專利名稱：一種用于大功率籠型電機自勵補償軟起動裝置的制作方法
一種用于大功率籠型電機自勵補償軟起動裝置技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于籠型大功率電機軟起動技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種用于大功率籠型電機 的自勵補償軟起動裝置的主回路。
背景技術(shù)：
目前隨著我國工業(yè)化進行程的加快，在鋼鐵、化工等行業(yè)里，IOOOOkff以上電動機 使用已越來越多，這些大功率籠型電機普遍采用的都是降壓起動方式，但從電機起動性能 角度分析，所有降壓限流起動方式都無法克服起動過程中的無功起動電流沖擊和低電壓起 動時力矩不足的兩個現(xiàn)實問題，起動中要想控制沖擊電流(即起動電流)，就只有通過降壓 方式來限流，限流越好，起動的瞬間機械沖擊就越小，然而由于電機的力矩是和端電壓平方 成正比，電機端電壓一旦降幅過大就無法滿足起動轉(zhuǎn)矩要求，這是大電機起動中不可回避 的兩個對立性矛盾問題，這個平衡點來源于在起動瞬間要迅速補充部分電動機起動過程所 需要的大量無功，減少從電網(wǎng)吸取的無功量，又要保證起動轉(zhuǎn)矩的同時，降低電機端電壓達 到減弱因電機起動瞬間而引發(fā)較大沖擊電流，抑制網(wǎng)側(cè)電壓陷落，真正保證前端變壓器實 際供電容量需求。
采用自耦變壓器進行降壓起動時，無可避免會產(chǎn)生幾個突出問題其一，自耦變壓器起動投入瞬間總會造成一定瞬時浪涌沖擊峰值電流；其二，自耦變壓器起動的自身電氣結(jié)構(gòu)特點決定了在起動過程中，主回路會有極其短 暫斷電自起動過程，在這個轉(zhuǎn)換過程中，電機運行會出現(xiàn)明顯振動；其三，自耦變壓器起動完成，電機轉(zhuǎn)速接進額定轉(zhuǎn)速，電機從抽頭降壓輕載運行狀態(tài)直 接轉(zhuǎn)換成全壓全速狀態(tài)時，由于電機端電壓突變，會造成瞬間的躍變沖擊浪涌電流產(chǎn)生。
因此，傳統(tǒng)降壓起動方式(如水電阻、電抗器、自耦變壓器等)對網(wǎng)側(cè)起動電流限制 和浪涌沖擊減弱方面均有一定局限性。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對背景技術(shù)中提到的大型高壓電機降壓起動通用技術(shù)不足，設(shè)計的一 種削弱自耦變壓器在起動瞬間浪涌沖擊電流峰值，并對運行旁路短接沖擊浪涌電流也有一 定的抑制作用的用于大功率籠型電機自勵補償軟起動裝置的主回路。
本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用技術(shù)方案是一種用于大功率籠型電機自勵補償軟起 動裝置，包括自耦變壓器，該自耦變壓器含有兩段“山”字型硅鋼片鐵芯，內(nèi)部裝有三個抽頭 的手動分接開關(guān)和三相自勵變壓器繞組，三相自勵變壓器繞組的三組自藕抽頭分別與手動 分接開關(guān)相連，設(shè)有三個對外連接端口，其特征在于所述兩段“山”字型硅鋼片鐵芯的三個 對接端口分別設(shè)有三相鐵餅及該三相鐵餅兩側(cè)調(diào)節(jié)氣隙的絕緣板，構(gòu)成特型自勵起動變壓 器；特型自勵起動變壓器第一對外連接端口經(jīng)自勵起動斷路器與配電變壓器連接；第二對 外連接端口與起動補償斷路器和聯(lián)絡(luò)斷路器的一端連接，起動補償斷路器的另一端與星點 公共端之間串接起動無功補償單元，聯(lián)絡(luò)斷路器的另一端分別與大功率籠型電機和旁路全壓運行斷路器的一端連接，旁路全壓運行斷路器的另一端與母線連接；第三對外連接端口與星點公共端之間串接串勵控制斷路器。