一种高压电机软启动装置的制作方法

本实用新型涉及软启动领域，具体而言，涉及一种高压电机软启动装置。

背景技术：

现有大功率高压电机，在启动过程中通常采用以下两种方式限流。第一种是使用电抗器启动大功率高压电机，通常在电源65％处启动，电抗器一般在3500v(电源高压为10kv时)启动，但整个启动过程中电抗器无法调节电压。第二种是电子式高压软启动器启动。因为电子元件在高压下运行，电子元件的可靠性较差，且成本很高，因此和电子元件的可靠性成本都不尽人意。而且使用电子式高压软启动器的斩波取得启动电压，对电源也存在谐波污染。

并且，采用传统的降压软启动结束与运行必须采用触点转换，而且转换瞬间因电压突越造成电流冲击很大。因此，可靠性差，故障率高，运行费用高，操作麻烦，费工误事。

因此，如何提供一种装置替代现有的高压启动装置，实现更加可靠的大功率高压电机高压软启动，且无谐波污染，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种高压电机软启动装置，其能够实现大功率高压电机高压软启动，并且提高电子元件的可靠性。

本实用新型的实施例是这样实现的：

本申请实施例提供一种高压电机软启动装置，包含抽头变压器和高压补偿变压器，上述高压补偿变压器的次级串联在高压线路中，上述高压线路连接有高压电机；上述抽头变压器包括若干个上述抽头，其中一半上述抽头分别通过第二双向触发三极管与上述高压补偿变压器的初级的输入端相连，另一半上述抽头分别通过第一双向触发三极管与上述高压补偿变压器的初级的输出端相连。

在本发明的一些实施例中，上述第一双向触发三极管或上述第二双向触发三极管为碳化硅双向触发三极管。

在本发明的一些实施例中，上述软启动装置还包含断路器、旁路接触器和单片机，上述断路器连接在上述高压补偿变压器的电压输入端，上述旁路接触器串联在上述高压电机和上述高压补偿变压器之间，上述单片机的控制端分别连接上述第一双向触发三极管及上述第二双向触发三极管。

在本发明的一些实施例中，上述旁路接触器包含真空接触器。

在本发明的一些实施例中，上述若干个上述抽头包含14个。

在本发明的一些实施例中，高压补偿变压器的变比为21.8。

在本实用新型的一些实施例中，还包含用于安装上述高压线路的壳体；上述壳体包含盒体及可拆卸连接在上述盒体上的架体，上述盒体设有一侧开放的空腔，上述架体上设有用于关闭上述空腔的盖体，上述抽头变压器和上述高压补偿变压器分别通过上述盒体上的穿线通孔与上述高压线路连接；上述盒体的侧边设有与上述架体匹配的多个散热通孔，上述架体上设有与多个上述散热通孔分别连通的导热组件，上述导热组件远离各上述散热通孔的一端与上述壳体外部连通。

相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：

高压补偿变压器与高压电机通过高压线路串联，抽头变压器与第二双向触发三极管的电压输入端及第一双向触发三极管的电压输出端连接，从而通过第一双向触发三极管和第二双向触发三极管与高压补偿变压器连接，从而利用第一双向触发三极管和第一双向触发三极管的输入电压改变抽头变压器的电压，隔离了高压线路中的高压和低压，达到了无极改变高压电机定子端电压的目的，实现了高压电机的软启动；抽头变压器上的若干个抽头通过第二双向触发三极管与高压补偿变压器的初级的输入端相连，抽头变压器上的若干个抽头通过第一双向触发三极管与高压补偿变压器的初级的输出端相连，取代了传统的斩波取得启动电压，从而实现了无谐波污染，保护了电源和高压线路中的电子元件；抽头变压器的输入端通过一部分抽头连接第二双向触发三极管的输入端，另一部分抽头连接第一双向触发三极管，可以实现各个第一双向触发三极管和每个第二双向触发三极管导通，从而实现多种组合电压补偿的方式，实现了对大功率高压电机高压软启动；通过第一双向触发三极管和第二双向触发三极管各一半的方式，便于在导通不同第一双向触发三极管和其中一个第二双向触发三极管的组合时，降低对其他第一双向触发三极管及第二双向触发三极管的负载损耗，使电子元件可靠性更高，保护了高压线路；通过第一双向触发三极管代替了传统软启动使用的晶闸管，在失电后立即关断，使高压电机的控制精度更高，满足于更大功率范围高压电机的软启动，减少了电子保护元件的安装，从而减小了软启动装置的体积，并且避免转换瞬间电压突越造成电流冲击很大，提高了高压线路的安全性及软启动装置的散热性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例高压线路的原理示意图；

