一种电动机绕组的自动切换装置以及自动切换方法与流程

本领域涉及电动机绕组的切换，具体说的是一种电动机绕组的自动切换装置以及自动切换方法。

背景技术：

电动机在工业领域用途较为广泛。根据使用需要，电动机的绕组可以由多个独立的绕组组成。通过改变不同绕组间的连接方式可以改变电动机的电压等级、功率等级等。根据工艺需求，一台电动机有可能会在不同的时刻由不同的电动机供电装置供电。因此在使用时需要根据实际使用需要来改变电动机绕组的接法。目前，主要采用使用标准高压配电柜、人工倒接主回路电缆、手动分合隔离开关等切换方式。

使用标准高压配电柜存在以下缺点：

1、不容易实现闭锁功能；

2、需要的配电柜数量多，设备投资大、占地面积大；

3、主回路电缆过长，影响电动机性能。

人工倒接主回路电缆存在以下缺点：

1、无法自动检测接线是否正确。出错的几率大，容易酿成事故；

2、花费时间长；

3、施工时可能会损坏电缆，酿成事故。

手动分合隔离开关方式：

1、隔离开关之间不容易实现闭锁，出错的几率大，容易酿成事故；

2、带电操作开关时，会产生电弧，酿成事故；

3、需要人工到现场操作，花费时间长。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种电动机绕组的自动切换装置以及自动切换方法，既可以电动切换也可以手动切换，替代传统的切换方式，使操作更加安全、可靠、高效。

为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种电动机绕组的自动切换装置，包括，

主回路电路，与多台电动机供电装置和多个电动机绕组连接，主回路电路由多台断路器或负荷隔离开关、铜排以及电缆组成，通过改变断路器或负荷隔离开关的主触点的分、合闸动作，主回路电路的状态发生变化，从而改变电动机绕组间的连接方式和将电动机接入不同的电动机供电装置；

控制器，与断路器或负荷隔离开关连接，实时采集其状态，并可根据命令控制断路器或负荷隔离开关进行合、分闸动作；

触摸屏，与控制器连接，发出切换命令，接收和显示控制器采集的信息。

本发明所述的自动切换装置还包括温湿度控制器，温湿度控制器检测自动切换装置内部的湿度与温度，控制加热器打开或关闭。

本发明所述的自动切换装置还包括温度巡检仪，温度巡检仪与控制器连接，检测电动机绕组和轴承的温度。

本发明所述的自动切换装置采用全封闭柜体构成一套独立完整的系统，全封闭柜体由多个柜体组成，多个柜体并柜安装。

本发明所述的柜体由用于安装主回路电路的动力室和用于安装控制器、触摸屏的控制室组成。

本发明所述的控制器支持rs485和以太网通讯。

一种电动机绕组的自动切换装置的切换方法，包括以下步骤，

步骤一、由断路器或负荷隔离开关、铜排、电缆等构建一个主回路电路；主回路电路按需接入多个电动机供电装置和电动机的多个绕组；

步骤二、由控制器、触摸屏构建一个控制系统采集主回路电路的状态，控制断路器或负荷隔离开关动作来改变电动机绕组间的连接方式和将电动机接入不同的电动机供电装置；

步骤三、利用触摸屏选择电动机绕组状态，控制器接收到触摸屏发出的命令，根据命令选择性的对主回路电路内的断路器或负荷隔离开关发出分、合闸指令，控制断路器或负荷隔离开关主触点的通断，将主回路电路调整为一个与切换命令相匹配的特定状态并保持，电动机绕组的自动切换完成；

步骤四、控制器将断路器或负荷隔离开关的实时状态实时反馈给触摸屏显示，同时可传输给上级控制系统，上级系统可用于显示、逻辑闭锁或报警。

本发明所述的触摸屏显示所有断路器或负荷隔离开关的状态，断路器或负荷隔离开关状态通过其本身的辅助触点反馈给控制器，控制器将状态信息反馈给触摸屏。

本发明所述的触摸屏显示电动机绕组和轴承的温度，温度通过温度巡检仪检测电动机内部安装的测温电阻检测，温度巡检仪将温度通过通讯方式反馈给控制器，控制器将温度信息反馈给触摸屏。

