)的，這些有級(jí)起動(dòng)的方法在軟起動(dòng)過(guò)程中會(huì)形成二次電流沖擊。無(wú)級(jí)類降壓軟起動(dòng)包括串液阻軟起動(dòng)、晶閘管軟起動(dòng)和可變電抗器軟起動(dòng)，其中，液阻軟起動(dòng)雖然造價(jià)低廉，不產(chǎn)生高次諧波，但裝置體積大，起動(dòng)過(guò)程重復(fù)性差，維護(hù)工作量大，不宜放在易結(jié)冰或顛簸的現(xiàn)場(chǎng)；晶閘管軟起動(dòng)雖然結(jié)構(gòu)緊湊，但可靠性低，高壓產(chǎn)品造價(jià)高，晶閘管斬波在電機(jī)繞組端部形成電壓突變，危害繞組絕緣，所產(chǎn)生的高次諧波嚴(yán)重，不僅污染電網(wǎng)，而且影響電機(jī)起動(dòng)力矩。目前無(wú)級(jí)類降壓軟起動(dòng)裝置的起動(dòng)電流均在3.0?4.0倍左右，以保證電機(jī)足夠的起動(dòng)力矩。當(dāng)電網(wǎng)容量較小時(shí)，或電機(jī)功率很大時(shí)，3.0?4.0倍的起動(dòng)電流仍然會(huì)對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量造成重大影響，不得不選用價(jià)格昂貴的變頻軟起動(dòng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)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(dòng)裝置，本實(shí)用新型能夠大大降低電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程中電網(wǎng)側(cè)的電流，且完全消除起動(dòng)二次沖擊電流。
[0006]實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的采用的技術(shù)方案是一種磁閥式可控電抗器移相自耦降壓軟起動(dòng)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，繞于所述鐵心柱上，所述三相磁閥式可控電抗器繞組通過(guò)第一開(kāi)關(guān)與電源母線連接；
[0009]附加移相繞組，繞于所述鐵心柱上，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(guò)第四開(kāi)關(guān)連接，且兩個(gè)繞組形成外延三角形移相自耦變壓器結(jié)構(gòu)；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(jìn)一步地，上述的磁閥式可控電抗器移相自耦降壓軟起動(dòng)裝置還包括:
[0012]第三開(kāi)關(guān)，連接所述三相磁閥式可控電抗器繞組與電動(dòng)機(jī)；以及
[0013]更進(jìn)一步地，上述的磁閥式可控電抗器移相自耦降壓軟起動(dòng)裝置還包括:
[0014]第二開(kāi)關(guān)，連接所述電源母線與電動(dòng)機(jī)。
[0015]在上述技術(shù)方案中，所述的磁閥式可控電抗器移相自耦降壓軟起動(dòng)方法，還包括:
[0016]開(kāi)關(guān)控制器，分別與所述第一、第二、第三和第四開(kāi)關(guān)連接。
[0017]本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0018]1、在移相自耦降壓進(jìn)行軟起動(dòng)階段，流過(guò)電機(jī)的起動(dòng)電流為3.0?4.0倍，保證可靠起動(dòng)，流過(guò)三相磁閥式可控電抗器繞組和電流電網(wǎng)的起動(dòng)電流僅為1.0?2.0倍，解決了現(xiàn)有無(wú)級(jí)降壓軟起動(dòng)技術(shù)中只能將流過(guò)電網(wǎng)的起動(dòng)電流降低到3.0?4.0倍額定值的問(wèn)題。
[0019]2、從移相自耦降壓軟起動(dòng)階段向串聯(lián)磁閥式可控電抗軟起動(dòng)階段切換時(shí)，電動(dòng)機(jī)端電壓相位和大小保持不變，完全消除二次沖擊電流。
[0020]3、在串聯(lián)可控電抗器的軟起動(dòng)階段，通過(guò)逐步調(diào)節(jié)減小磁閥式可控電抗器的電感值，使得電機(jī)的端電壓逐步升高并接近額定值，當(dāng)電機(jī)端電壓上升到與額定值接近時(shí)(例如到達(dá)額定電壓的95%)，將旁路開(kāi)關(guān)K2閉合，軟起動(dòng)裝置被切除，電機(jī)平穩(wěn)過(guò)渡到全壓(額定)電壓運(yùn)行。
[0021]4、在串聯(lián)磁閥式可控電抗器軟起動(dòng)階段，三角形接線繞組N2可以補(bǔ)償和消除可控電抗器產(chǎn)生的三次諧波。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本實(shí)用新型磁閥式可控電抗器移相自耦降壓軟起動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2為移相自耦降壓起動(dòng)階段等效電路。
