一种异步电动机软起动和就地补偿的方法和装置制造方法及图纸

一种异步电动机软起动和就地补偿的方法和装置，在异步电动机的控制系统中设置高压晶闸管电子开关，利用高压晶闸管电子开关的开关完成异步电动机的软起动和电动机的就地无功功率补偿投切，实现异步电动机的就地无功功率补偿。至少包括一个检测控制单元和补偿电容器组，在检测控制单元中设置有高压晶闸管电子开关，且晶闸管电子开关的输出分别与被控电动机和就地补偿电容器组相连；在检测控制单元的协调控制下，利用晶闸管电子开关完成电动机的软起动和电动机就地补偿电容器组的投切。

【技术实现步骤摘要】

本技术专利技术涉及一种工业电动机的控制设备，特别是一种电动机的软起动和电动机的 就地补偿设备。其应用领域为冶金、采矿、建材、石化、给排水等行业的大功率高压电动 机需要软起动和需要就地补偿、不频繁起动的场合。特别适用单向旋转的负载，如水泵、 风机、压风机、球磨机等场合。
技术介绍
电机的起动方式主要有两种， 一种是直接起动方式，另一种是降压起动方式。对于直 接起动方式，因受到许多限制，主要表现在下列三个方面特征(1) 起动电流可大到电动机额定电流的4 7倍，部分国产电动机的起动电流实际测 量甚至高达8 12倍。如果直接起动较大的电动机，过大的起动电流将造成电网电压显著 下降，影响同一电网其它电气设备和电子设备的正常运行，严重时将使部分设备因电压过 低而退出运行，甚至使电力线路继电保护装置过流保护动作而跳闸，使线路供电中断。(2) 直接起动会使被拖动的工作机械受到机械性冲击，对于水泵性负载来说，过高的 起动转矩对叶片、轴承、拍门等造成软性损伤(机械变形、疲劳性老化)及硬性损伤(裂 纹、断裂等)是较为常见的，甚至会因水流对管道的冲击力(及反作用力)过大而产生严 重的水锤效应损坏设备。G)直接起动要求供电变压器容量较大，而对农田排灌泵站供电的变压器容量往往达 不到直接起动对电网容量的要求。在不允许直接起动的情况下，就要采用降压起动的起动方式，即降低电动机端电压进 行起动。降压起动一般有星形/三角形起动、定子电路中串接电阻起动、电抗器起动、自耦变压器降压起动及本专利技术推荐的软起动等方法。其中1)星形/三角形起动器是降压起动器中结构最简单、成本最低的一种，然而它的性能受到限制，主要表现在(1) 无法控制电流和转矩下降程度，这些值是固定的，为额定值的1/3。(2) 当起动器从星形接法切换到三角形接法时，通常会出现较大的电流和转矩变动。 这将引起机械和电气应力，导致经常性故障的发生。2) 自耦变压器式起动器比星形/三角形起动器提供了更多的控制手段，可以通过变 压器抽头改变I段起动电压(典型为65%和80%两挡起动分接头)。然而它的电压是分级 升高的，所以其性能受如下限制(1) 电压的阶跃性变化(分级转换时产生)引起较大的电流和转矩变动，同星形/三 角形起动器性能限制"2" —样会导致机械、电气经常性故障的发生。(2) 有限的输出电压种类(起动电压分接头数量有限)，限制了理想起动电流的选择。因为自耦变压器式起动器控制是使用较额定电压低的电压级别进行降压起动，它控制的电 机参数为电压而非电流，所以当电网电压波动及负载变化(如排灌站水位落差变化)时， 起动电流曲线将显著偏离设计理想曲线，从而恶化起动性能，设备在较差的工况下将大大 縮短使用寿命，增加维护成本。3) 电阻式起动器也能提供比星形/三角形起动器更好的起动控制。然而它同样有一些性能、使用上的限制，包括(1) 起动特性很难优化。原因是制造起动器时电阻值是确定的，在使用中很难改变， 虽然可以通过转换分接头来进行分级起动，但当级数较多时，势必增加控制系统的复杂性，而制造成本、故障率也将随之大幅度提高，所以一般电阻式起动器均在2 5级间。这样，加在电动机定子绕组上的电压、电流等主要电量参数在分级起动时仍有很大的波动。(2) 频繁起动场合下的起动特性不好。原因是在起动过程中电阻值会随着电阻的温度变化，在停止到再起动过程中需经长时间冷却过程。(3) 负载较大或起动时间较长的场合下的运行特性变 ，原因是电阻值随着电阻器温度的变化而变化。综上所述，传统的降压起动设备均有诸多性能限制和使用限制，越来越难以适应不断 发展的电动机复杂使用场合的起动需要。近来为了克服传统电机起动的不足提出一种软起动。