CN1247410A - 电机集中控制***装置 - Google Patents

Abstract

本发明是多台降压启动全压运行的各式鼠笼式大型交流电动机的集中控制***。本发明的特点是采用短时工作制方式,比以前启动装置参与运行的设计方案(即一台电机配一套起动装置的方案)其优点是显而易见的。本发明在投资和维护量上都将比启动装置参与运行的方案少。本发明的特点是多台电机共用一套起动装置,而且是当起动完一台电机后即脱离开本电机的运行回路。可作下一台电机的启动工作,若没有启动电机任务,可停电在热备用状态。本发明为半自动和全自动相结合的集中控制***。

Description

电机集中控制***装置 说明书

附图说明：

图一是本发明电机集中控制***(装置)一次原理***图。

图二是图一中W₁-W₆开关的二次控制图。

图三是本发明电机集中控制***装置的二次控制原理方框图。

图四是本发明一次图中B₁-B₆、A-A′点的接线图。

图五是本发明半自动启动和自动启动操作控制回路原理图。

参照图一说明：大写一标示号代表三相刀闸；二、三、四分别为：1段、0段、II段三相电源母线；T₁、T₀、T₂分别为#1变、#0变、#2变的低压侧开关；M₁、M₂分别为：1段母线和#0段母线联络开关和#0段与II段母线联络开关。D₁-D₆分别表示三相电动机从1号到6号；W₁-W₆是与电机相对应的运行开关，即从1号电机开关-6号电机开关。图一中方框Q表示三相电机启动装置；W₀为Q的电源送电开关；图一中B₁-B₆为#1-#6电动机的三相电压测量继电器的接线位置；A和A′为Q输出和输入两端电压比较测量回路的接线位置(其详细接线由图四画出)。

W₁′-W₆′分别为D₁-D₆电动机的启动用和启动后进行隔离的开关，五、六、七分别表示1段、0段、II段电机启动母线；M₁′、M₂′为启动母线的联络开关。

图二说明：±KM为控制直流母线，1RD、2RD为直流操作保险，ZJ为中间继电器，FJ是合闸位置继电器，HC为合闸继电器，TQ为跳闸线圈，KC为开关控制触点是由集中控制二次图给出，K₂为图三中6的控制电缆给出。KK是型号为：LW₂-z-1a，4，6a，40，20，20/F8或LW₂-z-1a，4，6a，40，20，6a/F8多功能转换开关。

LD、HD分别为停止、运行的绿、红指示灯，HA和TA为试验按钮HA₀为试验启动按钮，BH为保护回路，+SM为闪光母线，ZKK为开关辅助接点。

图三说明：1是多功种功率电机的不同保护及保护串联触点回路

2为W₀开关和选择保护回路

3为保护及控制联锁回路和互锁回路

4是A-A′的图四中所示YJ_A保护回路

5是测量母线电压监视继电器

6是控制启动装置当电机转速达到一定值时进行自动控制开关W₁′-W₆′和W₁-W₆的正确切换之目的

7是启动装置控制回路即图一中Q的控制回路

A₁→A₆为D₁-D₆即1-6号电机控制回路

8是自动和半自动控制启动回路

RD₀₁、RD₀₂为操作保险

A₀、C₀为交流操作电源其电压为380V或220V

1、2、3线标为操作电源线

K₁-K₈线标为测量和控制电缆

B₁-B₆为图一中所示的测量点，即图四中YJ₅的测量输出

a₁-a₆线标为D₁-D₆的控制回路线

b₁-b₆为测量线标即为图四B点测量的输出引线

→为控制作用方向，为相互作用控制。

图四说明：左边为图一所示B点的接线图

          右边为图一所示A-A′点的接线图

ABC为电源线，A′B′C′为启动装置Q的输出线。

YJ_B和YJ_A为自制的电压继电器。

图五说明：A、C是交流操作电源为380或220V，A′、C′为控制电机DM的电源。TA为停止按钮。A₁、A₂、A₃是启动按钮。DM是控制电机。J₁-J₃是中间继电器。DK是控制电机DM所带动的动触头。ZK是自动控制投入开关。Q₁-Q₃为静片触头式触点。P是控制电机DM的综合控制回路。

工作原理说明：

图一工作原理：当启动电机D₁时，首先合上开关W₀和开关W₁′(这时W₁在断开)由启动装置向D₁进行启动，当D₁起动达到一定转速时，由W₁合上与(图一)Q的输出端进行同相并联，并联后再断开W₁′在整个启动过程要时常观察启动电流。当完成D₁电机启动后即完成W₁与W₁′的自动切换后，应观察D₁的运行电流是否正常。当启动1段母线上的电机时必须首先将开关M₁和开关M₁′合上后即可进行启动D₃、D₄，启动过程与上述基本相同。D₅、D₆类同D₃和D₄的启动方法必须首先将M₂、M₂′合上即为变压器短时并联。并联后才能进行D₅、D₆电机的启动。

M₁与M₁′动作要求：当M₁合上后M₁′才能合上，当断M₁时，必须首先断开M₁′开关。根据这个要求在M₁和M₁′开关控制回路中可得到解决，这是显而易见的。(M₂和M₁′与前述同理)。在启动中当采用变频启动装置时，应通过电压继电器YJ_A(即图四所示)进行鉴定相位比较当达到同相同期后，YT_A动作使W₁开关进行同相并联，并联后断开M₁′，为了防止启动装置Q过流还应采用电压比较，这项任务也是由YJ_A来完成的，即比较Q的输入与输出的电压为接近于零时可进行W₁和W₁′开关的切换工作。

如果采用自耦变压器的启动装置由YJ_A调到20伏以下动作。用该继电器的输出触点和YJ_B的动作电压在340V以上的输出触点结合起来，通过图三延时切换装置6控制完成W₁和W₁′开关的切换工作。

