一种高压电机用新型变频启动器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种高压电机用新型变频启动器，包括电压互感器PT、断路器组、断路器KI、接触器组、接触器B0、充电电阻R、输入变压器UT、IGBT启动柜、输出电抗器L和输出刀开关KS，IGBT启动柜设有第一出线端口、第二出线端口和第三出线端口；电压互感器PT设有电网接入端、IGBT启动柜接入端和断路器接入端；断路器组包括n个相互并联的断路器K1-Kn，n≥1且n为整数；接触器组包括m个相互并联的接触器B1-Bm，m＝n；断路器K1-Kn的电流输入端均分别与6000V电源连接，断路器组中的每个断路器的电流输出端分别与不同的电机连接。本实用新型成本低、结构简单、易维护，具有良好的工作稳定性和启动成功率，可实现电机的软启动和软停机。
【专利说明】一种高压电机用新型变频启动器
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及变频启动器，特别是一种高压电机用新型变频启动器。
【背景技术】
[0002] 通常情况下，电机启动时，电机启动电流较大，一般为额定电流的5-8倍，因而会 导致电网电压下降，高压电机启动时尤为明显，因此电机的启动会对其他电器设备的正常 运行产生影响，而且对电机产生热冲击和电动力冲击，危害较大，进而影响电机的使用寿 命。而目前常采用的软启动主要有电抗器和自耦变压器启动器、水电阻及液态启动器等，这 些启动器要么启动消耗大、工作稳定性差、对环境有污染，要么生产成本高、结构复杂、维护 困难，此外，有的启动器在启动电机的过程中会产生大量的高次谐波，对高压电网造成较大 的污染，而且成功率低。 实用新型内容
[0003] 针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种成本低、结构简单且易维 护的高压电机用新型变频启动器，在启动过程中耗能少、工作稳定性好且环保，同时无谐波 电流产生而且具有较高的启动成功率。
[0004] 本实用新型的技术方案是这样实现的：一种高压电机用新型变频启动器，包括电 压互感器PT、断路器组、断路器1、接触器组、接触器仏、充电电阻R、输入变压器UT、IGBT启 动柜、输出电抗器L和输出刀开关K s，IGBT启动柜设有第一出线端口、第二出线端口和第三 出线端口；电压互感器PT设有电网接入端、IGBT启动柜接入端和断路器接入端；断路器组 包括η个相互并联的断路器Ι---，η彡1且η为整数；接触器组包括m个相互并联的接触 器 B「Bm, m = η ;
[0005] 断路器电流输入端均分别与6000V电源连接，断路器组中的每个断路器的 电流输出端分别与不同的电机连接；
[0006] 断路器组中的每个断路器的电流输出端分别与接触器Bi-Bm中一个不同的接触器 的电流输入端连接，接触器Bi-Bm的电流输出端依次串联输出刀开关K s和输出电抗器L后 与IGBT启动柜的第三出线端口连接；
[0007] IGBT启动柜的第一出线端口与用于测量6000V电源线路电压的电压互感器PT连 接；
[0008] 断路器&的电流输入端与6000V电源连接，断路器&的电流输出端与接触器仏的 电流输入端连接，接触器仏的电流输出端与输入变压器UT的电流输入端连接，输入变压器 UT的电流输出端与IGBT启动柜的第二出线端口连接，充电电阻R与接触器仏并联。
[0009] 上述高压电机用新型变频启动器，IGBT启动柜内设有直流母线电容器。
[0010] 上述高压电机用新型变频启动器，IGBT启动柜的第一出线端口与电压互感器PT 的副边连接。
[0011] 上述高压电机用新型变频启动器，电压互感器PT的副边设有接地端。
[0012] 上述高压电机用新型变频启动器，IGBT启动柜设有IGBT启动柜输出电流的频率 与电压的检测装置。
[0013] 上述高压电机用新型变频启动器，IGBT启动柜设有报警装置。
[0014] 上述高压电机用新型变频启动器，IGBT启动柜设有电机启动退出装置。
[0015] 本实用新型的有益效果是：
[0016] 1.本实用新型结构简单、制造成本低且容易进行维护；
[0017] 2.本实用新型通过改变电机启动电流来使电机进行软启动，在降低电机启动能耗 的同时，还提1? 了电机启动的成功率；
[0018] 3. IGBT启动柜中设有的电容器可以吸收并消除电路中的谐波电流，减少谐波电流 对电网的污染；
[0019] 4. IGBT优越的开关断性能提高了本实用新型的工作稳定性；
[0020] 5.本实用新型不仅可以对停转的状况良好的电机进软启动，还可以对正在运行的 电机进行软停机，此外，还可以对正在转动的电机进行启动。
