专利名称：一种带循环冷却系统的高压交流电动机降压液阻装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高压交流电动机降压液阻装置，特别是一种可在较长时间内连续稳定运行的高压交流电动机降压电阻装置，用于高压交流电动机的起动或调压调速运行。属于鼠笼或同步高压大功率电动机降压运行控制技术领域。
背景技术：
公知的高压交流电动机液态软起动装置大都由电液箱、电液箱中的导电液、处于导电液中的电极对构成。其中，电极对可以是两个定电极，也可以是动、定电极，动电极与所设的传动机构相联接。液态软起动装置与高压交流电动机配合使用时，通常有两种联接方式。一种是与电动机转子回路相联接，起动过程中既可限制起动电流，又可增大电动机的起动转矩，原理上则属于改变电动机转差率控制，不属于降压起动调速方式，只能用于绕线式电动机；另一种是与电动机定子回路相联接，由于液态电阻串在电动机定子回路，从而降低电动机定子端的端电压，属于降压方式，用于鼠笼或同步电动机。两者都存在液体电阻起动时散热困难的问题，连续起动升温高，而后者由于起动时承受的电压高且电流为电机额定电流的三倍左右，需要更大的热容量，因而体积大，且负载较重，起动时间稍长，极易出现开锅现象，这样，连续起动的次数要受到限制，且由于单次起动温升较大，改变了液体电阻的参数，而绝缘的电液箱散热相当慢，连续起动时起动性能常发生较大改变；另外，从安全和稳定的角度考虑，势必要增大电液箱的体积，考虑足够的设计冗余，最终导致产品柜体更大，由此还会带来一系列如制造场地、搬移、运输、安装、维护等问题，影响产品的推广应用。
液态软起动装置与电动机转子回路联接属于改变电动机转差率调节，不会改变电动机定子电压，也不与定子电压发生直接电连接，由于电动机转子回路感应电势很低，且三相之间只需有很小的工作电阻并联即可，三相之间以及三相对地之间的绝缘要求都很低，三相电液可以一起循环，导电液循环冷却时工作中不会造成对地的不安全电压产生，循环用冷却介质可用一般的洁净水即可，管路及循环介质的热交换均不会产生危险电位，安全问题较易解决。而液态软起动装置与电动机定子回路联接，属于降压类软起动装置，存在定子回路工频高电压、大电流的问题，工程应用上不仅可能存在因为起动时间长，电液升温加剧甚至开锅、水溅现象，同时还可能存在电极因为局部短时温度过高而损坏的现象。也是因为高电压、大电流的原因，电压可能通过循环电液、冷却介质形成爬电，影响设备安全，且工作温度上升还有时间短、热量大的特点，因而价廉物美的冷却方式迟迟没能解决掉。采用电液循环冷却既涉及三相供电电阻之间的相互绝缘，还涉及循环设备对外安全问题，这在工程应用中一直以来是个空白。没有得到解决和应用。
发明内容
本发明的目的就是针对上述问题而提供一种散热性能好、安全可靠、适用范围更广的带循环冷却系统的降压液阻装置，适用于鼠笼或同步高压交流电动机。
本发明的技术解决方案如下一种带循环冷却系统的高压交流电动机降压液阻装置，包括壳体，设置在壳体内的、至少三个相互分离的电液箱，电液箱中的导电液，处于导电液中的电极对。其特征还包括由循环泵、管路、热交换器、冷却器、冷却介质组成的强制循环冷却系统，该循环冷却系统的管路入口和管路出口与电液箱联接。电极对中的一极通过电极臂与被控设备的高压电源端相联。循环冷却系统与壳体之间设有绝缘层。
本发明技术解决方案中所述的管路入口和管路出口可以相对设置在电极对之间液阻区的两侧。
本发明技术解决方案中所述的各相互分离的电液箱的循环冷却系统可以是各自独立的。
