一种软启动装置的制作方法

本发明涉及软启动技术领域，尤其涉及一种软启动装置。

背景技术：

破碎机专用三相异步电机的直接启动电流约为额定电流的10倍，而启动电流过大容易导致电气设备线路老化，进而导致电器问题频发。此外，过大的启动电流还会造成对电网的冲击，影响电网供电质量。

现有技术中通常是在主回路中增加与电机功率相匹配的标准变频器以实现电机的软启动，且还需要增加相应的控制回路来完成电机从变频方式到工频方式的切换从而满足破碎机的使用要求。这种软启动方案虽然可以对电机的启动电流进行有效抑制，但将标准变频器和相应的控制回路分散地布设到开关柜中将会占用开关柜中较大的区域，从而迫使开关柜的体积增大，进而需要提供更大的安装空间/场地以供开关柜的放置。

鉴于此，目前急需一种启动电流小、集成度高、体积小、且能够将电机由变频方式切换为工频方式的软启动装置。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供一种启动电流小、集成度高、体积小、且能够将电机由变频方式切换为工频方式的软启动装置。

本发明实施例提供了一种软启动装置，该软启动装置电性连接在工频电源与电机之间，所述软启动装置包括机箱及布设在所述机箱中的第一接触器、第二接触器、及变频单元，所述机箱的容腔被划分为相邻的第一区域和第二区域，且所述第一接触器和所述第二接触器匹配设置在所述第一区域中，所述变频单元设置在所述第二区域中，所述变频单元的输入侧连接所述工频电源，所述变频单元的输出侧通过所述第一接触器连接所述电机，所述电机通过所述第二接触器连接所述工频电源，且所述第一接触器与所述第二接触器电气互锁。

优选地，所述第一区域和所述第二区域沿所述机箱的长度方向划分而成，且所述第一区域和所述第二区域的长度与所述机箱的长度相同。

优选地，所述机箱包括底板以及围合所述底板的第一侧板、第二侧板、第三侧板及第四侧板，所述第一侧板与所述第三侧板相对，所述第二侧板与所述第四侧板相对，所述第二接触器抵靠所述第四侧板设置在所述底板上，所述第一接触器布设在所述第二接触器和所述第一侧板之间。

优选地，所述第一侧板上对应所述第一接触器的位置处设置有出线接口，所述第三侧板上对应所述第二接触器的位置处设置有入线接口，且所述第一接触器的接线端子穿过所述出线接口并伸出所述机箱外，所述第二接触器的接线端子穿过所述入线接口并伸出所述机箱外。

优选地，所述第一区域中还设置有安装板，所述安装板固定在所述底板上，所述第一接触器和第二接触器固定在所述安装板上。

优选地，所述第二区域中还设置有用于固定所述变频单元的支撑板，所述支撑板与所述底板、第一侧板、第二侧板及第三侧板相围合并形成散热风道，所述散热风道具有进风口和出风口，所述进风口邻近所述出线接口设置在所述第一侧板上，所述出风口邻近所述入线接口设置在所述第三侧板上。

优选地，所述变频单元至少包括整流单元、滤波单元、及逆变单元，所述支撑板包括板体及与所述板体相垂直的折弯边，所述板体平行所述底板所在的平面，且所述板体与所述第一侧板、第二侧板、及第三侧板相连接，所述折弯边形成于所述板体远离所述第二侧板的一端上，所述折弯边与所述底板相连接且与所述第二侧板相平行，所述整流单元设置在所述板体上靠近所述出风口一侧的位置处，所述滤波单元设置在所述板体上靠近所述进风口的一侧的位置处，所述逆变单元设置在所述整流单元和所述滤波单元之间。

优选地，所述滤波单元为电解电容，所述板体上设置有与所述电解电容相匹配的安装孔，所述电解电容穿过所述安装孔并置于所述散热风道中。

优选地，所述第二区域中还设置有散热器，所述散热器匹配设置在散热风道中，且所述散热器位于所述电解电容与所述出风口之间。

优选地，所述机箱内还设置有风扇组件，所述风扇组件包括风扇支架和风扇，所述风扇支架固定安装在所述出风口处，所述风扇安装在所述风扇支架上。

本发明实施例的软启动装置通过将机箱的容腔被划分为相邻的第一区域和第二区域，且将第一接触器和第二接触器匹配设置在第一区域中，将变频单元设置在第二区域中。藉由此设置，一方面启动时可通过变频单元实现电机的变频启动从而减低启动电流，且当电机到达额定功率后，通过控制第一接触器断开第二接触器闭合，从而实现将电机从变频方式切换为工频方式以满足电机的使用需求；另一方面通过将第一接触器、第二接触器、及变频单元有序且集中地布设在机箱中以提高该软启动装置的集成度、减少该软启动装置的体积、进而降低该软启动装置的生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明第一实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种软启动装置的电气原理图；