本發(fā)明的技術(shù)解決方案中所述的母線與特型自勵起動變壓器公共繞組星點公共端之間連接有由就地補償斷路器、就地補償電容器串聯(lián)構(gòu)成的就地補償電路。本發(fā)明的技術(shù)解決方案中所述的特型自勵起動變壓器公共繞組星點公共端為公共繞組短接成封閉星點公共端，星點公共端都是各自封閉懸空的。本發(fā)明由于采用由特型自勵起動變壓器、自勵起動斷路器、起動補償斷路器、起動無功補償單元、聯(lián)絡(luò)斷路器、旁路全壓運行斷路器、串勵控制斷路器構(gòu)成的大功率籠型電機自勵補償軟起動裝置的主回路，其中，特型自勵起動變壓器所含的兩個“山”型硅鋼片的對接端口設(shè)有鐵餅及該鐵餅兩側(cè)的絕緣板，該兩個絕緣板的厚度即間隙可根據(jù)大功率籠型電機功率起動特性要求作適當(dāng)調(diào)整，自勵起動斷路器與配電變壓器連接，聯(lián)絡(luò)斷路器與大功率籠型電機連接，旁路全壓運行斷路器的兩端分別與母線、大功率籠型電機連接，因而，起動時，特型自勵起動變壓器進入自藕變壓狀態(tài)，保證了電機實現(xiàn)恒壓限流補償軟起動，同時由于在自耦變壓器二次側(cè)同時接入起動補償單元，不但對起動回路功率因數(shù)得到補償，也對網(wǎng)側(cè)起動限流起到一定分流補償作用，電機起動完成，轉(zhuǎn)速接進額定轉(zhuǎn)速時，特型自勵起動變壓器會進入失磁狀態(tài)，保證了降壓輕載運行狀態(tài)直接轉(zhuǎn)換成全壓全速過程中，自勵繞組的電感保持有明顯的線性度，不會出現(xiàn)明顯電壓陷落，從而實現(xiàn)階梯式的電壓逐級平穩(wěn)過渡轉(zhuǎn)換到全壓運行狀態(tài)，徹底解決了因電機端電壓突變造成瞬間躍變浪涌電流沖擊的問題。本發(fā)明能夠很好適應(yīng)高壓大功率籠型電機實現(xiàn)以降低起動電流、保護電機、減少電網(wǎng)沖擊為目的軟起動方式，其顯著特點為1、很好解決起動沖擊電流和降壓起動之間平衡關(guān)系，將高壓大功率籠型電機的起動過程拆分為恒壓限流軟起動過程和電機端起動補償分流的降補過程，恒壓限流的作用在于利用自藕變壓器特性降壓限流，電機側(cè)起動降補作用在于起動瞬間迅速補充部分電動機起動過程所需要的大量無功，減少從電網(wǎng)吸取的無功容量；2、很好解決傳統(tǒng)自耦變壓器起動過稱中的短暫斷電自起動轉(zhuǎn)換沖擊振動問題，利用特型自勵起動變壓器的靈活抽頭變壓和失磁轉(zhuǎn)換功能很好地實現(xiàn)了電機由起動到運行平穩(wěn)過渡轉(zhuǎn)換；3、利用特型自勵起動變壓器特殊制作工藝保證了失磁自勵電感特性有明顯的線性度，保證了降壓輕載運行狀態(tài)直接轉(zhuǎn)換成全壓全速過程中，不會出現(xiàn)明顯電壓陷落，從而實現(xiàn)階梯式的電壓逐級平穩(wěn)過渡轉(zhuǎn)換到全壓運行狀態(tài)，徹底解決了因電機端電壓突變造成瞬間躍變浪涌電流沖擊的問題；4、同時由于特型自勵變壓器內(nèi)部革新改造，也改變了其自身阻抗特性，這為削弱自勵起動變壓器在起動瞬間浪涌沖擊電流峰值，有一定的抑制作用。本發(fā)明主要用于大功率籠型電機的自勵補償軟起動裝置。


圖1是本發(fā)明實施例1的電氣線路示意圖。圖2是本發(fā)明實施例2的電氣線路示意圖。圖3是本發(fā)明實施例3的特型自勵變壓器繞組接線原理圖。圖4是本發(fā)明實施例3的特型自勵變壓器鐵芯結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例作進一步說明。在圖1中1、自勵起動斷路器QF3，2、串勵控制斷路器QF1，3、起動補償斷路器QF2，4、起動補償單元Cl，5、聯(lián)絡(luò)斷路器QF4，6、旁路全壓運行斷路器QF5，7、高壓大功率籠型電機M，8、特型自勵起動變壓器Tl，9、有三個抽頭J1、J2、J3的手動分接開關(guān)K，10、自勵起動變壓器內(nèi)部可調(diào)氣隙鐵芯，11、自勵起動變壓器內(nèi)部自勵繞組L，12、配電變壓器T2，13、進線斷路器QF7。