本发明技术解决方案中所述的各独立循环冷却系统的控制电源可以直接与同相序的隔离变压器联接。
本发明技术解决方案中所述的热交换器可以由相互独立的导电液通道和冷却介质通道组成，冷却介质为空气或者绝缘油。
本发明技术解决方案中所述的与电液箱联接的管路入口和管路出口可以是从电液箱的上面插入的。
本发明技术解决方案中所述的与电液箱联接的管路入口和管路出口还可以是从电液箱的侧面穿入的。
本发明技术解决方案中所述的电极对与其之间的导电液组成降压液阻，降压液阻连接有改变其阻值的传动机构。
本发明由于采用带循环冷却系统的高压交流电动机降压液态电阻装置，即将电极对中的一极通过电极臂与被控设备的高压电源端相联形成降压回路，由于循环冷却，使电液的温度在一定时间内稳定；且由于能较快地散热，从而保证了工况需要连续起动与运行性能的稳定，并有可能在一定时间内满足工艺要求使电动机降压运行，可以大大减少电液箱的体积从而提高电液箱的安全性。
本发明由于将与电液箱联接的管路入口和管路出口相对设置在电极对之间液阻区的两侧，可使液阻区的导电液在循环过程中较为平稳，热交换效率高，对液阻影响小，对起动性能没有影响，同时使电液循环入口、出口的电液保持在同一电位上，安全性能大大提高。
本发明由于在循环冷却系统与壳体之间设有绝缘层，因而可使壳体不带电，避免了高压导电液在循环冷却过程中的不安全隐患。
与现有技术相比，本发明具有更稳定的起动性能，且可采用循环冷却系统，解决了液阻接高压电源端所存在的不安全问题，使导电液散热与安全的矛盾得到解决，并且还可相应减小电液箱的体积，从而使整个产品体积减小，可连续运行性能增强，即使负载较重起动时间过长，也能稳定运行。解决了工程应用中人们长期想解决而没有解决的问题，因而达到了本发明的目的。本发明主要用于鼠笼或同步高压交流电动机的起动或调压调速运行。
本发明由于各相互分离的电液箱采用各自独立的循环冷却系统，因而可减少各电液箱之间的相互影响，使各电液箱散热效果更好，同时也更加安全可靠。
本发明由于各独立循环冷却系统的控制电源采用同相序的高压隔离变压器电源，避免了各相电压之间的电渗透和可能的短路现象发生，因而可使各液阻与其相应的循环冷却系统更加匹配、同步，动作协调一致，保证低压控制电源的安全从而提高系统安全可靠性。
本发明由于将热交换器采用相互独立的导电液通道和冷却介质通道，因而可使各相冷却器系统不因导电液与冷却介质带电而影响三相供电电源安全，使整个产品更安全。
本发明由于将与电液箱联接的管路从电液箱的侧面穿入或上面插入到电极对的两侧，因而可使降压液体电阻工作区的电液热量尽快得到循环冷却，并充分利用整个电液箱的热容量，很好地控制工作区电液因为工作时需产生大量热量导致的快速升温，并可保护电机。
图1是本发明的结构示意图；图2是管路从电液箱上面插入的结构示意图；图3是管路从电液箱侧面穿入的结构示意图；图4是发明的一种主接线方式的电路图；图5是发明的另一种主接线方式的电路图。
具体实施例方式
如图1、图2、图3所示。电液箱21为三个相互分离的电液箱，设置在壳体10内。电极对22、23处于导电液40中，上电极22为动电极，通过动电极臂37与传动机构18、减速机12联接，减速机12外设有减速机护罩13；下电极23为定电极，通过电极支架24固定在电液箱21的下部。图示由减速机12、传动机构18、导轨17、连接排19及电极22组成调节液阻的传动系统，采用动、定电极组合的方式可以起到很方便调节电液初始阻值或起动调速过程中改变电液阻值的作用。传动机构18为常规传动机构，图示传动机构18采用丝杆和升降架式，通过绝缘柱与连接排19及电极臂37相连后改变液阻值。