一種異步電動機低頻重載軟啟動裝置的制作方法

本實用新型涉及電動機軟啟動裝置，具體涉及一種異步電動機低頻重載軟啟動裝置。

背景技術：
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電動機作為實現電能與機械能相互轉化的基本裝置，在工業中有著相當廣泛的應用，特別是異步電動機，其中對于容量比較大的電動機來說，其啟動方法主要包括直接啟動、降壓啟動和變頻啟動三種方式：

對于直接啟動方式，會產生很大的啟動電流沖擊，在電動機空載啟動狀態下，啟動電流可以達到電動機額定電流的6倍左右，在電動機帶負載啟動狀態下，啟動電流可以達到電動機額定電流的10倍左右，過大的啟動電流，會對電動機本身以及電動機所在電網造成很大的沖擊，不僅會使電動機繞組劇烈發熱，降低繞組的絕緣性，影響電動機的使用壽命，而且可能產生較大的電網壓降，影響并聯在電網上其他用電設備的正常運行。

對于降壓啟動方式，由于啟動初期電動機所加電壓低，因此使電動機的啟動轉矩變小，從而導致電動機啟動過程中不能帶重載啟動。

對于變頻器啟動方式，不僅控制方式復雜，可靠性低，而且變頻器價格昂貴，設備成本高。

針對上述問題，研究開發了一種電動機重載軟啟動方式，不僅不會產生很大的啟動電流沖擊，而且啟動轉矩大，控制方式簡單，可靠性高，設備成本低。

技術實現要素：
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針對以上缺點和不足，本實用新型設計了一種異步電動機低頻重載軟啟動裝置，通過改變電動機的端電壓和頻率，使電動機具有更小的啟動電流和更大的啟動轉矩，使本實用新型低頻重載軟啟動裝置同時具有啟動電流小，啟動轉矩大，同時控制方式簡單，可靠性高，設備成本低的技術優勢。

本實用新型采用的技術方案在于：

一種異步電動機低頻重載軟啟動裝置，包括：三相反并聯晶閘管閥組、晶閘管閥組觸發電路、光纖隔離、控制器、觸摸屏、電壓互感器、電流互感器、第一接觸器KM1、第二接觸器KM2和濾波器，所述三相反并聯晶閘管閥組與第一接觸器KM1串聯后，再與第二接觸器KM2并聯，形成的并聯電路一端連接控制電機M，另一端連接電流互感器；所述電壓互感器和電流互感器分別用于測量電壓和電流，并將測量結果輸入到控制器的輸入端；所述控制器、光纖隔離、晶閘管閥組觸發電路和三相反并聯晶閘管閥組依次連接；控制器的一個輸出端連接濾波器，一個輸入輸出端連接觸摸屏。

優選地，所述晶閘管閥組觸發電路使用光控晶閘管觸發方式，光纖接收部分與限流電阻Rc連接后與擊穿二極管BOD(Break Over Diode)并聯，擊穿二極管BOD與晶閘管的陽極A和門極(控制端)G并聯，晶閘管的門極(控制端)G與陰極K和電阻Rn并聯，電阻Rs和電容Cs串聯后與電阻Rb并聯，形成的并聯電路與晶閘管的陽極A和陰極K并聯。

優選地，所述濾波器為LC串聯濾波。

優選地，所述控制器為PLC控制器。

有益效果：

第一、由于本實用新型采用了三相反并聯晶閘管閥組與第一接觸器KM1串聯后，再與第二接觸器KM2并聯，形成的并聯電路一端連接控制電機M，另一端連接電流互感器；所述電壓互感器和電流互感器分別用于測量電壓和電流，并將測量結果輸入到控制器的輸入端；所述控制器、光纖隔離、晶閘管閥組觸發電路和三相反并聯晶閘管閥組依次連接；控制器的一個輸出端連接濾波器，一個輸入輸出端連接觸摸屏的結構。能夠在降低電壓的同時也降低電壓的頻率，達到了限制電動機的啟動電流的同時增大了電動機的啟動轉矩，滿足了電動機的重載啟動需求，并保持了電網的穩定性。