實施例1如圖1所示。電網(wǎng)主母線通過配電變壓器T2接通進線斷路器QF7輸入端，進線斷路器QF7的出線端接通10 (6)kV起動回路母線，起動回路母線得電后再接入自勵起動斷路器QF3進線端，自勵起動斷路器QF3出線端接特型自勵起動變壓器Tl的對外接口①，特型自勵起動變壓器Tl內(nèi)部手動分接開關(guān)K內(nèi)部自勵抽頭選取Jl觸點經(jīng)與特型自勵起動變壓器Tl的對外接口②一端相連，特型自勵起動變壓器Tl的對外接口②另一端分為兩路輸出，對外接口②的一路與起動補償斷路器QF2進線端連接，起動補償斷路器QF2出線端與起動補償單元Cl相連,起動補償單元Cl另一端短接成封閉星點公共端,特型自勵起動變壓器Tl對外接口②的另一路與聯(lián)絡(luò)斷路器QF4輸入端相連，聯(lián)絡(luò)斷路器QF4輸出端與旁路全壓運行斷路器QF5輸出端并接相連，并接點直接接通高壓大功率電機M，而旁路全壓運行斷路器QF5輸入端與電網(wǎng)10 (6)kV起動回路母線相連接，特型自勵起動變壓器Tl對外接口③輸出端與串勵控制斷路器QFl輸入端相連，串勵控制斷路器QFl輸出端另一端將自勵起動變壓器公共繞組短接成封閉星點公共端。特型自勵起動變壓器Tl公共繞組短接成封閉星點公共端，星點公共端都是各自封閉懸空的。本發(fā)明實施例1的工作原理是
主回路降壓限流補償起動回路是接通主回路進線斷路器QF7，電網(wǎng)主母線通過配電變壓器T2經(jīng)進線斷路器QF7為10 (6)kV起動回路母線供電，接通串勵控制斷路器QF1，特型自勵起動變壓器Tl公共繞組短接成星點，再接通自勵起動斷路器QF3，特型自勵起動變壓器Tl進入自藕變壓狀態(tài)，由于手動分接開關(guān)K事先已經(jīng)調(diào)整好自勵變壓器抽頭Jl位置接通，此時再接通起動補償斷路器QF2，使起動補償單元Cl接入系統(tǒng)中，對起動回路功率因數(shù)進行補償，最后接通聯(lián)絡(luò)斷路器QF4，電源接進高壓大功率籠型電機M，實現(xiàn)電機恒壓限流補償軟起動全過程。主回路全壓全速運行回路是電機起動完成轉(zhuǎn)速接進額定轉(zhuǎn)速時，串勵控制斷路器QFl失電斷開，特型自勵起動變壓器Tl進入失磁狀態(tài)，自勵繞組L進入線性電感狀態(tài)繼續(xù)維持電機降壓運行狀態(tài)，此時電壓抬升感抗值調(diào)整來源于特型自勵起動變壓器Tl的內(nèi)部可調(diào)氣隙鐵芯即兩個絕緣板厚度所決定的，此時一則斷開起動補償斷路器QF2，使起動補償單元Cl及時退出系統(tǒng)補償狀態(tài)，電機恢復(fù)運行自然功率因數(shù)狀態(tài)，二則接通旁路全壓運行斷路器QF5，使電機進入全壓全速運行狀態(tài)，同時斷開自勵起動斷路器QF3和聯(lián)絡(luò)斷路器QF4，使特型自勵起動變壓器Tl完全退出起動狀態(tài)。在圖2中14、就地補償斷路器QF6，15、就地補償電容器C2。實施例2如圖2所示。與實施例1不同的是在的是在特型起動變壓器Tl對外輸出端口②和星點公共端之間連接有由就地補償斷路器QF6、就地補償電容器C2串聯(lián)構(gòu)成的就地補償電路。本發(fā)明實施例2的工作原理是