图2是本发明实施例提供的一种软启动装置的正视图；

图3是图2中软启动装置去掉上盖后的内部结构示意图；

图4是图3中软启动装置去掉底板后的另一个角度的内部结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1至图4所示，该软启动装置1电性连接在工频电源与电机之间。其中，该工频电源是频率为50赫兹(Hz)的三相380V交流电源。电机为破碎机专用的三相异步电机。破碎机主要是靠冲击力来完成破碎物料如石头等作业的，以将体积较大的物料进行破坏并粉碎。需要说明的是，破碎机的启动要求为空载启动，即启动时破碎机的破碎机腔中是没有物料的。当电机启动后并由低频运行调整至额定功率运行后才可进行带载运行，即电机到达额定功率后在破碎机的破碎机腔中添加物料并开始对物料进行破碎。

该软启动装置1包括机箱10及布设在机箱10中的第一接触器20、第二接触器30、及变频单元40。机箱10的容腔被划分为相邻的第一区域A和第二区域B，且第一接触器20和第二接触器30匹配设置在第一区域A中，变频单元40设置在第二区域B中，变频单元40的输入侧连接工频电源，变频单元40的输出侧通过第一接触器20连接电机，电机通过第二接触器30连接工频电源，且第一接触器20与第二接触器30电气互锁。

具体地，该软启动装置1包括机箱10及匹配盖合机箱10的上盖11，且上盖11上设置有参数设置区域C以供用户操作。其中，参数设置区域C可通过提供按键或触摸屏以供用户进行操作设置。该机箱10的容腔被划分为相邻的第一区域A和第二区域B。其中，第一区域A和第二区域B沿机箱10长度方向划分，且第一区域A和第二区域B的长度与机箱10的长度相同，以第一区域A中能够匹配放置第一接触器20和第二接触器30且第二区域B能够匹配放置变频单元40并尽量减少占用空间为标准进行划分。在本发明实施例中，第一区域A和第二区域B非矩形区域。

其中，第一接触器20连接在变频单元40和电机之间，第二接触器30连接电机和工频电源之间。第一接触器20和第二接触器30均为交流接触器，且第一接触器20和第二接触器30均应根据电机的额定电流进行选型。此外，第一接触器20和第二接触器30电气互锁，即当第一接触器20闭合时，第二接触器30断开，当第一接触器20断开时，第二接触器30闭合。

启动时，通过参数设置区域C输入“运行”指令以控制第一接触器20闭合，第二接触器30断开，380V工频电源供电给变频单元40并由变频单元40输出低频信号供给电机以使电机启动，变频单元40逐渐调整变频信号的频率，当变频单元40输出的变频信号的频率到达电机的额定频率后，控制第一接触器20断开，第二接触器30闭合，380V工频电源直接供给电机从而将电机的由变频运行切换为工频运行。藉由变频单元40控制电机进行变频启动可降低电机的启动电流，且能够将启动电流限制为电流额定电流的1.5倍左右，且能够控制电机由变频方式自动切换为工频方式以满足电机的使用需求。此外，该软启动装置1将第一接触器20和第二接触器30匹配设置在第一区域A中，变频单元40设置在第二区域B中以实现将第一接触器20、第二接触器30、及变频单元40有序且集中地放置在机箱10中，从而减少该软启动装置1的体积，相比现有技术中将标准变频器及相关控制电路分散放置在开关柜中的结构而言，本发明实施例中的软启动装置1具有集成度高、体积小、成本低的特点，其具有较高的市场推广价值，并当该软启动装置1放置在开关柜中使用时，其占用开关柜中的体积也将减小，进而减小开关柜的体积。

优选地，机箱10包括底板(图中未标注)以及围合底板的第一侧板101、第二侧板102、第三侧板103及第三侧板104，第一侧板101与第三侧板103相对，第二侧板102与第三侧板104相对。在本发明实施例中，将第二接触器30抵靠第三侧板104设置在底板上，第一接触器20布设在第二接触器30和第一侧板101之间，即第一接触器20和第二接触器30沿机箱10长度方向并排设置在第一区域A中。可以理解地，该第一接触器20与第二接触器30的布设位置可以交换，即第一接触器20可抵靠四侧板设置在底板上，第二接触器30可布设在第一接触器20和第一侧板101之间，此处不作限定。

第一区域A中还设置有安装板50，安装板50固定在底板上，第一接触器20和第二接触器30固定在安装板50上。安装时，可以先将安装板50固定在底板上，然后将第一接触器20和第二接触器30通过螺钉固定在安装板50上。

优选地，第一侧板101上对应第一接触器20的位置处设置有出线接口105，第三侧板103上对应第二接触器30的位置处设置有入线接口(图中未标注)，且第一接触器20的接线端子穿过出线接口105并伸出机箱10外，第二接触器30的接线端子穿过入线接口并伸出机箱10外。