[0021] 6.本实用新型中的IGBT启动柜输出电流的频率与电压的检测装置、报警装置、电 机启动退出装置，可以通过根据事先设定的给定电流与检测装置所测定的电流参数分析电 机是否堵转，并在电机堵转的情况下发出警报，同时使电机退出启动。
【专利附图】
【附图说明】
[0022] 图1本实用新型高压电机用新型变频启动器的工作原理图；
[0023] 图2本实用新型高压电机用新型变频启动器接入工作电路后的工作原理图。
【具体实施方式】
[0024] 如图1所示，本实用新型高压电机用新型变频启动器，包括电压互感器PT、断路器 组、断路器I、接触器组、接触器仏、充电电阻R、输入变压器UT、IGBT启动柜、输出电抗器L 和输出刀开关Ks，IGBT启动柜设有第一出线端口、第二出线端口和第三出线端口，在IGBT 启动柜内设有直流母线电容器、IGBT启动柜输出电流的频率与电压的检测装置、报警装置 和电机启动退出装置；电压互感器PT设有电网接入端、IGBT启动柜接入端和断路器接入 端；断路器组包括η个相互并联的断路器Ι---，η > 1且η为整数；接触器组包括m个相互 并联的接触器BfBm, m = η。
[0025] 如图1所示，断路器K「Kn的电流输入端均分别与6000V电源连接，断路器组中的 每个断路器的电流输出端分别与不同的电机连接；断路器组中的每个断路器的电流输出端 分别与接触器Bi-Bm中一个不同的接触器的电流输入端连接，接触器&-8 111的电流输出端依 次串联输出刀开关Ks和输出电抗器L后与IGBT启动柜的第三出线端口连接；IGBT启动柜 的第一出线端口与用于测量6000V电源线路电压的电压互感器PT连接，IGBT启动柜的第一 出线端口与电压互感器PT的副边连接，为了提高装置的使用安全性，电压互感器PT的副边 设有接地端；断路器I的电流输入端与6000V电源连接，断路器&的电流输出端与接触器 B。的电流输入端连接，接触器仏的电流输出端与输入变压器UT的电流输入端连接，输入变 压器UT的电流输出端与IGBT启动柜的第二出线端口连接，充电电阻R与接触器仏并联。
[0026] 如图1所示，IGBT启动柜的第一出线端口与电压互感器PT的IGBT启动柜接入 端串联，IGBT启动柜接入端与电压互感器PT的副边连接，为了提高装置的使用安全性，电 压互感器ΡΤ的副边设有接地端；IGBT启动柜的第二出线端口与与输入变压器UT的一端串 联，输入变压器UT的另一端经接触器Β0与断路器&的一端串联，断路器&的另一端与断 路器组串联；IGBT启动柜的第三出线端口经输出电抗器L与输出刀开关K s的一端串联，输 出刀开关&的另一端与接触器组串联；电压互感器PT的电网接入端经过电压互感器PT的 原边与断路器接入端串联；接触器仏并联有充电电阻R，充电电阻R的一端与断路器&串 联，一端与输入变压器UT临近接触器^的一端串联；断路器K n的一端与断路器&串联，断 路器Κη的另一端为电机接入端；接触器Bm的一端与输出刀开关K s串联，接触器Bm的另一 端为电机接入端；断路器Kn的电机接入端与接触器&的电机接入端连接，n = m彡1。
[0027] 本实施例中，断路器组中断路器K的数量与本实用新型所连接的电机数量相同， 同样接触器组中接触器B的数量也与本实用新型所连接的电机数量相同，即断路器K的数 量η与接触器B的数量m相同，即m = η。
[0028] 电机启动器的作用就是使电机平稳启动，降低电机启动对电网的冲击，同时对电 机进行保护。根据电机启动力矩计算公式M = KI2/f (其中Κ为常数，I为电机供电电流大 小，f为电机供电电流频率）可知，在维持大的电机启动力矩Μ的同时降低启动电流的办法 就是按照降低电流倍数平方降低电机供电频率f，基于此，本实用新型通过IGBT启动柜对 电机供电电流的频率进行改变，同时降低电机的启动电流。
[0029] 本实用新型接入工作电路后，如图2所示，首先闭合输出刀开关&，合上断路器Kp 并将接触器仏分闸，主回路经过充电电阻R和输入变压器UT对IGBT启动柜内的直流母线 电容器进行预充电。充电后，将接触器队合闸，此时本实用新型进入正常工作状态。
[0030] 当第η个电机需要启动时，将接触器Bm合闸，IGBT启动柜对第η个电机进行变频 启动。通常情况下，从1ΗΖ启动，然后逐渐升到50ΗΖ，最后要求IGBT启动柜输出与高压电网 同频率、同相位及同幅值的电压向该电机供电，此时，将断路器K n合闸，IGBT启动柜与高压 电网同时为第η个电机供电，在确认断路器Kn稳定合闸后，接触器B m分闸，第η个电机启动 结束，本实用新型处于待机状态，等待启动另一台电机。
[0031] 除对停转的且工况良好的电机进行软启动之外，还可以本实用新型对正在运行的 电机进行软停机，对正在转动但已断电的电机进行启动，还可以对电机堵转进行测定和报 警。