主回路降壓限流補償起動回路是接通主回路進線斷路器QF7，電網(wǎng)主母線通過配電變壓器T2經(jīng)進線斷路器QF7為10 (6)kV起動回路母線供電，接通串勵控制斷路器QF1，特型自勵起動變壓器Tl公共繞組短接成星點，再接通自勵起動斷路器QF3，特型自勵起動變壓器Tl進入自藕變壓狀態(tài)，由于手動分接開關(guān)K事先已經(jīng)調(diào)整好自勵變壓器抽頭Jl位置接通，此時再接通起動補償斷路器QF2，使起動補償單元Cl接入系統(tǒng)中，接通就地補償斷路器QF6，10 (6) kV起動回路母線經(jīng)就 地補償斷路器QF6，接通就地補償電容器C2，對起動回路功率因數(shù)進行補償，最后接通聯(lián)絡(luò)斷路器QF4，電源接進高壓大功率籠型電機M，實現(xiàn)電機恒壓限流補償軟起動全過程。主回路全壓全速運行回路是電機起動完成轉(zhuǎn)速接進額定轉(zhuǎn)速時，串勵控制斷路器QFl失電斷開，特型自勵起動變壓器Tl進入失磁狀態(tài)，自勵繞組L進入線性電感狀態(tài)繼續(xù)維持電機降壓運行狀態(tài)，此時電壓抬升感抗值調(diào)整來源于特型自勵起動變壓器Tl的內(nèi)部可調(diào)氣隙鐵芯即兩個絕緣板厚度所決定的，此時一則斷開起動補償斷路器QF2，使起動補償單元Cl及時退出系統(tǒng)補償狀態(tài)，但卻保持10 (6)kV起動回路母線經(jīng)就地補償斷路器QF6，接通就地補償電容器C2，電機運行功率因數(shù)就會得到必要就地補償，二則接通旁路全壓運行斷路器QF5，使電機進入全壓全速就地補償?shù)倪\行狀態(tài)，同時斷開自勵起動斷路器QF3和聯(lián)絡(luò)斷路器QF4，使特型自勵起動變壓器完全退出起動狀態(tài)。本發(fā)明將大功率籠型電機起動過程有效分為幾個階段首先是實現(xiàn)自藕恒壓起動補償工作階段，該過程中自勵起動變壓器滿足自藕變壓器恒壓起動特性，同時在變壓器二次側(cè)實現(xiàn)了無功起動補償分流作用，可以很好地將網(wǎng)側(cè)輸入容量起動電流控制在(1. 5 1.O)倍電機額定運行電流，其次在電機起動完成轉(zhuǎn)入正常的輕載運行時，特型自勵起動變壓器失磁轉(zhuǎn)入自勵電感維持電機穩(wěn)定運行狀態(tài)工作階段，保證轉(zhuǎn)換電壓無陷落，轉(zhuǎn)換過程沖擊電流小，從而實現(xiàn)階梯式的電壓逐級平穩(wěn)過渡轉(zhuǎn)換到全壓運行狀態(tài)，電機迅速轉(zhuǎn)入全壓全速正常運行狀態(tài)工作階段，至此完成了高壓自勵補償軟起動全部過程。在圖3、圖4中11-1、特型自勵起動變壓器內(nèi)部自勵繞組La，11-2、特型自勵起動變壓器內(nèi)部自勵繞組Lb，13-3、特型自勵起動變壓器內(nèi)部自勵繞組Lc，9、有三個抽頭J1、J2、J3的手動分接開關(guān)K，16、小“山”字型硅鋼片鐵芯，19、大“山”字型硅鋼片鐵芯，17-1、A相鐵餅，17-2、B相鐵餅，17-3、C相鐵餅，18-1、A相絕緣板，18-2, B相絕緣板，18-3, C相絕緣板。實施例3如圖3、圖4所示。主要是介紹特型自勵起動變壓器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，特型自勵起動變壓器的繞組接線原理圖的輸入部分來自對外接口①的A、B、C三相，三相自勵變壓器繞組通過自勵繞組L經(jīng)內(nèi)部手動分接開關(guān)K的自勵抽頭選取Jl觸點與特型自勵起動變壓器A、B、C三相的對外接口②的輸出端相連，對外接口②的輸出接U、V、W三相，特型自勵起動變壓器自身繞組經(jīng)與對外公共輸出接口③與X、Y、Z公共端相連。特型自勵起動變壓器的鐵芯結(jié)構(gòu)圖的含有小“山”字型硅鋼片鐵芯16、大“山”字型硅鋼片鐵芯19兩段“山”字型硅鋼片鐵芯，兩段“山”字型硅鋼片鐵芯的對接端口設(shè)有A相鐵餅17-1、Β相鐵餅17-2、C相鐵餅17-3及該三相鐵餅兩側(cè)調(diào)節(jié)氣隙的A相絕緣板18-1、B相絕緣板18-2、C相絕緣板18-3，自勵繞組的失勵線性電感狀態(tài)調(diào)整來源于特型自勵起動變壓器內(nèi)部可調(diào)氣隙鐵芯即兩個絕緣板厚度所決定的。