具体地，为了便于区分该软启动装置1的进线和出线的位置，以实现该软启动装置1与工频电源及电机的快速电连接，在本发明实施例中，在机箱10上设置有入线接口和出线接口105，该出线接口105设置在与第一接触器20相对应的第一侧板101上，入线接口设置在与第二接触器30相对应的第三侧板103上，且第一接触器20的接线端子穿过出线接口105并伸出机箱10外，第二接触器30的接线端子穿过入线接口并伸出机箱10外。通过该入线接口处的接线端子可快速将该软启动装置1与工频电源进行电连接，以及通过该出线接口105处的接线端子可快速将该软启动装置1与电机进行电连接。此外，藉由机箱10上入线接口和出线接口105的设置，可将进、出线进行分离，从而避免进、出线混杂在一起，减少电气故障的发生几率，且便于后续维护。

优选地，第二区域B中还设置有用于固定变频单元40的支撑板12。支撑板12与底板、第一侧板101、第二侧板102及第三侧板103相围合并形成散热风道，散热风道具有进风口106和出风口(图中未标注)，进风口106邻近出线接口105设置在第一侧板101上，出风口邻近入线接口设置在第三侧板103上。

具体地，支撑板12用于将变频单元40固定在第二区域B中，并通过与底板、第一侧板101、第二侧板102及第三侧板103相围合并形成散热风道，以实现对变频单元40的散热。

其中，变频单元40至少包括整流单元401、滤波单元402、及逆变单元403。整流单元401用于将从工频电源获得的交流电换成直流电。整流单元401可选用二极管整流器或晶闸管整流器等。滤波单元402用于滤去整流单元401的输出电压中的纹波。滤波单元402一般由电抗元件组成，如可以为电容、电阻两端并联电容、电阻串联电感、或由电容，电感组成的复式滤波电路等，在本发明实施例中，滤波单元402由四个电解电容构成。逆变单元403用于将滤波单元402输出的直流电转换为交流电，且逆变单元403可选用半桥式逆变电路或全桥式逆变电路。可以理解地，变频单元40还可以包括控制单元、制动单元、驱动单元、检测单元等，此处不作限定。其中，控制单元用于实现对整流单元401的电压控制、逆变单元403的开关控制、以及变频方式切换为工频方式的切换控制等，且该控制单元可选用单片机等实现相关控制。制动单元应用于电机负载比较大、制动速度快的场合，制动单元用于将电机所产生的再生电能通过制动电阻消耗掉；驱动单元用于将控制单元输出的信号进行放大以驱动晶闸等器件的工作，且驱动单元可以选用常用的驱动芯片或驱动放大电路等实现放大功能。

支撑板12优选为钣金件。在本发明实施例中，支撑板12包括板体120及与板体120相垂直的第一折弯边121，板体120平行底板所在的平面，且板体120与第一侧板101、第二侧板102、及第三侧板103相连接，第一折弯边121形成于板体120远离第二侧板102的一端上，且第一折弯边121与底板相连接并与第二侧板102相平行，控制单元与整流单元401并列设置在板体120上靠近出风口一侧的位置处，滤波单元402设置在板体120上靠近进风口106的一侧的位置处，逆变单元403设置在整流单元401和滤波单元402之间。

可以理解地，支撑板12还可以包括第二折弯边122，该第二折弯边122与第一折弯边121对称设置在本体120的两侧。藉由此设置，将支撑板12匹配固定在第二区域B中后，该第二折弯边122与第二侧板102相贴合，且由底板、第一侧板101上、第三侧板103以及支撑板12相围合以形成该散热风道。

板体120上设置有与电解电容相匹配的安装孔(图中未标注)，每一个电解电容穿过对应的安装孔并置于散热风道中，从而实现对滤波单元的散热。

由于整流单元401和逆变单元403工作过程也将产生大量的热量，为了防止因机箱10内部温度过高而影响机箱10内工作器件的使用性能，在本发明实施例中，优选第二区域B中还设置有散热器60，散热器60匹配设置在散热风道中，且散热器60位于电解电容与出风口之间，即该散热器60设置在板体120上与整流单元401和逆变单元403对应的位置处。藉由该散热器60的设置可满足整流单元401和逆变单元403的散热需求，从而为该软启动装置1的稳定运行提供保障。

在本发明实施例中，机箱10内还设置有风扇组件70，风扇组件70包括风扇支架701和风扇702，风扇支架701固定安装在出风口处，风扇702安装在风扇支架701上。为提高机箱10中的散热速度，机箱10内设置两个相邻的风扇组件70，以加快散热风道中空气的流动速度，从而提高散热效率。

以上为发明的优选实施例，而非对发明做任何形式上的限制。本领域的技术人员可在上述实施例的基础上施以各种等同的更改和改进，凡在权利要求范围内所做的等同变化或修饰，均应落入发明的包含范围之内。