也可以采用其它传动及连接方式，如上述的两电极均为固定电极，以方便进出接线，利用中间再采用一过渡板与传动机构相连的方式改变液阻，通过调节过渡板的方位调节两固定电极之间形成电阻的电距离或正对截面，达到调节其阻值的目的。循环泵30、热交换器5、两通阀29、三通阀26、28、流量计11、热出口6、热进口8、管路38构成电液循环系统。各电液箱21采用各自的电液循环系统，也可以采用同一的电液循环系统。冷却塔2、冷却介质1、两通阀32、35、过滤器34、强制推动装置33、压力表3、流量计31、冷进口4、冷出口7、管路39构成冷却系统，冷却介质采用空气或绝缘油，这样可以使冷却系统的成本最低且方便地隔离热介质循环可能的电渗透，保证人身安全。壳体10与循环冷却系统之间设有绝缘层9，循环冷却系统部分可能与高压电相连通的部件如热交换器5、循环泵30等安装在绝缘层9上，绝缘层9另安装固定在壳体10上，这样使壳体10与循环冷却系统之间形成充分的电气安全距离，保证外壳安全。主电机M的定子15与电极23的引出臂36联接。电液箱21上设有绝缘柱16，用来固定电极23的引出臂36，并使接线方便，电极臂37上端设有连接排19，用于固定电极22。壳体10内设有导轨17，传动机构18可运行在其限定的范围之间，电液箱21上部设有液位探测器20及液温检测。主电机转子14不与外部联接。
由于本实施例采用如图5所示的一次接线方式，可使定电极23通过电极臂36与主电机定子15相连，主电机定子15的另外三端与高压电源U、V、W三相相联；使降压液阻RS2接在星型接法的电动机定子的星点端，从而使电极22可以通过连接排19短接，然后与传动机构18绝缘联接后可方便地改变电极22的位置。这样定电极23经电极支架24固定在电液箱21的底部，并经电极臂36与主电机定子15联接。动电极22经电极臂37与传动机构18联接。定电极23、动电极22构成电极对22、23，并与其之间的导电液40形成降压液阻RS2。
如图2所示管路入口25与管路出口27从电液箱21上方插入，对称分布在电极对22、23之间形成的液阻区的两侧。管路入口25上均匀设有导电液出孔；管路出口27上均匀设有导电液入孔。这样可以使在起动过程中降压液阻RS2形成的热量迅速通过管路出口引出，经过上述形成的循环管路输送到热交换器5，使热电液在热交换器5内与另成通路的冷却介质管路迅速进行热交换，冷却后通过热出口6流出循环回送到管路入口25，并进入工作区，从而保证降压液阻RS2工作区的电液热量尽快控制。由于循环的压力，进、出管路均匀布置在降压液阻RS2工作区还可以使整个电液箱的电液有效地得到搅拌，使工作区电液与非工作区电液热量得到很好的流动，有效避免局部温升，同时还有利于进出口电液趋于同一电位，有利于系统安全。管路入口25、管路出口27采用绝缘材料制成。
图3中与图2所示不同的是，管路入口41和管路出口42从电液箱21侧面穿入。其中，管路入口41从电液箱21的上部穿入，管路出口42从电液箱21的中下部穿入，其优点是可减小循环强制泵30的抽力。
本发明的一种主接线方式如图4所示。降压液阻RS1经主控开关KM1、QF2、隔离开关QS1联接到主电机M定子回路与高压电源之间，全压运行时通过开关QF1工作，开关KM1、QF2断开而切除降压液阻设备，使之形成降压类高压交流电动机降压液态电阻装置。