本發(fā)明實施例3的工作原理是特型自勵起動變壓器的繞組接線原理圖的輸入部分來自對外接口①的A、B、C三相，三相自勵變壓器繞組通過內(nèi)部自勵繞組La、自勵繞組Lb、自勵繞組Lc三路經(jīng)內(nèi)部手動分接開關(guān)K的自勵抽頭選取Jla觸點、Jlb觸點、Jlc觸點與特型自勵變壓器A、B、C三相對外接口②輸出端相連，對外接口②的輸出接U、V、W三相，特型自勵變壓器自身繞組經(jīng)對外公共輸出接口③與公共端口 X、Y、Z相連，輸出接口③作用是為特型自勵變壓器的結(jié)成星點懸空流出輸出端口。
權(quán)利要求
1.一種用于大功率籠型電機自勵補償軟起動裝置，包括自耦變壓器，該自耦變壓器含有兩段“山”字型硅鋼片鐵芯，內(nèi)部裝有三個抽頭(J1、J2、J3)的手動分接開關(guān)(K)和三相自勵變壓器繞組，三相自勵變壓器繞組的三組自藕抽頭分別與手動分接開關(guān)相連，設(shè)有三個對外連接端口(①、②、③)，其特征在于所述兩段“山”字型硅鋼片鐵芯的三個對接端口分別設(shè)有三相鐵餅及該鐵餅及該三相鐵餅兩側(cè)調(diào)節(jié)氣隙的絕緣板，構(gòu)成特型自勵起動變壓器(Tl);特型自勵起動變壓器(Tl)第一對外連接端口(①)經(jīng)自勵起動斷路器(QF3)與配電變壓器連接；第二對外連接端口(②)與起動補償斷路器(QF2)和聯(lián)絡(luò)斷路器(QF4)的一端連接，起動補償斷路器(QF2)的另一端與特型自勵起動變壓器公共繞組星點公共端之間串接起動無功補償單元(4)，聯(lián)絡(luò)斷路器(QF4)的另一端分別與大功率籠型電機(7)和旁路全壓運行斷路器(QF5)的一端連接，旁路全壓運行斷路器(QF5)的另一端與母線連接；第三對外連接端口(③)與特型自勵起動變壓器公共繞組星點公共端之間串接串勵控制斷路器 (QF1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于大功率籠型電機自勵補償軟起動裝置，其特征在于所述的母線與特型自勵起動變壓器公共繞組星點公共端之間連接有由就地補償斷路器 (QF6)、就地補償電容器(C2)串聯(lián)構(gòu)成的就地補償電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于大功率籠型電機自勵補償軟起動裝置，其特征在于所述的特型自勵起動變壓器(Tl)公共繞組星點公共端為公共繞組短接成封閉星點公共端，星點公共端都是各自封閉懸空的。
全文摘要
一種用于大功率籠型電機自勵補償軟起動裝置。屬于籠型大功率電機軟起動技術(shù)領(lǐng)域。它主要是解決自耦變壓器起動存在合閘浪涌沖擊和旁路躍變沖擊電流的問題。主要特征是包含有兩個“山”型硅鋼片鐵芯結(jié)構(gòu)，在兩個“山”型硅鋼片的對接端口設(shè)有鐵餅及兩側(cè)的絕緣板，構(gòu)成特型自勵起動變壓器；變壓器第一端口經(jīng)自勵起動斷路器與配電變壓器連接；變壓器第二端口經(jīng)起動補償斷路器、聯(lián)絡(luò)斷路器與起動無功補償單元、電機、旁路全壓運行斷路器和母線連接；變壓器第三端口與星點之間串接串勵控制斷路器。具有削弱自耦變壓器在起動瞬間浪涌沖擊，并對運行旁路短接階躍沖擊電流也有一定抑制作用的特點，主要用于大功率籠型電機的自勵補償軟起動裝置的主回路。
文檔編號H02P1/26GK103001550SQ20121038486
公開日2013年3月27日 申請日期2012年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月12日
發(fā)明者趙世運, 趙國強, 陳華橋 申請人:萬洲電氣股份有限公司