一种启动电路的制作方法

本发明涉及发电技术领域，尤其涉及一种启动电路。

背景技术：

直流电动机启动时显著的特点是：启动电流大，最大冲击电流可达到额定电流的15-20倍，将使直流电源系统受到较大的电流冲击。为减小直流电动机启动电流，可以采用串电阻启动方式，即：启动时将启动电阻r串入电机电枢回路，电阻r起降压、限流作用。直流电动机启动升速后，通过直流接触器1km短接启动电阻，让直流电源电压全部加于直流电机电枢绕组，电机进入正常运行工况。

然而，在实际电机启动过程中，常存在短接启动电阻r的接触器1km合闸时两端因电压较大而容易产生大电弧，导致1km接触器的触头烧坏或粘死。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供一种能够在直流电动机启动过程中不产生电弧的启动电路。

为解决上述问题，本发明提供一种启动电路，包括电动机、启动电阻、电子开关和接触器：

所述电动机包括电机第一端和电机第二端，所述电机第一端连接电源的正极；

所述启动电阻包括电阻第一端和电阻第二端，所述电阻第一端连接所述电机第二端，所述电阻第二端连接所述电源的负极；

所述电子开关与所述启动电阻并联设置，所述电子开关用于在所述电动机启动过程中导通，以短接所述启动电阻，所述电子开关的导通压降小于所述启动电阻被短接前的压降；

所述接触器与所述启动电阻并联设置，所述接触器用于所述电动机启动完成后导通，以短接所述电子开关。

上述的启动电路，所述启动电路还包括控制组件，所述控制组件用于在所述电动机两端的电压达到预设值时，驱使所述电子开关导通。

上述的启动电路，所述电子开关包括阳极、阴极和控制极；所述阳极连接所述电阻第一端，所述阴极连接所述电阻第二端；所述控制组件连接所述控制极，用于触发所述阳极和所述阴极导通。

上述的启动电路，所述控制组件包括触发电路，所述触发电路与所述启动电阻并联设置，所述触发电路包括依次串联设置的触发开关、第一分压电阻和第二分压电阻，以及设置于所述第一分压电阻和所述第二分压电阻之间的触发端；所述触发开关用于导通或关断所述触发电路，所述触发端连接所述电子开关，所述触发电路产生的触发电流经所述触发端进入所述电子开关。

上述的启动电路，所述控制组件还包括测量件，所述测量件用于监测所述电机第一端和所述电机第二端之间的电压值，所述测量件与所述触发开关联动，在所述电压值达到所述预设值时驱使所述触发开关闭合。

上述的启动电路，所述触发开关为继电器的触点，所述测量件为继电器的测量元件。

上述的启动电路，所述第一分压电阻为滑动电阻，和/或所述第二分压电阻为滑动电阻。

上述的启动电路，所述电子开关为可控硅。

上述的启动电路，所述预设值指所述电源电压的50％至60％。

上述的启动电路，所述电子开关导通后经预设延时导通所述接触器。

本发明提供的启动电路，包括电动机、启动电阻、电子开关和接触器，电动机与启动电阻串联设置，电子开关与启动电阻并联设置，电子开关用于在电动机启动过程中导通以短接启动电阻，接触器在电动机启动完成后导通以短接电子开关，电子开关成截止状态。由于电子开关的导通后压降小于启动电阻被短接前的压降，使得接触器闭合导通时两端的电压值较小，从而降低产生大电弧的概率，也就降低接触器的触头烧坏或粘死的概率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一示范性实施例中的启动电路的原理框图；

图2为本发明实施例的启动电路的具体电路原理图。

附图标记：

100-启动电路；10-控制组件；20-触发电路；d-电动机；r-启动电阻；1km-接触器；d1-电子开关；k1-继电器；k11-触发开关；k12-测量件；r1-第一分压电阻；r2-第二分压电阻。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅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。

通常，直流电动机启动升速后，通过直流接触器1km短接启动电阻，让直流电源电压全部加于直流电机电枢绕组，电机进入正常运行工况。然而，在实际电机启动过程中，常存在短接启动电阻r的接触器1km合闸时两端因电压较大而容易产生大电弧，导致1km接触器的触头烧坏或粘死。接触器的触头粘死若未及时发现，会使得直流电源系统存在重大安全隐患，容易发生安全事故。为解决接触器的触头烧坏或粘死的问题，本领域技术人员的解决办法有两种：1)采用直流电机软启动器的启动方式，这种启动方式效果良好，但投入较大，由于增加许多计算机类电子控制设备，增加了系统和控制回路的复杂性，设备可靠性并不很高；2)将启动电阻r分为多个电阻串联，用多个直流接触器按顺序逐级短接切换，这种方式需由几个大容量的直流接触器和中间继电器、时间继电器组成，由于元件较多，环节过多，故障率极高，柜体内非常拥挤，检修维护极不方便。启动过程中，任何一级电阻不切换，即可导致直流电动机不能正常运行，电阻发热造成事故。