[0024]圖3為串聯(lián)磁閥式可控電抗器起動(dòng)階段等效電路。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0026]如圖1所示，磁閥式可控電抗器移相自耦降壓軟起動(dòng)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(jié)構(gòu)。
[0027]三相磁閥式可控電抗器繞組NI通過(guò)第一開(kāi)關(guān)Kl與電源電網(wǎng)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(guò)第四開(kāi)關(guān)K4連接；三相磁閥式可控電抗器繞組NI與電動(dòng)機(jī)的輸入端通過(guò)第三開(kāi)關(guān)K3連接；電動(dòng)機(jī)的輸入端通過(guò)第二開(kāi)關(guān)K2與電源電網(wǎng)連接。本實(shí)用新型還包括開(kāi)關(guān)控制器，開(kāi)關(guān)控制分別與第一、第二、第三和第四開(kāi)關(guān)連接，用于控制上述的四個(gè)開(kāi)關(guān)。本實(shí)施例中第一、第二、第三和第四開(kāi)關(guān)為三相開(kāi)關(guān)，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(lái)控制可控電抗器繞組的直流勵(lì)磁電流，即本實(shí)用新型中，對(duì)控制晶閘管Tl的導(dǎo)通角控制，改變可控電抗器繞組直流電流大小，從而調(diào)節(jié)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(dòng)裝置進(jìn)行軟起動(dòng)的過(guò)程如下:
[0030]電動(dòng)機(jī)起動(dòng)前，通過(guò)開(kāi)關(guān)控制器將上述四個(gè)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。
[0031]當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，首先合上第一開(kāi)關(guān)K1，第三開(kāi)關(guān)K3和第四開(kāi)關(guān)K4，此時(shí)晶閘管Tl不導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)通過(guò)三相磁閥式可控電抗器繞組NI與附加移相繞組N2構(gòu)成的外延三角自耦變壓器降壓起動(dòng)，此時(shí)只有一部分電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流流過(guò)電網(wǎng)。該過(guò)程電動(dòng)機(jī)處于移相自耦降壓軟起階段，通過(guò)三相磁閥式可控電抗器繞組NI與附加移相繞組N2構(gòu)成的外延三角自耦變壓器進(jìn)行適當(dāng)降壓，使流過(guò)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流為3.0?4.0倍，保證可靠起動(dòng)，此時(shí)，由于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(guān)系，流過(guò)三相磁閥式可控電抗器繞組NI和電源電網(wǎng)的起動(dòng)電流僅為1.0?2.0倍。
[0032]在電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過(guò)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(jī)端電壓降低的同時(shí)，變壓器高壓側(cè)流過(guò)電網(wǎng)的電流成比例小于降壓側(cè)電機(jī)電流，這樣，電機(jī)起動(dòng)電流較大，流過(guò)電網(wǎng)的電流較小。例如，堵轉(zhuǎn)電流為6倍的電機(jī)，將電壓降低55%，則電機(jī)起動(dòng)電流為3.3倍，流過(guò)電網(wǎng)的電流為1.8倍左右。
[0033]該過(guò)程解決了現(xiàn)有無(wú)級(jí)降壓軟起動(dòng)技術(shù)中只能將流過(guò)電網(wǎng)的起動(dòng)電流降低到
3.0?4.0倍額定值的技術(shù)問(wèn)題。上述移相自耦降壓起動(dòng)階段，本實(shí)用新型軟起動(dòng)裝置的等效電路如圖2所示。
