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低压交流电动机的全压直接启动装置及其启动方法

阅读：1017发布：2020-07-28

专利汇可以提供低压交流电动机的全压直接启动装置及其启动方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种低压交流电动机的全压直接启动装置及其启动方法，包括互感器（1）、自动调节参数无功补偿控制器（2）、抗谐形智能电容器（3）、时间继电器KT1、电动机A（4），互感器（1）与自动调节参数无功补偿控制器（2）串联，自动调节参数无功补偿控制器（2）与抗谐形智能电容器（3）串联，自动调节参数无功补偿控制器（2）与电源连接、与电动机A（4）连接的线路上设有时间继电器KT1，低压滤波智能电容器（3）与电源连接的线路上设有断路器 QS1，电动机A（4）与电源连接的线路上分别顺序串联交流接触器KM1和断路器QS2。本发明启动快,启动电流小，系统稳定性高，能有效降低能耗。，下面是低压交流电动机的全压直接启动装置及其启动方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种低压交流电动机的全压直接启动装置，包括互感器（1）、自动调节参数无功补偿控制器（2）、抗谐形智能电容器（3）、时间继电器KT1、电动机A（4），互感器（1）与自动调节参数无功补偿控制器（2）串联，自动调节参数无功补偿控制器（2）与抗谐形智能电容器（3）串联，自动调节参数无功补偿控制器（2）与电源连接、与电动机A4连接的线路上设有时间继电器KT1，低压滤波智能电容器（3）与电源连接的线路上设有断路器QS1，电动机A（4）与电源连接的线路上分别顺序串联交流接触器KM1和断路器QS2。
2.如权利要求1所述的一种低压交流电动机的全压直接启动装置，其中：所述的抗谐形智能电容器在电动机启动时自动改变控制器的投切延时参数，将投切延时由常规时间的秒级调整为毫秒级，电动机启动完毕后控制器的投切延时由毫秒级自动恢复为常规秒级。
3.如权利要求1或2所述的一种低压交流电动机的全压直接启动装置，其中：电动机A（4）为一台或多台。
4.一种低压交流电动机的全压直接启动的方法，包括以下步骤：
（1）合上断路器QS1、断路器QS2，接通交流接触器KM1,电动机A（4）与电源接通，电动机A4在全电压加载下直接启动,时间继电器KT1同时闭合，自动调节参数无功补偿控制器（2）将由常规时间的秒级调整为毫秒级的灵敏状态；
（2）自动调节参数无功补偿控制器（2）采集电源电压、电流参数，即时计算出实时功率因素值，与功率因素设定值进行比较，功率因素设定值为0.9-0.99，低于设定值时控制抗谐型智能电容器（3）投入、超过设定值时控制抗谐型智能电容器（3）切除；
（3）电动机启动结束后，自动调节参数无功补偿控制器（2）在功率因素超过设定值时及时的切除多余的抗谐型智能电容器，时间继电器KT1的设定时间到达后，时间继电器KT1触点断开，自动调节参数无功补偿控制器（2）将投切延时自动恢复为常规时间，成为一个普通的补偿装置继续对电路中的无功功率进行补偿。

说明书全文

低压交流电动机的全压直接启动装置及其启动方法

技术领域

[0001] 本发明涉及电动机阻抗变换技术领域，具体涉及一种低压交流电动机的全压直接启动的装置，同时还涉及该低压交流电动机的全压直接启动装置的启动方法。

[0002]

背景技术

[0003] 随着现代工业的快速发展，低压（1000V及以下）大功率电动机在各行业的应用越来越多，大功率电动机在直接启动时的启动电流很大，一般是电动机额定电流的5-7倍（这些大电流几乎全部来自于电源），这么大的电流会对客户电网造成很大的冲击，甚至会造成电网的崩溃，为了降低大功率电动机启动时对电网的冲击，应对这些问题，国内外陆续发明了自耦启动、星三角启动、软启动器启动和变频器启动等方法来启动大功率电动机，这些方法均是采用降压启动方式，即在电动机启动时降低电动机两端的加载电压，从而降低启动大功率电动机时需要的电流，因电动机扭矩是和电压成正比的，降压启动同时也降低了电动机的启动扭矩，在中、重负荷情况下启动仍然显得非常困难，并且启动时间长达数十秒甚至数分钟，电压降过大，长时间持续的大电流会造成高压熔芯的熔断以及断路器跳闸等造成电网崩溃的事故发生。