[0032] 对于一些泵类负载，如果直接断电停机，这种操作会对机械设备造成损坏，故而需 要对其进行缓慢减速停机，即软停机。当第η个电机需要进行软停机时，首先让IGBT启动 柜输出与高压电网同频率、同相位、同幅值电压，然后将接触器B m合闸，此时IGBT启动柜与 高压电网同时为第η个电机供电；在确认接触器Bm稳定合闸后，将断路器K n分闸，此时第η 个电机仅由IGBT启动柜进行供电；然后通过IGBT启动柜逐渐降低供电频率，在供电频率降 至设定频率以下后，停止供电，断开接触器B m，第η个电机软停止结束。
[0033] 对于已断电但仍在转动的电机，若按照对停止转动的电机进行软启动的方式使用 给定的低频电流对电机进行启动，则电机会出现回馈制动，从而造成启动器过流，进而会造 成启动器损坏。本实用新型会首先检测电动机的启动功率的正负性，若为负，则说明电机出 现回馈制动，此种情况下，应降低电压，避免过流，然后快速增加电机启动电流的频率，直至 电机功率为〇,此时IGBT启动柜的输出电流频率为电机在此种状况下的同步频率，然后从 此频率开始对电机进行软启动。
[0034] 对于停转的电机，如果不进行启动或检修，一般情况下，无法知道它是否能正常转 动。如果被启动的电机由于电气或者机械的原因不能转动，在不知道具体原因时，通常会在 启动时不断地增加电机启动供电的频率和电压，这就很容易造成启动器过流，给启动器带 来损害。本实用新型设有检测装置、报警装置和电机启动退出装置，而且本实用新型采用电 流闭环技术，电流闭环技术可以使IGBT启动柜输出电流限制在事先设定的给定电流上，而 检测装置会对给定电流的频率和电压进行检测分析，从而得出电机是否堵转，如果电机堵 转，则报警装置会发出报警信号，同时电机启动退出装置会将本实用新型从该电机的启动 电路中退出，从而实现对本实用新型中IGBT启动柜的保护。
[0035] 上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明创造所作的举例，而并非对本发明创造具 体实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出 其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的 精神和原则之内所引伸出的任何显而易见的变化或变动仍处于本发明创造权利要求的保 护范围之中。
【权利要求】
1. 一种高压电机用新型变频启动器，其特征在于，包括电压互感器PT、断路器组、断路 器I、接触器组、接触器仏、充电电阻R、输入变压器UT、IGBT启动柜、输出电抗器L和输出 刀开关K s，IGBT启动柜设有第一出线端口、第二出线端口和第三出线端口；电压互感器ΡΤ 设有电网接入端、IGBT启动柜接入端和断路器接入端；断路器组包括η个相互并联的断路 器Ι---，η彡1且η为整数；接触器组包括m个相互并联的接触器Bi-Bm，m = η ; 断路器Ι---的电流输入端均分别与6000V电源连接，断路器组中的每个断路器的电流 输出端分别与不同的电机连接； 断路器组中的每个断路器的电流输出端分别与接触器-个不同的接触器的 电流输入端连接，接触器Bi-Bm的电流输出端依次串联输出刀开关Ks和输出电抗器L后与 IGBT启动柜的第三出线端口连接； IGBT启动柜的第一出线端口与用于测量6000V电源线路电压的电压互感器PT连接； 断路器I的电流输入端与6000V电源连接，断路器&的电流输出端与接触器仏的电 流输入端连接，接触器仏的电流输出端与输入变压器UT的电流输入端连接，输入变压器UT 的电流输出端与IGBT启动柜的第二出线端口连接，充电电阻R与接触器仏并联。
2. 根据权利要求1所述的高压电机用新型变频启动器，其特征在于，IGBT启动柜内设 有直流母线电容器。
3. 根据权利要求1所述的高压电机用新型变频启动器，其特征在于，IGBT启动柜的第 一出线端口与电压互感器PT的副边连接。
4. 根据权利要求1所述的高压电机用新型变频启动器，其特征在于，电压互感器PT的 副边设有接地端。
5. 根据权利要求1所述的高压电机用新型变频启动器，其特征在于，IGBT启动柜设有 IGBT启动柜输出电流的频率与电压的检测装置。
6. 根据权利要求1所述的高压电机用新型变频启动器，其特征在于，IGBT启动柜设有 报警装置。
7. 根据权利要求1所述的高压电机用新型变频启动器，其特征在于，IGBT启动柜设有 电机启动退出装直。
【文档编号】H02P1/54GK203911812SQ201420333001
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年6月20日 优先权日:2014年6月20日
【发明者】孟文博, 吴小鸣 申请人:孟文博, 吴小鸣, 杜松林, 佟宝全, 张继新, 张和平