所谓软起动，就是电动机起动时， 从起动开始软起动器给交流异步电动机一个初始电压Ust (Ust—般在10% 80%Ue电机 额定电压间自由调整)并在用户设定的起动时间Tst (Tst —般在1 120s范围内自由设定) 内将负载电压均匀上升到电动机额定电压Ue，即所谓斜坡电压起动。由于软起动器自身特 有的限流功能，起动电流在起动期间均匀上升到起动限制电流维持一定，而不会超过起动 限制电流Iq (Iq—般在1.1 5Ie电机额定电流内自由设定)。所以又称恒流起动。这样可 将电冲击及机械性冲击减小到最低的程度。但现有的电动机的软起动技术还不成熟，没有 真正得到应用。随着科技水平的发展，对电动机的控制机理和技术指标要求越来越高，传统的降压起 动设备己无法满足各行业的需要。近年来，随着软起动设备逐歩国产化，将使软起动技术 的应用成为今后大型鼠笼型异步电动机起动方式的主流，并将最终取代传统的起动方式。另一方面，工矿企业消耗的无功功率中，异步电动机约占70%，而异歩电动机的功率 因数又比校低(一般只有0.85左右)，因此，在工矿企业的异步电动机中一般都采用就地 无功功率补偿。就地补偿是在异步电动机附近设置电容器，对异歩电动机进行无功功率补 偿，这是最有效的补偿方法。其作用 可减少供电网、配电变压器、低压配电线路的负荷电流。可减少配电线路的导线截面和企业配电变压器的容量。 可减少企业配变及配电网的功率损耗。 补偿点的无功经济当量最大，因而降损效果更好。 可降低电动机的起动电流。目前，传统的电动机就地无功补偿装置大多采用机械开关投切，但这种用机械开关投 切有以下不足(1) 补偿装置投入时产生很大的涌流，切除时产生过电压，降低开关和补偿设备的使 用寿命。(2) 成本高，体积大。 因此很有必要对 a有的异步电动机软起动和无功功率补偿方式进行进一步的研究。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对现有异步电动机软起动和无功功率补偿方式的不足，提出一种 补偿装置投入时涌流小，切除时不会产生过电压，且制作成本低的异歩电动机无功功率补 偿方式及装置。本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的 一种异歩电动机软起动和就地无功功率补 偿方式，在异步电动机的控制系统中设置高压晶闸管电子开关，利用高压品闸管电子丌关 的开关完成异歩电动机的软起动和电动机的就地无功功率补偿投切，实现异歩电动机的就 地无功功率补偿。根据所述的方法提出的异步电动机软起动和就地无功功率补偿装置为 一种异步电动 机软起动和无功功率补偿装置，至少包括一个检测控制单元和补偿电容器组，在检测控制 单元中设置有高压晶闸管电子开关，且晶闸管电子开关的输出分别与被控电动机和就地补 偿电容器组相连；在检测控制单元的协调控制下，利用晶闸管电子开关完成电动机的软起 动和电动机就地补偿电容器组的投切。所述的晶闸管电子开关的输出分别与被控电动机和 就地补偿电容器组相连是指利用一个三刀双掷开关(或具有类似功能的开关器件)将晶闸管电子开关的输出分别与被控电动机和就地补偿电容器组相连。所述的检测控制单元包括 控制和保护系统，控制和保护系统采用以双CPU为核心的数模混合电路及485通信电路等 组成， 一片CPU用于电流、电压信号检测和开关信号的处理，并实时发出软起动或补偿投 切命令；另一片CPU用于完成高压晶闸管组件的电压同步移相触发信号(用于软起动)或 过零触发信号(用于补偿投切)的形成，完成电动机软起动和电动机就地补偿投切的控制 功能，以及高压晶闸管组件状态检测和保护。本专利技术由本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种异步电动机软起动和就地无功功率补偿方式，其特征在于：在异步电动机的控制系统中设置高压晶闸管电子开关，利用高压晶闸管电子开关的开关完成异步电动机的软起动和电动机的就地无功功率补偿投切，实现异步电动机的就地无功功率补偿。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王卫安，黄燕艳，刘兴民，马雅青，谭胜武，王小方，沈辉，段世彦，张定华，周方圆，
申请(专利权)人：株洲变流技术国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]