[0004] 电动机启动时的大电流是由有功电流和无功电流以及谐波和涌流组成的，电动机启动时转子开始缓慢转动，这时主要是需要很大的无功电流来产生感应磁场推动电动机转子的转动，而有功电流则很低，随着电动机的转速提高，有功电流逐渐增加以推动电机转动，而无功电流就快速的下降，启动完毕后，无功电流降到最低，电流则以有功电流为主，其中的无功电流最高时占比达到65%，并且电动机启动时产生谐波和涌流都会加大电动启动时的电流。

[0005]

发明内容

[0006] 本发明的目的在于克服上述缺点而提供的一种启动快, 启动电流小，系统稳定性高，能有效降低能耗的低压交流电动机的全压直接启动装置。

[0007] 本发明的另一目的在于提供该低压交流电动机的全压直接启动的装置的启动方法。

[0008] 本发明的一种低压交流电动机的全压直接启动装置，包括互感器、自动调节参数无功补偿控制器、抗谐形智能电容器、时间继电器KT1、电动机A，互感器与自动调节参数无功补偿控制器串联，自动调节参数无功补偿控制器与抗谐形智能电容器串联，自动调节参数无功补偿控制器与电源连接、与电动机A连接的线路上设有时间继电器KT1，低压滤波智能电容器与电源连接的线路上设有断路器QS1，电动机A与电源连接的线路上分别顺序串联交流接触器KM1和断路器QS2。

[0009] 上述的一种低压交流电动机的全压直接启动装置，其中：所述的抗谐形智能电容器在电动机启动时自动改变控制器的投切延时参数，将投切延时由常规时间的秒级调整为毫秒级，电动机启动完毕后控制器的投切延时由毫秒级自动恢复为常规秒级。

[0010] 上述的一种低压交流电动机的全压直接启动装置，其中：电动机A为一台或多台。

[0011] 本发明的一种低压交流电动机的全压直接启动的方法，包括以下步骤：（1）合上断路器QS1、断路器QS2，接通交流接触器KM1,电动机A与电源接通，电动机A4在全电压加载下直接启动,时间继电器KT1同时闭合，自动调节参数无功补偿控制器将由常规时间的秒级调整为毫秒级的灵敏状态；
（2）自动调节参数无功补偿控制器采集电源电压、电流参数，即时计算出实时功率因素值，与功率因素设定值进行比较，功率因素设定值为0.9-0.99，低于设定值时控制抗谐型智能电容器投入、超过设定值时控制抗谐型智能电容器切除；
（3）电动机启动结束后，自动调节参数无功补偿控制器在功率因素超过设定值时及时的切除多余的抗谐型智能电容器，时间继电器KT1的设定时间到达后，时间继电器KT1触点断开，自动调节参数无功补偿控制器将投切延时自动恢复为常规时间，成为一个普通的补偿装置继续对电路中的无功功率进行补偿。

[0012] 本发明与现有技术相比，具有明显的有益特点，从以上技术方案可知：本发明的自动调节参数无功补偿控制器在电动机启动时能将投切延时参数由常规时间的秒级自动调整为毫秒级，电动机启动完毕后，控制器的投切延时参数则由毫秒级自动恢復成常规时间。本发明中互感器是用来采集电路中电流信号，自动调节参数无功补偿控制器控制抗谐型智能电容器的投入和切除，抗谐型智能电容器用于提高客户电网的功率因素和抑制谐波, 时间继电器用于控制自动调节参数无功补偿控制器的投切延时参数调整。本发明根据电机启动时无功功率的变化曲线，采用低压滤波智能电容器在电机启动时即时、适量的对它进行补偿和滤波，因此减少了电源因为感性负荷增加而多输出的无功电流，使电路中的无功电流转移到电机和低压滤波智能电容器之间进行交换，让电源（如变压器）输出的无功电流达到最少，以输出有功电流为主，这样就可以大大减少电源（如变压器）的输出电流，从而对客户电网的冲击大幅度下降。本发明可以让电动机保持最大转矩启动，启动快，提高工作效率；启动电流小，能有效降低能耗。减少了软启动器等元器件，简化了电路，提高了系统的稳定性。本发明适用于所有电压下交流（二相或三相）电动机的启动。
附图说明