本发明所述的控制器对主回路电路实现闭锁控制，防止出现错误的绕组接法。

本发明有益效果是：

1、该装置可快速、安全、可靠的改变电动机不同绕组间的连接方式和按需要将绕组接入不同的电动机供电装置等功能，所有的控制都可由按键或鼠标控制实现。

2、主回路电路采用断路器或负荷隔离开关等器件，具备灭弧功能，操作更安全。

3、全部操作均可通过触摸屏完成，减少了人工误操作的可能，简单、省力、高效。

4、实时监测断路器或负荷隔离开关的状态并进行闭锁控制，使用起来更安全。

5、即可本地控制也可远程控制，即可手动控制也可电动控制，方便、实用。

6、柜体间采用smc绝缘板隔离，降低事故发生时的损失。

7、整套装置集中在一套全封闭的柜体中，将所有部件集中装配，设计紧凑、占地面积小、安装方便。

附图说明

图1为本发明的全封闭柜体的结构示意图；

图2为本发明的控制室的结构示意图；

图3为控制原理框图；

图4为实施例1的主回路电路原理图；

图5为图4的电动机定子绕组10kv接法图；

图6为图4的电动机定子绕组6000v接法图；

图7为实施例2的主回路电路的单线原理图；

图8为实施例2的主回路电路在全封闭柜体中的连接原理简图；

图9为图7的电动机1#定子绕组6000v接法；

图10为图7的电动机2#电子绕组6000v接法；

图11为图7的电动机1#定子绕组3150v接法；

图12为图7的电动机2#定子绕组3150v接法；

图中：1、全封闭柜体，2、触摸屏，3、控制器，4、断路器或负荷隔离开关，5、温湿度控制器，7、温度巡检仪。

具体实施方式

一种电动机绕组的自动切换装置，将触摸屏、控制器等控制器件和主回路电路有机结合到一起，构成一套完整的切换装置，实现快速、安全、可靠的改变电动机不同绕组间的接法和按需要将绕组接入不同的电动机供电装置等功能。

主回路电路，通过多个断路器或负荷隔离开关与电动机绕组连接。断路器或负荷隔离开关用于分合主回路电路以改变电动机绕组的接法及选择接入不同的电动机供电装置。

每个断路器或负荷隔离开关有一个进线侧，一个出线侧。进线侧和出线侧均有接线母排用于连接电缆、铜排等。当断路器或负荷隔离开关处于分闸状态时，进线侧和出线侧是断开不导通的；当断路器或负荷隔离开关处于合闸状态时，进线侧和出线侧是连通的。

装置切换电动机绕组的功能是通过将装置内的断路器或负荷隔离开关按照需求分别调整为不同的合、分闸状态，即改变主回路电路的状态来实现的。当电动机绕组采用不同接法或接入不同的电动机供电装置时，每个断路器或负荷隔离开关的合分闸状态是不一样的。

控制器，与断路器或负荷隔离开关连接，实时采集其状态，并可根据命令控制其进行合、分闸动作。

触摸屏，与控制器连接，发出电动机绕组切换命令，接收和显示控制器采集的信息。

触摸屏、控制器直接安装在装置上。这样装置可构成一套完整的独立的切换系统。集发出命令、控制开关动作、状态闭锁、状态显示、报警等功能于一身。传统的方式均无法单独完成这些功能。

本发明所述的自动切换装置还包括温湿度控制器，温湿度控制器检测自动切换装置内部的温度和湿度，控制加热器打开或关闭，当柜体湿度过高时，启动加热器加热，防止凝露发生。

本发明所述的自动切换装置采用全封闭柜体构成一套独立完整的系统，全封闭柜体由多个柜体组成，多个柜体并柜安装。

本发明所述的柜体由用于安置主回路电路的动力室和用于放置控制器、触摸屏、温度巡检仪、温湿度控制器的控制室组成。

每台柜体中安装有2台断路器或负荷隔离开关。2台断路器或负荷隔离开关垂直分布，一个在上面，一个在下面。断路器（或负荷隔离开关）的合闸、分闸动作是电动操作的。并且断路器（或负荷隔离开关）的合闸状态、分闸状态可通过辅助触点反馈。

柜体的上部是控制室。控制室内安装有触摸屏、控制器、温度巡检仪、温湿度控制器等。

触摸屏是人机交互界面。操作员通过操作触摸屏上的按钮来向控制器发出切换命令。触摸屏与控制器之前通过rs485、以太网等通讯方式进行命令的传递。

触摸屏接收控制器的反馈信息。可显示当前切换柜内断路器或负荷隔离开关的实时状态、电动机温度等。

控制器采用工业可编程逻辑控制器（plc）。控制器可通过通讯（或端子）的方式接收触摸屏、柜门按钮、上级控制系统的各种命令。

控制器接收到命令后，根据内置的程序，向断路器或负荷隔离开关发出动作信号。将需要断开的断路器或负荷隔离开关分闸，将需要接通的开关合闸。

控制器实时采集断路器或负荷隔离开关的状态信号进行逻辑闭锁。防止出现由于误操作、开关误动作等意外情况发生而导致的异常情况。若出现异常情况，可通过触摸屏、蜂鸣器等发出报警信号。