图2为本实用新型实施例高压线路的结构示意图；

图3为本实用新型实施例高压电机软启动装置的安装结构示意图。

附图标记：1-盖体，2-边杆，3-导热组件，4-直角槽，5-空腔，6-侧边，7-散热通孔，8-穿线通孔。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的各个实施例及实施例中的各个特征可以相互组合。

实施例

请参阅图1，图1所示为本申请实施例提供的高压电机软启动装置的原理示意图。高压电机软启动装置，包含抽头变压器和高压补偿变压器，上述高压补偿变压器的次级串联在高压线路中，上述高压线路连接有高压电机；上述抽头变压器包括若干个上述抽头，其中一半上述抽头分别通过第二双向触发三极管与上述高压补偿变压器的初级的输入端相连，另一半上述抽头分别通过第一双向触发三极管与上述高压补偿变压器的初级的输出端相连。

详细的，本实施例高压电机软启动装置利用高压补偿变压器串联在高压线路中，高压线路上连接有高压电机，从而实现高压补偿变压器与高压电机定子回路串联。抽头变压器一部分抽头各自通过第二双向触发三极管与高压补偿变压器的初级的输入端连接，另一部分抽头各自通过第一双向触发三极管与高压补偿变压器的初级的输出端连接，从而通过控制各第一双向触发三极管和不同第二双向触发三极管导通达到无级改变高压电动机定子端电压，实现高压鼠笼式电机m软启动的目的。其中，通过若干个抽头的一半分别连接第二双向触发三极管，且另一半抽头分别连接第一双向触发三极管，从而实现各个第一双向触发可以分别与各第二双向触发三极管导通。

详细的，高压补偿变压器的初级和次级电压符合变比关系时抽头变压器处在截至状态；抽头变压器未通过第一双向触发三极管和第二双向触发三极管导通高压线路时,电源电压加在高压补偿变压器的次级,高压电机电压为零。第一双向触发三极管和第二双向触发三极管导通后,高压补偿变压器的初级电压为零，次级电压也变为零；高压电机电压等于电源电压减去高压补偿变压器的次级变压，此时抽头变压器处于导通状态。

其中，抽头变压器的输入电压为220v。抽头变压器具体可以连接在电源和零线(图1所示的n端)之间。高压电机通过高压补偿变压器高压侧得电，高压补偿变压器的电压串联在总回路里，将高压补偿变压器的电压与电源相减后加到高压电机上，从而直接影响高压电机启动时的电流。此时接在高压补偿变压器低压侧的抽头变压器已经开始工作，可以由电脑通过单片机或plc控制器发送控制命令，控制相应的第一双向触发三极管和各第二双向触发三极管分别导通。将抽头变压器被导通端的电压加入到高压补偿变压器的低压端，以此来控制高压补偿变压器高压端电压的大小。上述过程可以是自动完成的动态过程，也可以通过电脑控制来实现。其中，自动完成的动态过程可根据电机拖动工艺要求的电压曲线制定好控制程序来执行。其中，双向触发三极管是在五层双向开关二极管(diac，双向触发二极管)的基础上，再加上一个栅极所构成的一种三端开关器件，通过双向触发三极管的栅极可以完成控制作用，能够改变正向阻断电压的大小，从而可以通过栅极来控制该三极管的开关动作。