[0013] 图1为低压交流电动机的全压直接启动装置（一台电动机）的电路示意图；图2为低压交流电动机的全压直接启动装置（多台电动机）的电路示意图。

[0014] 图中标记：1、互感器；2、自动调节参数无功补偿控制器；3、抗谐形智能电容器；4、电动机A；5、电动机B；6、电动机C；KT1、时间继电器；KT2、时间继电器；KT3、时间继电器；QS1、断路器；QS2、断路器；QS3、断路器；QS4、断路器； KM1、交流接触器；KM2、交流接触器；KM3、交流接触器。

具体实施方式

[0015] 实施例1：参见图1，一种低压交流电动机的全压直接启动装置（一台电动机），包括互感器1、自动调节参数无功补偿控制器2、抗谐形智能电容器3、时间继电器KT1、电动机A4，互感器1与自动调节参数无功补偿控制器2串联，自动调节参数无功补偿控制器2与抗谐形智能电容器3串联，自动调节参数无功补偿控制器2与电源连接、与电动机A4连接的线路上设有时间继电器KT1，低压滤波智能电容器3与电源连接的线路上设有断路器QS1，电动机A4与电源连接的线路上分别顺序串联交流接触器KM1和断路器QS2。所述的抗谐形智能电容器在电动机启动时自动改变控制器的投切延时参数，将投切延时参数由常规时间的秒级调整为毫秒级，电动机启动完毕后控制器的投切延时参数由毫秒级自动恢复为常规秒级。

[0016] 一种低压交流电动机的全压直接启动的方法，包括以下步骤：（1）合上断路器QS1、断路器QS2，接通交流接触器KM1,电动机A4与电源接通，电动机A4在全电压加载下直接启动,时间继电器KT1同时闭合，自动调节参数无功补偿控制器2将投切延时由20-30秒的常规时间调整为20-50毫秒的灵敏状态；
（2）自动调节参数无功补偿控制器2采集电源电压、电流参数，即时计算出实时功率因素值，与功率因素设定值进行比较，功率因素设定值为0.9-0.99，低于设定值时控制抗谐型智能电容器3投入、超过设定值时控制抗谐型智能电容器3切除；
（3）电动机启动结束后，自动调节参数无功补偿控制器2在功率因素超过设定值时及时的切除多余的抗谐型智能电容器，时间继电器KT1的设定时间到达后，时间继电器KT1触点断开，自动调节参数无功补偿控制器2将投切延时自动恢复为常规时间，成为一个普通的补偿装置继续对电路中的无功功率进行补偿。

[0017] 实施例2：参见图2，一种低压交流电动机的全压直接启动装置（三台电动机），包括互感器1、自动调节参数无功补偿控制器2、抗谐形智能电容器3、时间继电器KT1、时间继电器KT2、时间继电器KT3、电动机A4、电动机B5、电动机C6，互感器1与自动调节参数无功补偿控制器2串联，自动调节参数无功补偿控制器2与抗谐形智能电容器3串联，自动调节参数无功补偿控制器
2与电源连接、与电动机A4连接的线路上设有时间继电器KT1、与电动机B5连接的线路上设有时间继电器KT2、与电动机C6连接的线路上设有时间继电器KT3，低压滤波智能电容器3与电源连接的线路上设有断路器QS1，电动机A4、电动机B5、电动机C6与电源连接的线路上分别顺序串联交流接触器KM1和断路器QS2、交流接触器KM2和断路器QS3、交流接触器KM3和断路器QS4。

[0018] 所述的抗谐形智能电容器在电动机启动时自动改变控制器的投切延时参数，将投切延时参数由常规时间的秒级调整为毫秒级，电动机启动完毕后控制器的投切延时参数由毫秒级自动恢复为常规秒级。