本发明的另一种主接线方式如图5所示。降压液阻RS2还可以联接到主电机M定子回路星型接法的星点端，电机定子线圈的另一端通过主控开关1QF、隔离开关QS1联接到高压电源U、V、W上，使之形成降压类高压交流电动机降压液态电阻装置。降压液阻RS2通过电动机的定子线圈接入高压电源，全压运行时通过开关2QF工作短接星点，切除降压液阻设备。
本发明的电液循环系统的控制电源可以直接从高压电源U、V、W下引出，如图4或5的隔离开关QS1下端引出，经隔离变压器TC变换为相应低压控制电后控制循环泵，使不会因可能的电液循环引起的电渗透通过循环必要的控制电源渗入污染其它低压操作控制电源，导致可能的不安全隐患。
权利要求
1.一种带循环冷却系统的高压交流电动机降压液阻装置，包括壳体(10)，设置在壳体(10)内的、至少三个相互分离的电液箱(21)，电液箱(21)中的导电液(40)，处于导电液(40)中的电极对(22、23)，其特征是还包括由循环泵(30)、管路(38、39)、热交换器(5)、冷却介质(1)组成的强制循环冷却系统，该循环冷却系统的管路入口(25、36)和管路出口(27、42)与电液箱(21)联接；电极对(22、23)中的一极(23)通过电极臂(36)与被控设备的高压电源端(1QF)相联；循环冷却系统与壳体(10)之间设有绝缘层(9)。
2.根据权利要求1所述的一种带循环冷却系统的高压交流电动机降压液阻装置，其特征是所述的管路入口(25、36)和管路出口(27、42)相对设置在电极对(22、23)之间液阻区的两侧。
3.根据权利要求1或2所述的一种带循环冷却系统的高压交流电动机降压液阻装置，其特征是所述的各相互分离的电液箱(21)的循环冷却系统是各自独立的。
4.根据权利要求3所述的一种带循环冷却系统的高压交流电动机降压液阻装置，其特征是所述的各独立循环冷却系统的控制电源直接与同相序的隔离变压器(TC)联接。
5.根据权利要求1或2所述的一种带循环冷却系统的高压交流电动机降压液阻装置，其特征是所述的热交换器(5)由相互独立的导电液通道和冷却介质通道组成，冷却介质(1)为空气或者绝缘油。
6.根据权利要求1或2所述的一种带循环冷却系统的高压交流电动机降压液阻装置，其特征是所述的与电液箱(21)联接的管路入口(25)和管路出口(27)是从电液箱(21)的上面插入的。
7.根据权利要求1或2所述的一种带循环冷却系统的高压交流电动机降压液阻装置，其特征是所述的与电液箱(21)联接的管路入口(41)和管路出口(42)是从电液箱(21)的侧面穿入的。
8.根据权利要求1或2所述的一种带循环冷却系统的高压交流电动机降压液阻装置，其特征是所述的电极对(22、23)与其之间的导电液(40)组成降压液阻(RS1、RS2)，降压液阻(RS1、RS2)连接有改变其阻值的传动机构(18)。
全文摘要
一种带循环冷却系统的高压交流电动机降压液阻装置。属于鼠笼或同步高压大功率电动机降压运行控制技术领域。主要是解决在液体电阻起动时散热困难易出现开锅现象导致起动性能异常和不能在工程应用中使用冷却系统的问题。它的主要特征是包括壳体，设置在壳体内的、至少三个相互分离的电液箱，电液箱中的导电液，处于导电液中的电极对，以及由循环泵、管路、热交换器、冷却介质组成的强制循环冷却系统，该循环冷却系统的管路入口和管路出口与电液箱联接；电极对中的一极通过电极臂与被控设备的高压电源端相联；循环冷却系统与壳体之间设有绝缘层。主要用于鼠笼或同步高压交流电动机的起动或调压调速运行。
文档编号H02P1/26GK1658491SQ20041001275
公开日2005年8月24日 申请日期2004年2月21日 优先权日2004年2月21日
发明者孙玉鸿, 陈建国 申请人:湖北追日电气设备有限公司