[0034]當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近額定值，電機(jī)電流降至1.5倍額定值以下時(shí)，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)K4，電機(jī)進(jìn)入串聯(lián)可控電抗器降壓軟起動(dòng)階段。通過(guò)控制晶閘管Tl的導(dǎo)通角，使得電抗器繞組內(nèi)流過(guò)直流電流，使電抗器鐵心磁飽和，電抗值減小，電動(dòng)機(jī)定子端電壓逐步增加。當(dāng)定子電壓與電網(wǎng)電壓差小于某設(shè)定值時(shí)(例如5%額定電壓)，合上開(kāi)關(guān)K2，將本實(shí)用新型軟起動(dòng)裝置旁路，過(guò)渡到電動(dòng)機(jī)全壓運(yùn)行，同時(shí)，斷開(kāi)Kl和K3，本實(shí)用新型軟起動(dòng)裝置與電源電網(wǎng)和電動(dòng)機(jī)隔離，此時(shí)電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)過(guò)程完成。上述串聯(lián)可控電抗器降壓軟起動(dòng)階段，本實(shí)用新型軟起動(dòng)裝置的等效電路如圖3所示，此時(shí)可控電抗器可以為自勵(lì)式或他勵(lì)式可控電抗器，通過(guò)控制晶閘管的導(dǎo)通角，使得電抗器繞組內(nèi)流過(guò)直流電流，使電抗器鐵心磁飽和，電抗值減小，電動(dòng)機(jī)定子端電壓逐步增加。
[0035]當(dāng)本實(shí)用新型軟起動(dòng)裝置在從移相自耦降壓軟起階段向串聯(lián)可控電抗器降壓軟起動(dòng)階段切換時(shí)，電機(jī)端電壓相位和大小保持不變，完全消除二次沖擊。
[0036]當(dāng)電機(jī)接入普通自耦變壓器降壓起動(dòng)時(shí)，電機(jī)端電壓相位與電源電壓相位相同；電機(jī)起動(dòng)后，將電機(jī)與電抗器串聯(lián)接入電網(wǎng)時(shí)，電機(jī)端電壓比電源電壓滯后某個(gè)角度。因此，在切換過(guò)程中，電機(jī)端電壓發(fā)生突變。而本實(shí)用新型采用移相自耦降壓方式，當(dāng)電機(jī)接入移相自耦降壓起動(dòng)時(shí)，電機(jī)端電壓滯后電源電壓，滯后角度取決于移相變壓器設(shè)計(jì)參數(shù)，控制此滯后角度與串電抗器時(shí)電機(jī)端電壓相同，從而保證切換過(guò)程中電機(jī)端電壓保持不變。
[0037]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施方式，還可以通過(guò)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(shù)比可以控制外延三角形結(jié)構(gòu)輸出電壓移相角度，使得此相角與K4斷開(kāi)時(shí)的電機(jī)端電壓的相角相同，以達(dá)到消除二次沖擊的目的。
[0038]本實(shí)用新型僅提供了主回路相應(yīng)的器件及其連接結(jié)構(gòu)，軟起動(dòng)器的控制系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)相同，本實(shí)用新型不做贅述。最后應(yīng)說(shuō)明的是:顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型所作的實(shí)例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之中。
【權(quán)利要求】
1.一種磁閥式可控電抗器移相自耦降壓軟起動(dòng)裝置，其特征在于，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，繞于所述鐵心柱上，所述三相磁閥式可控電抗器繞組通過(guò)第一開(kāi)關(guān)與電源母線連接； 附加移相繞組，繞于所述鐵心柱上，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(guò)第四開(kāi)關(guān)連接，且兩個(gè)繞組形成外延三角形移相自耦變壓器結(jié)構(gòu)；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(jù)權(quán)利要求1所述的磁閥式可控電抗器移相自耦降壓軟起動(dòng)裝置，其特征在于，還包括: 第三開(kāi)關(guān)，連接所述三相磁閥式可控電抗器繞組與電動(dòng)機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁閥式可控電抗器移相自耦降壓軟起動(dòng)裝置，其特征在于，還包括: 第二開(kāi)關(guān)，連接所述電源母線與電動(dòng)機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁閥式可控電抗器移相自耦降壓軟起動(dòng)裝置，其特征在于，還包括: 開(kāi)關(guān)控制器，分別與所述第一、第二、第三和第四開(kāi)關(guān)連接。
【文檔編號(hào)】H02J3/01GK203747701SQ201420035610
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月21日
【發(fā)明者】陳博, 楊明江, 劉亮, 張晨萌 申請(qǐng)人:武漢海奧電氣有限公司