[0019] 一种低压交流电动机的全压直接启动的方法，包括以下步骤：（1）合上断路器QS1、断路器QS2、断路器QS3、断路器QS4，接通交流接触器KM1,电动机A4与电源接通，电动机A4在全电压加载下直接启动,时间继电器KT1同时闭合，自动调节参数无功补偿控制器（2）将投切延时由20--30秒的常规时间调整为20-50毫秒的灵敏状态；
（2）自动调节参数无功补偿控制器（2）采集电源电压、电流参数，即时计算出实时功率因素值，与功率因素设定值进行比较，功率因素设定值为0.9-0.99，低于设定值时控制抗谐型智能电容器（3）投入、超过设定值时控制抗谐型智能电容器（3）切除；
（3）电动机启动结束后，自动调节参数无功补偿控制器（2）在功率因素超过设定值时及时的切除多余的抗谐型智能电容器，时间继电器KT1的设定时间到达后，时间继电器KT1触点断开，自动调节参数无功补偿控制器（2）将投切延时自动恢复为常规时间；
（4）电动机A4启动完毕后，接通交流接触器KM2,电动机B5与电源接通，电动机B5在全电压加载下直接启动,时间继电器KT2同时闭合，自动调节参数无功补偿控制器（2）将投切延时由20-30秒的常规时间调整为20-50毫秒的灵敏状态；
（5）自动调节参数无功补偿控制器（2）采集电源电压、电流参数，即时计算出实时功率因素值，与功率因素设定值进行比较，功率因素设定值为0.9-0.99，低于设定值时控制抗谐型智能电容器（3）投入、超过设定值时控制抗谐型智能电容器（3）切除；
（6）电动机启动结束后，自动调节参数无功补偿控制器（2）在功率因素超过设定值时及时的切除多余的抗谐型智能电容器，时间继电器KT2的设定时间到达后，时间继电器KT2触点断开，自动调节参数无功补偿控制器（2）将投切延时自动恢复为常规时间。

[0020] （7）电动机B5启动完毕后，接通交流接触器KM3,电动机C6与电源接通，电动机C6在全电压加载下直接启动,时间继电器KT3同时闭合，自动调节参数无功补偿控制器（2）将投切延时由20-30秒的常规时间调整为20-50毫秒的灵敏状态；（8）自动调节参数无功补偿控制器（2）采集电源电压、电流参数，即时计算出实时功率因素值，与功率因素设定值进行比较，功率因素设定值为0.9-0.99，低于设定值时控制抗谐型智能电容器（3）投入、超过设定值时控制抗谐型智能电容器（3）切除；
（9）电动机启动结束后，自动调节参数无功补偿控制器（2）在功率因素超过设定值时及时的切除多余的抗谐型智能电容器，时间继电器KT3的设定时间到达后，时间继电器KT3触点断开，自动调节参数无功补偿控制器（2）将投切延时自动恢复为常规时间，成为一个普通的补偿装置继续对电路中的无功功率进行补偿。

[0021] 对比例：一台PCZ1615重型破碎机是配置2台220kw的电动机，该破碎机的转子重18吨，属于重负荷启动，电机启动时采用常规软启动器降压启动，也只能一台一台的启动，启动最大电流为
1860A，启动时间58秒，功率因素最低降到0.35。

[0022] 采用本发明启动最大电流为1150A，启动时间32秒，功率因素则保持在0.75-0.95之间，因为可以大幅度的降低启动电流，还可以同时启动重锤破的两台电动机，虽然最大启动电流达到了2760A（用软启动器同时启动2台电动机时最大电流达到了3500A）,但电流值下降非常快，启动时间为20秒因此采用本发明办法可以大幅度的降低变压器的输出电流，提高电动机的启动扭矩，降低启动时间，从而实现低压交流电动机的全电压直接启动。

[0023] 以上所述的仅是本发明的优选实例。应当指出对于本领域的普通技术人员来说，在本发明所提供的技术启示下，作为本领域的公知常识，还可以做出其它等同变型和改进，也应视为本发明的保护范围。

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