详细的，通过第一双向触发三极管代替了软启动装置传统的晶闸管，在失电后立即关断，使高压电机的控制精度更高，满足于更大功率范围高压电机的软启动，并且通过提高高压线路的安全性能提高了软启动装置的散热性能，也除去了其他电子保护元件的安装，从而减小了软启动装置的体积。

在本发明的一些实施例中，上述第一双向触发三极管或上述第二双向触发三极管为碳化硅双向触发三极管。

详细的，用碳化硅双向触发三极管实现固态软启动，碳化硅双向触发三极管与传统的双向可控硅相比，控制精度更高、与单片机控制的配合更灵活。碳化硅双向触发三极管体积和重量小，便于软启动抓告知在防爆领域使用和搬运；功率可达到10kv/6mw，满足更大功率使用，减少了很多元器件使用，比如散热风机、散热片和配电柜等；实现了低压控制高压的完全隔离，增强了安全系数，方便电气工作人员的操作和维护。

具体的，碳化硅双向触发三极管相当于把两只硅单向开关反极性并联。硅双向开关的正向特性及用途与硅单向开关相同，而正、反向转折电压的对称性又与双向触发二极管相近，区别是对称性更好(偏差小于0.2v)。

在本发明的一些实施例中，上述高压软启动装置还包含断路器、旁路接触器和单片机，上述断路器连接在上述高压补偿变压器的电压输入端，上述旁路接触器串联在上述高压电机和上述高压补偿变压器之间，上述单片机的控制端分别连接各个上述第一双向触发三极管及各个上述第二双向触发三极管。

详细的，断路器可以是高压负荷开关g，断路器连接在高压补偿变压器的电压输入端。旁路接触器可以是真空接触器c，旁路接触器串联在高压电机和高压补偿变压器之间。软启动装置使用时，先将断路器闭合，再合上旁路接触器，从而导通线路使高压电机通过高压补偿变压器b高压侧得电。单片机的控制端分别与各第一双向触发三极管和各第二双向触发三极管分别连接，从而电脑通过单片机控制各个第一双向触发三极管及各第二双向触发三极管的栅极，导通相应的第一双向触发三极管及各第二双向触发三极管。

在本发明的一些实施例中，抽头变压器上的抽头包含14个，具体的，如图2～图3所示，第一双向触发三极管包含7个，且分别为t1～t7；第二双向触发三极管包含7个，且分别为t8～t14。其中，抽头变压器的七个抽头分别与各个第一双向触发三极管连接，另七个抽头分别与各个第二双向触发三极管连接。各第一双向触发三极管均可以与每个第二双向触发三极管同时导通，可以实现7*7种输出电压补偿方式，可以替代现有的高压启动装置，实现大功率高压电机高压软启动，且无谐波污染。

可选的，调压装置的每档电压最低为283.4v或370.6v，即所有输出电压的相邻级差包含283.4v及370.6v，可以实现高压电机的软启动和稳压、调压过程。通过每级调节精度＝档位差/高压线路电压计算出每级调节精度可以达到370.6/10000＝3.7％。

详细的，由于抽头变压器抽头组合的电压级数有7*7＝49级，高压电机可以由49级电压逐步增加的过程来实现高压电机的软启动。高压电机工作时可以将电压自动稳定在设定的数值上。当电源电压变化或高压电机的功率达不到满载时，电脑(控制器)可以通过电源电压采样和分析，命令相应的第一双向触发三极管和每个第二双向触发三极管导通来稳定高压电机的电压，使加到高压电机的电压降低到此时的功率为止，达到节能的目的。当采样电源电压超过设定值时，电脑立即指令第一双向触发三极管和第二双向触发三极管进行无触点过零切换到合适的抽头处，以保证输出电压稳定在标称电压的±3.7％(370.6v)之内。