控制器将实时状态信号传输给触摸屏、上级控制系统。操作员查看装置的状态时一目了然，非常直观。

电动机内预埋的测温电阻可连接到装置的温度巡检仪上。温度巡检仪通过通讯方式，将电动机的温度传给控制器。控制器再将温度值传给触摸屏或上级控制系统。同时，控制器可通过程序实现温度超温报警、超温停机等动作。温度的检测位置、检测数量取决于电动机内预埋的电阻。

一种电动机绕组的自动切换装置的切换方法，包括以下步骤，

步骤一、由断路器或负荷隔离开关、铜排、电缆等构建一个主回路电路；实现将多个电动机供电装置和电动机的多个绕组按需要连接到一起的作用。

步骤二、由控制器、触摸屏、温度巡检仪、温湿度控制器等构建一个控制系统，采集主回路电路的状态和电动机绕组与轴承的温度，控制断路器或负荷隔离开关等动作来实现不同的功能。

步骤三、利用触摸屏选择电动机绕组状态，控制器接收到触摸屏发出的命令，根据命令选择性的对主回路电路内的断路器或负荷隔离开关发出分、合闸指令，控制断路器或负荷隔离开关主触点的通断，将主回路电路调整为一个与切换命令相匹配的特定状态并保持。电动机绕组的自动切换完成。

步骤四、控制器将断路器或负荷隔离开关的实时状态、电动机绕组温度实时反馈给触摸屏显示，同时可传输给上级控制系统。上级系统可用于显示、逻辑闭锁或报警等。

本发明所述的触摸屏显示所有断路器或负荷隔离开关的状态，该断路器或负荷隔离开关的状态通过辅助触点反馈给控制器。

实施例1

如图4所示，q*1a代表第一台柜子中上方的断路器。q*2b代表第二台柜子中下方的断路器。两台柜体之间有绝缘板隔开。绝缘板上预留过线孔，用于两个柜体间的主回路电缆连接。

由2个全封闭柜体（mqh11和mqh12）并柜组成的一个装置。该装置用于切换m1电动机的绕组接法。装置可将m1切换为星形接法或角形接法，可将m1接入c1，也可将m1接入m1jx。

qf11a、qf11b、qf12a、qf12b是安装在柜内的4台断路器。图4中只画出了断路器的主触点。主触点是用于接通主回路的器件。它的作用类似于水管上的阀门。当触点接通时，电流可以流过该触点。当触点打开时，电流不能流过该触点。

断路器除了有主触点以外，还有合闸线圈、分闸线圈、辅助触点等部分。合闸线圈用于控制断路器主触点吸合；分闸线圈用于控制断路器主触点打开。辅助触点用于反馈当前断路器的状态。

控制器是实现整个装置功能的核心，相当于整个装置的“大脑”。控制器接收断路器辅助触点反馈的状态信息，用于判断当前装置的状态（或功能）。同时，控制器输出命令给断路器，以达到切换电动机绕组状态的目的。控制器控制断路器是通过断路器的合闸、分闸线圈实现的。

qf12a、qf12b用于切换m1电动机的绕组是星形连接还是角形连接。

当触摸屏发出m1切换成角形连接的命令后，装置的动作情况如下：

（一）控制器给qf12a的分闸线圈发出一个信号，

（二）qf12a进行分闸。

（三）控制器检测其辅助触点打开后，认为qf12a的主回路触点分开了。

（四）控制器给qf12b的合闸线圈发出一个信号；

（五）qf12b进行合闸。

（六）控制器检测其辅助触点接通后，认为qf12b的主回路触点接通了。这时，m1的三个绕组首尾相连，形成角形连接方式。

（七）控制器检测qf12a处于打开状态，同时qf12b处于接通状态。认为当前电动机的绕组是角形连接方式。

（八）控制器向触摸屏反馈电动机处于角形连接方式。

m1电动机的绕组连接形式如图5、6所示，其他功能的切换原理与上述动作基本类似。区别在于分、合的主回路电路不同、数量不同、先后顺序不同。

实施例2

图7、8是一个由8个全封闭柜体组成的装置。其中前7台柜子中的主回路电路为交流真空断路器，第8台柜体中的主回路电路为直流负荷隔离开关。

该装置用于将一个双绕组同步电动机的绕组切换为并联连接、串联连接、1#绕组单独运行、2#绕组单独运行、1#和2#绕组同时运行、1#绕组串联2#绕组运行等功能。例如可实现图9、10、11、12的电动机定子绕组状态。

该装置的工作原理与实施例1中装置的工作原理类似。区别在于，这个装置完成切换时，需要动作的断路器或负荷隔离开关更多。这也正体现了本发明的优势，可以根据实际需求，灵活配置柜体（断路器或负荷隔离开关）的数量，安全、方便、快捷、高效的实现复杂的切换工作。