第二、本實用新型裝置與變頻器相比，價格經濟實惠，結構簡單。

第三、本實用新型加入了濾波器，通過調節濾波器中L和C的值，有效的消除電網中的諧波。更加利于電動機的運行。

附圖說明：

圖1為本實用新型的電路連接圖；

圖2為光控晶閘管觸發方式電路連接圖；

圖3為三相反并聯晶閘管閥組基本結構圖；

圖中：1電流互感器、2電壓互感器、3三相反并聯晶閘管閥組、4晶閘管閥組觸發電路、5光纖隔離、6控制器、7觸摸屏、8濾波器、9光纖接收器。

具體實施方式：

實施例一：

如圖1所示，一種異步電動機低頻重載軟啟動裝置，包括：三相反并聯晶閘管閥組3、晶閘管閥組觸發電路4、光纖隔離5、控制器6、觸摸屏7、電壓互感器2、電流互感器1、第一接觸器KM1、第二接觸器KM2和濾波器8，所述三相反并聯晶閘管閥組3與第一接觸器KM1串聯后，再與第二接觸器KM2并聯，形成的并聯電路一端連接控制電機M，另一端連接電流互感器1；所述電壓互感器2和電流互感器1分別用于測量電壓和電流，并將測量結果輸入到控制器6的輸入端，所述控制器6為PLC控制器；所述控制器6、光纖隔離5、晶閘管閥組觸發電路4和三相反并聯晶閘管閥組3依次連接；控制器的一個輸出端連接濾波器8，一個輸入輸出端連接觸摸屏7，所述濾波器8為LC串聯濾波器，LC串聯濾波器通過調節電感L和電容C的參數值來消除電網中的主要諧波，使電動機更好的運行，具有結構簡單、成本低廉、運行可靠性較高、運行費用較低等優點。

為在限制啟動電流的同時提高啟動轉矩，則必須在降壓的同時降低啟動電壓的頻率。由于晶閘管構成的軟啟動器的結構相對特殊，其不具有變頻器的整流和逆變部分，所以采用離散變頻技術，離散頻率的選取原則是在提供足夠大的啟動轉矩和相對小的啟動電流的同時使離散變頻的時間變短，通過對離散頻率的相序和選取進行了具體分析，為系統選取了十六分頻作為最高的離散頻率，四分頻為最低的頻率。

如圖3所示，a、b、c為電網電壓的輸入端，A、B、C三相為晶閘管調壓電路的輸出端，M為軟啟動控制所控制的異步電動機，V_T1、V_T2、V_T3、V_T4、V_T5、V_T6為晶閘管。

實施例二

如圖2所示，與實施例一不同之處在于，所述晶閘管閥組觸發電路4采用光控晶閘管觸發方式，采用光控式晶閘管觸發方式，可替代光纖部分而不需要改變其他結構，具有結構簡單操作方便的特點。所述光控晶閘管觸發連接方式為：光纖接收部分與限流電阻Rc串聯后與擊穿二極管BOD(Break Over Diode)并聯，BOD與晶閘管的陽極A和門極(控制端)G并聯，晶閘管的門極(控制端)G與陰極K和電阻Rn并聯，電阻Rs和電容Cs串聯后與電阻Rb并聯，形成的并聯電路與晶閘管的陽極A和陰極K并聯。

其中光纖接收部分與光纖接收器的9輸出端和電阻R1連接后與晶閘管的陽極A和門極(控制端)G并聯，電阻R2和晶閘管的陰極K連接，晶閘管的陽極A和限流電阻Rc連接，限流電阻和晶閘管的陽極A連接后與光纖接收器9的輸入端連接。

工作過程：

電源線與隔離開關QS連接，隔離開關QS與斷路器QF連接，斷路器QF與熔斷器FU連接，熔斷器FU連接電流互感器1。第一接觸器KM1與電機連接，在電動機需要進行軟啟動時,先手動閉合隔離開關QS、斷路器QF，給裝置中的控制器6等電器上電。通過與觸摸屏7連接的控制器6去控制與三相反并聯晶閘管閥組3串聯的第一接觸器KM1吸合,同時控制器6通過檢測到的三相電壓的過零信號作為給定觸發角的基準來觸發晶閘管，按照程序預定的方式來控制啟動過程中電動機所獲得的電壓和頻率的大小。在啟動時，使電動機所加電壓降低的同時也改變頻率。達到了有效限制啟動電流的同時，提高了電動機啟動時的轉矩。當啟動時間或者晶閘管的觸發角小于或者等于程序設置的閥值時，輸出控制信號使第二接觸器KM2吸合并且使第一接觸器KM1斷開，電動機便可以并網運行。

在閉合第一接觸器KM1時，同時控制器6會根據接收到的電壓電流信號調節濾波器8中電感L和電容C的參數值來消除電網中的主要諧波，使電動機更好的運行。在啟動結束后仍然通過控制器6來調節濾波器8的相關參數值來消除電網中的有害諧波，在運行過程中通過對電流和電壓進行采樣并進行相關計算，就可以在運行過程中實現對電動機的保護。