在本发明的一些实施例中，上述高压补偿变压器的变比为21.8。

其中，使用万用表根据碳化硅双向触发三极管的对称性判定门极，此方法与硅单向开关相同，因此不再赘述。并且，由兆欧表分别测出对应第一双向触发三极管和各第二双向触发三极管组合两端的正向导通电压和反向击穿电压，最后计算二者的电压差值得到补偿值。

详细的，抽头变压器采用三相y形接法时的输入电压为220v，各抽头对应第一双向触发三极管和各第二双向触发三极管导通后相应的补偿电压的补偿值为4796、档位差为283.4。抽头变压器采用三相△形接法时的输入电压为380v。高压补偿变压器的变比即高压补偿电压为最大补偿值4796v与抽头变压器供给高压补偿变压器最大电压(220v)之比(4796v/220v＝21.8)。补偿变压器的变比决定了高压补偿变压器的补偿能力及电压级数分级的精细。补偿变压器高压侧电压设计为电源电压52％启动处。10kv电源时补偿电压为4796v(5204v处就可以开始启动)。可调电压范围：5204v-10000v。高压补偿变压器4796v/220v，即变比21.8，补偿变压器功率是电机功率的48％，体积不到原启动电抗的体积一半。由于电子元件都运行在低压220v中，因此降低了成本。

在本发明的一些实施例中，当其中一个上述第一双向触发三极管与各个上述第二双向触发三极管导通时，依次导通其他上述第一双向触发三极管或上述第二双向触发三极管，相邻两个补偿的电压值的档位差为370.6v或283.4v。

详细的，每个第一双向触发三极管均可以与每个第二双向触发三极管同时导通，可以实现7*7种电压补偿方式，实现了大功率高压电机高压软启动，且无谐波污染。

请参阅图3，图3所示为本申请实施例提供的高压电机软启动装置的安装结构示意图。本实施例提供的高压电机软启动装置，包含高压线路及用于保护上述高压线路的壳体；上述壳体包含的盒体及可拆卸连接在上述盒体上的架体，上述盒体设有一侧开放的空腔5，上述架体上设有用于关闭上述空腔5的盖体1，上述抽头变压器和上述高压补偿变压器分别通过上述盒体上的穿线通孔8与上述高压线路连接；上述盒体的侧边6设有与上述架体匹配的多个散热通孔7，上述架体上设有与多个上述散热通孔7分别连通的导热组件3，上述导热组件3远离各上述散热通孔7的一端与上述壳体外部连通。

详细的，软启动装置通过壳体螺栓连接高压线路，物理隔离了抽头变压器和高压补偿变压器，避免触点转换产生的热量影响高压线路上的其他电子元件。盒体和架体通过螺栓或卡扣式连接，盒体上设有用于安装高压线路的空腔5，高压线路位于空腔5内部，上述抽头变压器和上述高压补偿变压器位于盒体外部且分别通过上述盒体的两侧上的穿线通孔8与上述高压线路连接。其中，抽头变压器的t1-t14通过上下两排设置的14个穿线通孔8连接在高压线路上，高压补偿变压器通过盒体相对另一侧上的两个穿线通孔8连接在高压线路上。高压线路通过空腔5的开放一侧进行检修或维护，架体上的盖体1利用开放一侧关闭空腔5，从而保证了壳体内部的密封性，防止高压线路中的各个电子元件受潮损坏。通过盒体上设置多个散热通孔7，从而利用架体上的导热组件3与各个散热通孔7分别连通，导热组件3远离各散热通孔7的一端与壳体外部连通，从而通过架体上的导热组件3将空腔5的热量传递到壳体外，进而解决了高压线路由于触点转换造成的电流冲击导致的线路容易发热，对电子元件伤害大的问题。其中，通过盒体的散热通孔7设置在盒体的侧边6，从而使架体与盒体的侧边6结构匹配，提高了壳体结构的稳固性。使用时，通过盒体开放一侧与盖体1对应从而将架体安装在盒体上。可选的，穿线通孔8内壁上设有密封圈，密封圈的内径大小与高压线路的电线直径大小匹配。