为此，本申请提出一种针对直流电动机的启动电路，该启动电路能够解决直流电动机启动过程产生大电弧的问题，也不需要大量资源的投入，且检修维护方便，可靠性高。

本发明实施例中，连接包括直接接触的直接连接，也包括没有直接接触的间接连接。

图1为本发明实施例的启动电路100的模块示意图。启动电路100包括电动机d、启动电阻r、电子开关d1和接触器1km。其中，电动机d为直流电动机d，包括电机第一端和电机第二端，电机第一端连接电源的正极。启动电阻r包括电阻第一端和电阻第二端，电阻第一端连接电机第二端，电阻第二端连接电源的负极。启动电阻r与电动机d串联设置，可以起到降压、限流的作用，以降低电动机d启动过程中的最大冲击电流。电子开关d1与启动电阻r并联设置，电子开关d1能够在电动机d启动过程中导通，由于电子开关d1所需的导通压降小于启动电阻r被短接前的压降，因此，电子开关d1在电动机d启动过程中可靠导通，导通后短接启动电阻r。接触器1km与启动电阻r并联设置，接触器1km可以在电动机d启动完成后导通，接触器1km闭合后不仅启动电阻r被短接，电子开关d1也被短接。由于电子开关d1的压降小于启动电阻r被短接前的压降，使得接触器1km闭合导通时两端的电压值较小，从而降低了产生大电弧的概率，也就降低接触器1km的触头烧坏或粘死的概率。

启动电路100还可以包括控制组件10，该控制组件10用于电动机d启动过程中，具体的，电动机d两端的电压达到预设值时，驱使电子开关d1导通，则启动电阻r被短接。电子开关d1的导通压降通常较小，因此电源的电压几乎全部施加到电动机d上，电动机d就完成了启动过程。电动机d启动完成后，接触器1km可以导通短接电子开关d1，由此，启动电路100完成电动机d的启动工作。通过控制组件10的设置，使得电子开关d1可以适时、自动导通。

其中，该预设值可以为电源电压的50％到60％，例如53％的电源电压、55％的电源电压，或58％的电源电压等。

电子开关d1包括阳极、阴极和控制极。具体的，阳极连接电阻第一端，阴极连接电阻第二端，控制组件10连接控制极，用于通过控制极触发阳极和阴极导通。

控制组件10包括触发电路20，触发电路20与启动电阻r并联设置。触发电路20包括依次串联的触发开关k11、第一分压电阻r1和第二分压电阻r2，以及设置在第一分压电阻r1和第二分压电阻r2之间的触发端。具体的，触发开关k11具有开关第一端和开关第二端，第一分压电阻r1包括分压第一端和分压第二端，第二分压电阻r2包括分压第三端和分压第四端，开关第一端连接电阻第一端，开关第二端连接分压第一端，分压第二端和分压第三端连接触发端，分压第四端连接电阻第二端。触发开关k11的开关第一端和开关第二端可以接合或分离，接合时触发开关k11闭合触发电路20导通，分离时触发开关k11断开触发电路20关断。触发端设置在第一分压电阻r1和第二分压电阻r2之间，且触发端连接电子开关d1的控制极，第二分压电阻r2两端的电压等于电子开关d1控制极和阴极之间的电压，以给电子开关d1施加正向稳定触发电压，提供稳定的触发电流。

控制组件10还包括测量件k12，测量件k12用于加测电机第一端和电机第二端之间的电压值，该测量件k12与触发开关k11联动，以在电动机d两端的电压值达到预设值时驱使触发开关k11闭合，从而使得触发开关k11可以适时、自动闭合或断开。

具体的，触发开关k11为继电器k1的触点，其中开关第一端为动触点，开关第二端为静触点，测量件k12可以为继电器k1的测量元件，继电器k1的测量元件可以是继电器k1的感应线圈，由此实现触发开关k11与测量件k12的联动设置。继电器k1可以为电压继电器或中间继电器。当然，测量件k12也可以不是继电器k1的测量元件，而是其他能够监测电动机d两端电压的元件，对应的，触发开关k11可以不是继电器k1的触点，而是与测量件k12联动的开关。

