用于三相电机的星三角启动电路及其启动方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电机技术，具体涉及用于三相电机的星三角启动电路及其启动方法。
【背景技术】
[0002]三相电机的连接方式包括星形连接和三角形连接。星形连接的启动电流小于三角形连接的启动电流，在启动时对电网冲击小。三角形连接的转矩大于星形连接。因此，将二者结合的星三角启动是三相电机有利的启动方式，即在启动阶段采用星形连接以减小对电网的冲击，在启动阶段后的运行阶段采用三角形连接以产生大转矩。
[0003]在现有的星三角启动中，采用时间继电器实现从星形连接向三角形连接的切换。然而，时间继电器的延时难以预先设定。如果延时过短，则可能还没有完成完全起动就已经切换至三角形连接。电机的启动电流仍然会上升，难以达到星三角启动的降压效果。如果延时过长，则电机长时间运行在星形连接中，难以快速满足负载的风量和转速要求。
[0004]因此，期望在三相电机的星三角启动过程中精确控制从星形连接切换至三角形连接的时刻，以兼顾三相电机的低启动电流和高工作转矩的要求。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明提供一种用于三相电机的星三角启动电路及其启动方法。
[0006]根据本发明的一方面，提供一种用于三相电机的星三角启动电路，包括:第一接触器，用于将三相电机接入三相交流电源，其中三相电机的三个绕组的第一端分别连接三相交流电的三条相线；第二接触器，用于将三相电机的三个绕组的第二端连接至公共节点，形成星形连接；第三接触器，用于将三相电机的三个绕组的第二端分别连接至相邻绕组的第一端，形成三角形连接；第一开关，第一开关为常闭开关且与第二接触器串联连接；第二开关，第二开关为常开开关且与第三接触器串联连接；电流检测装置，用于检测电机的负载电流；以及控制器，包括第一开关控制电路和第二开关控制电路，分别向第一开关和第二开关的控制端提供第一控制信号和第二控制信号，其中，所述第一开关控制电路根据电机的负载电流在预定时间内的变化量来判断启动是否稳定，并且在启动稳定之后产生第一控制信号以断开第一开关，所述第二开关控制电路延时之后产生第二控制信号以闭合第二开关。
[0007]优选地，如果负载电流的变化量小于等于阈值，则所述第一开关控制电路确定启动已经稳定，如果负载电流的变化量大于阈值，则所述第一开关控制电路确定启动尚未稳定。
[0008]优选地，所述预定时间的时间范围为0.1S-5S，所述延时的时间范围为0.1S-5S。
[0009]优选地，第二接触器还包括与第三接触器串联连接的附加的第一常闭触点，第三接触器还包括与第二接触器串联连接的附加的第二常闭触点，第一常闭触点和第二常闭触点用于第二接触器和第三接触器的互锁。
[0010]优选地，所述电流检测装置包括串联连接在三相交流电的相线上的电流互感器和根据电流互感器的输出信号测量电流的电流计。[0011 ] 优选地，第一接触器、第二接触器和第三接触器由三相交流电的其中一相供电，在启动开始时，第一接触器和第二接触器接通，第三接触器断开。
[0012]根据本发明的另一方面，提供一种用于三相电机的星三角启动方法，包括:采用星形连接启动电机；在启动稳定后断开星形连接；以及延时将电机连接成三角形连接，其中，根据电机的负载电流在预定时间内的变化量来判断启动是否稳定。
[0013]优选地，在启动后，测量电机的负载电流，如果负载电流的变化量小于等于阈值，则确定启动已经稳定，如果负载电流的变化量大于阈值，则确定启动尚未稳定。
[0014]优选地，所述预定时间的时间范围为0.1S-5S，所述延时的时间范围为0.1S-5S。
[0015]根据本发明的实施例的用于三相电机的星三角启动电路及其启动方法，根据负载电流进行星三角切换，可以实现切换时刻的精确控制，保证电机在稳定运行状态下进行切换。在切换时电流不会上升到起动阶段的冲击电流，而是三角形的电流，真正达到了星形起动的效果，减小了对电网的冲击电流。在检测到负载电流稳定后，进行切换，能够保证电机不会长时间运行在星形连接中。该星三角启动电路可以兼顾三相电机的低启动电流和高工作转矩的要求。