其中，通过壳体安装软启动装置的高压线路，将软启动时触点转换产生的热量隔离在壳体外部，从而保护除开关变压器以外的高压线路上的各个电子元件；壳体通过盒体和架体可拆卸式的连接结构，便于安装和打开以检查高压线路；通过盒体一侧开放的空腔5安装高压线路或高压线路的电路板，并利用架体的盖体1关闭空腔5，从而提高壳体的密封性，防止电路受潮的问题；通过盒体设置与架体匹配的多个散热通孔7，架体上设有与多个散热通孔7分别连通的导热组件3，导热组件3的另一端与壳体外部连通，从而使壳体内部高压线路的热量及时从盒体内部传递到盒体外部，提高了壳体的散热性和电子元件的可靠性；并且将多个散热通孔7设置在盒体的侧边6，能够将架体设置成盒体的框架结构，节省了壳体的制作成本。

在本实用新型的一些实施例中，上述导热组件3为管状，上述导热组件3内壁上嵌设有吸热件。

详细的，导热组件3为管状，由于导热组件3分别与壳体外部及散热通孔7连通，从而实现了盒体内部的通风和防潮；由于导热组件3的内壁上设置吸热件，从而提高了盒体内部的降温效率，提高了高压线路上的电子元件安全性。

在本实用新型的一些实施例中，上述架体上设有与多个上述散热通孔7分别对应的多个安装槽，各上述安装槽内分别设有吸热件，各上述吸热件分别通过导热通道与上述壳体外部连通。

其中，盒体是长方体时，架体的盖体1设置成与盒体一侧大小匹配的盖体1，且架体包含分别沿着盒体各个侧边6延伸的四个边杆2，可选的，边杆2内侧分别设置有直角槽4，直角槽4与盒体侧边6的形状相匹配，从而便于在直角槽4内设置与散热通孔7连通的导热组件3，导热组件3可以内嵌于边杆2内壁设置，且沿着边杆2轴向延伸至架体的端部。

在本实用新型的一些实施例中，上述吸热件包含石墨、铜、铝、硅胶、液氮、干冰中的任意一种。

综上上述，本申请实施例提供的高压电机软启动装置，通过第一双向触发三极管和第二双向触发三极管与高压补偿变压器连接，从而利用第一双向触发三极管和第一双向触发三极管的输入电压改变抽头变压器的电压，隔离了高压线路中的高压和低压，达到了无极改变高压电机定子端电压的目的，实现了高压电机的软启动；抽头变压器上的若干个抽头通过第二双向触发三极管与高压补偿变压器的初级的输入端相连，抽头变压器上的若干个抽头通过第一双向触发三极管与高压补偿变压器的初级的输出端相连，取代了传统的斩波取得启动电压，达到了无谐波污染，保护了电源和高压线路中的电子元件的目的；抽头变压器的输入端通过一部分抽头连接第二双向触发三极管的输入端，另一部分抽头各自连接一个第一双向触发三极管，可以实现各个第一双向触发三极管和每个第二双向触发三极管导通，利用多种组合电压补偿的方式，实现了对大功率高压电机高压软启动；通过第一双向触发三极管和第二双向触发三极管各一半的方式，便于在导通不同第一双向触发三极管分别每个第二双向触发三极管的组合时，降低对多个第二双向触发三极管的负载损耗，使电子元件可靠性更高，保护了高压线路；第一双向触发三极管在失电后能够立即关断，使高压电机的控制精度更高，满足于更大功率范围高压电机的软启动，并且提高了高压线路的安全性能和软启动装置的散热性能，除去了其他电子保护元件的安装，从而减小了软启动装置的体积。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。