电子开关d1可以为可控硅，可控硅具有上述阳极、阴极和控制极，且可控硅的通态峰值电压小于2.6v。当然，电子开关d1也可以为其他能够被触发后导通或关断的电子元件，不再赘述。

本发明实施例中，电子开关d1导通后接触器1km才导通，为了防止接触器1km先于电子开关d1闭合导通，应经预设延时后导通接触器1km。预设延时为短延时，时间在1秒内，例如0.1秒、0.3秒、0.5秒、0.7秒或0.9秒等等。

本发明实施例的启动电路100，在电动机d正常运行过程中，若接触器1km因某种故障原因断开或主触点过热烧损等原因，将启动电阻r在运行中异常接入，或启动电阻r异常分流，引起启动电阻r两端电压增大，此时因电子开关d1的阳极、阴极之间电压大于所需的导通电压，同时触发电路20触发可控硅导通，电子开关d1短接启动电阻r，避免启动电阻r长期过电流发热引起事故，保证电动机d正常运行。

图2为本发明实施例启动电路100的电路原理图，以下就其动作过程和原理做介绍。

电动机d启动时合主接触器-km，电动机d串连启动电阻r，此时电动机d启动电流为：

式中：r-启动电阻，r-电动机绕组电阻，u-电源电压。

因r一般很小，故上式可写为：

则启动电阻r的电压为：

ur＝u-ud

式中：ud-电动机电压。

电动机d启动初时电动机电压较小，随电动机d转速上升，电动机电压ud也逐步增加，当继电器k1的线圈(即测量件k12)检测到ud≥(50％-60％)u时，继电器k1的动触点和静触点接合(即触发开关k11闭合)，接通触发电路，第一分压电阻r1和第二分压电阻r2上的两端均具有电压，在可控硅的控制极和阴极之间加正向稳定触发电压，提供稳定的触发电流。而此时因启动电阻r的两端电压ur约为(40％-50％)u，相当于可控硅的阳极和阴极之间有(40％-50％)u的电压，则可控硅满足导通条件而导通，可控硅短接启动电阻r，电动机d全电压运行。

为防止接触器1km先于可控硅闭合，经短延时启动1km。当1km主触点闭合瞬时，因ur电压为可控硅通态电压，即约为0.7v，相当于1km主触点接通于等电位线路，故1km主触点不会产生电弧。

当1km主触点闭合后，启动电阻r的两端电压ur≈0v，可控硅的阳极和阴极之间电压约为0v，可控硅关断，电流从1km主触点流过，完成电流回路稳态切换，电动机d完成启动过程。

在电动机d正常运行过程中，1km因某种故障原因断开或主触点过热烧损等原因，将启动电阻r在运行中异常接入，或启动电阻r异常分流，引起ur电压增大，此时因电子开关d1的阳极、阴极之间电压大于所需的导通电压，同时触发电路将触发可控硅导通，可控硅短接启动电阻r，避免启动电阻r长期过电流发热引起事故，保证电动机d正常运行。

因此，本发明实施例的启动电路，可以有效解决短接启动电阻r时接触器1km的合闸电弧大，将1km接触器触头烧坏、粘死的问题，不但保证了直流电动机d安全启动，也可延长接触器1km的使用寿命，而且在直流电动机d运行中，防止因1km接触器的故障引起停机，提高了设备运行的可靠性。

其中，可控硅可以是普通单向可控硅，其相关参数选择如下：型号：kp500a；额定通态电流(it)选择电机额定电流的2-3倍，比如500a；反向耐压(vrrm)：大于电源电压3-4倍，例如1800v；触发电流(igt)：25-200ma；触发电压(vgt)≤2.5v。

第一分压电阻r1和第二分压电阻r2的相关参数选择如下：igt选取100-200ma；r1+r2电阻值应取50％u/igt，其中r2取值应大于2.5/igt1,igt1选取25-50ma；在220kv电源系统中，第一分压电阻r1为100w/500-1000ω瓷管可调绕线滑动变阻器；第二分压电阻r1为100w/50-100ω瓷管可调绕线滑动变阻器。

第一分压电阻r1和第二分压电阻r2为滑动电阻，使得现场可调整滑动变阻器的滑动头，使可控硅能够在不同的电压下被触发，比如在(30％-50％)u电压下可靠触发。

继电器k1若为直流中间继电器，继电器启动电压应为(50％-60％)u，具体可以为zjy-420g型dc220v继电器；若为直流电压继电器，继电器动作电压应为(50％-60％)u。

以上所述的具体实例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。