[0016]此外，在星形接触器关断与三角形接通进行延时，保证接触器不会构成短路回路。
【附图说明】
[0017]通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚。
[0018]图1示出了根据现有技术的用于三相电机的星三角启动电路的示意性电路图。
[0019]图2示出了根据本发明的实施例的用于三相电机的星三角启动电路的示意性电路图。
[0020]图3示出了根据本发明的实施例的用于三相电机的星三角启动方法的流程图。
【具体实施方式】
[0021]在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
[0022]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0023]图1示出了根据现有技术的星三角启动电路的示意性电路图。如图1所示，根据现有技术的星三角形启动电路包括接触器KM1、KM2、KM3，以及时间继电器KT。通过三个接触器KM1、KM2、KM3和时间继电器KT的动作，控制电机Μ的连接方式。
[0024]接触器ΚΜ1具有连接在三相交流电源和电机Μ之间的三个常开触点ΚΜ1-1，接触器ΚΜ2具有用于实现星形连接的三个常开触点ΚΜ2-1，接触器ΚΜ3具有用于实现三角形连接的三个常开触点KM3-1。接触器KM2还具有常闭触点KM2-2，接触器KM3还具有常闭触点KM3-2，用于实现两个接触器KM2和KM3的互锁。时间继电器KT具有与接触器KM2串联的时延断开触点KT-1，以及与接触器KM3串联的时延闭合触点KT-2。
[0025]在启动开始时，接触器KM1和KM2通电，时间继电器KT通电。接触器KM1的常开触点KM1-1吸合，向电机Μ供电。同时，接触器ΚΜ2的常开触点ΚΜ2-1吸合，使得电机Μ实现星形连接，常闭触点ΚΜ2-2断开，使得接触器ΚΜ3断电。因而，电机Μ实现星形连接方式的启动。
[0026]在启动一段时间之后，时间继电器ΚΤ的时延断开触点ΚΤ-1断开，时延闭合触点ΚΤ-2吸合。接触器ΚΜ2断电，从而常闭触点ΚΜ2-2闭合。此时，接触器ΚΜ3通电。接触器ΚΜ3的常开触点ΚΜ3-1吸合，使得电机Μ实现三角形连接，常闭触点ΚΜ3-2断开，以保持接触器ΚΜ2断电。接触器ΚΜ2和ΚΜ3利用常闭触点ΚΜ2-2和常闭触点ΚΜ3-2实现互锁。因而，电机Μ实现三角形连接方式的运行。
[0027]上述用于三相电机的星三角启动电路采用时间继电器ΚΤ实现从星形连接向三角形连接的切换。由于人工设置时间继电器ΚΤ的延时，因此切换时刻的精确控制非常困难。
[0028]图2示出了根据本发明实施例的用于三相电机的星三角启动电路的示意性电路图。如图2所述，用于控制电机启动的星三角启动电路包括接触器ΚΜ1、ΚΜ2、ΚΜ3，以及开关S1和S2。通过三个接触器ΚΜ1、ΚΜ2、ΚΜ3以及开关S1和S2的动作，控制电机Μ的连接方式。
[0029]接触器ΚΜ1具有连接在三相交流电源和电机Μ之间的三个常开触点ΚΜ1-1。三相交流电源依次经由断路器QF1和接触器ΚΜ1的三个常开触点ΚΜ1-1连接至电机Μ。接触器ΚΜ1在通电状态下将电机Μ连接至三相交流电源，从而为电机Μ提供三相交流电。此外，三相交流电源的其中一相为接触器ΚΜ1、ΚΜ2、ΚΜ3供电。在一个示例中，将接触器ΚΜ1、ΚΜ2、ΚΜ3并联在三相交流的一条相线和中性线之间。
[0030]接触器ΚΜ2具有用于实现星形连接的三个常开触点ΚΜ2-1以及附加的常闭触点ΚΜ2-2。在星形连接方式下，电机Μ的三组绕组的各自第一端U1、V1、W1分别连接至三相交流电的相线，各自的另一端U2、V2、W2经由接触器KM2的三个常开触点KM2-1连接至公共节点。因而，在三个常开触点KM2-1闭合时，另一端U2、