图二工作原理：多功能转换开关KK在合闸位置时触点⑤、⑧接通将直流中间继电器ZJ送电，由ZJ的触点与控制启动按钮并联，这样就会将启动回路接通进行该电机的降压启动。当电机达到一定转速时由图三中的6给出信号送到KC使合闸继电器HC带电进行合闸全压运行，断开启动回路。以上所述电机开关的操作合闸回路是与常规不同的设计方案。即是在合闸时利用的还是⑤、⑧接点进行，但不同的是用来进行启动回路操作，操作经过延时控制和YJ_B、YJ_A的自动测量，即当电机转速达到一定值时，本设计采用是延时20～30秒钟，在启动期间，要密切注意观察启动电流的变化，使启动电流控制在1.5～2倍L₀额定电流以下。经延时后进行W₁和W₁′切换(这里只取D₁电机的启动为例)，切换过程是先合W₁后断W₁′开关。综上所述利用原来的多功能组合开关进行启动到运行操作的全部过程。这种设计方案经查资料国内同行没有采用这种方法设计该设计的方法即是原开关把手具备有启动过渡到运行状态，是经过控制回路图三6给出切换信号完成正常切换(W₁和W₁′)，即达到全压运行的目的。原来设计只是直接由⑤、⑧触点接通本开关合闸回路进行合闸操作。这在与原来设计相比较显然在功能上是升了一级。经改进后不影响保护回路正常动作，新操作过程比原操作过程简单方便。

图三工作原理：首先由2控制1给出选定某功率电机保护回路。保护回路是W₀开关的保护。

当扭动开关操作把手在合闸位置时或按动启动按钮时(注两者可互替也可独立，本设计采用是两者兼用)。即8给出选定的启动回路。由3给出该回路是否能够进行启动操作如当启动D₃、D₄和D₅、D₆电机时，因与W₀不在一条母线上运行，所以该回路将拒绝动作，只有当M₁和M₁′，M₂和M₂′合上后才能进行D₃、D₄和D₅、D₆的启动操作。由于采用了测量点B₁-B₆点，即为

测量的结果，判断是否该电机在运行，若在停运时给接通启动回路，否则不给接通启动回路，另外保护回路选择错误由2控3也不给接通启动回路(即为A₁-A₆接通送电)。

4为YJ_A的测量信号(即为图四A-A′所示)送1和6，送1是控制当YJ_A测量为20伏以下时可以认为运行开关W₁-W₆其中某个已经接通、断开启动回路即断开相应W₁′-W₆′开关。送6是为控制延时是否进行W₁-W₆开关的操作，当在20伏以下时W₁-W₆并没有进行接通，可认为启动装置为空载运行，这时不给出接通W₁-W₆开关的信号，即K₂不发信号。图二KC将不接通合闸回路，所以W₁-W₆开关将不会合上。

7为启动装置内部控制回路，它是受1、2、4、6控制，其中1、2、4是从操作电源回路上进行控制。

6是对装置内部进行控制，使其满足启动条件，6是延时回路集中控制装置，使7受6的控制，即每当启动完一台电机后由6发出停运信号使7停下作备用。

8是一套带有自锁回路的操作启动电路，其原理是每次启动只能让一个电机启动回路接通，在当该回路有一台在启动状态时，再按其它按钮或扭动开关把手将都不起作用。只有当此电机启动完毕后，才能进行另一台电机的启动操作。另外8是由半自动。自动两种功能组成。

5是测量电源母线电压的监视继电器，当母线失压时给出低电压信号。由K₆送到8进行等待，逐个电机进行自动启动。这里说明一下当母线失压时，电机开关设有低电压保护将W₁-W₆开关跳开。这时由FJ₁～FJ₆(图二)所示给出，开关在跳闸后与母线给出的触点信号相结合，即构成自动启动回路，再由8延时电路进行阶段延时可达到自动启动电机的目的。因为这时W₁-W₆开关把手没有动在合闸后位置。由上述回路当母线送电的时候，由5给出一个信号启动自动回路工作，由8进行逐个电机自动启动，启动完毕后将由6控制使该***停运作备用。另外，再说明一下由于D₁-D₆当某台电机在维修不允许启动时，那么自动回路是否会作启动该电机的工作呢？这种情况可以完全排除，因为开关把手所在的位置不同(触点2123不通)ZJ不会带电，也就不会将该电机进行启动(ZJ在图二)。图四工作原理：是一般电压比较和测量继电器， 分别为B₁-B₆测量点的三相电压继电器，因它们的接线方式相同图中只用YJ_B表示。其动作电压大于340V。YJ_A是测量启动装置输出、输入的同相电位，动作电压小于20伏。

图五工作原理：首先说明手动控制回路，其工作原理是根据继电器的构造而设计发明的(见权利要求8)。其内容是当继电器吸合线圈通电一瞬间，在线圈中产生较大电流吸引上开口型铁芯。使其具有一定的加速度进行吸合，在继电器的设计中为了使其接触良好，大都采用有弹簧或簧片的压紧装置，也正是利用这个压紧性能，使触点在通断动作时都有一定行程。本发明就是利用这个短小行程在继电器吸合的瞬间使动铁芯产生一个较快的动作速度，使其在线圈断电后，靠动铁芯动作(速度)的惯性，足以能使例动铁芯带动继电器常开触点到达接通的位置上，也正是这个原理使本发明设计方案取得成功。综上所述图五的功能才得以实现。也就是图三中8提到的功能效果。动作过程是当按通A1时(经以上说明)J₁动作，动作后J₁由本继电器和常开触点通过另一条直接接电源的回路(即没有串联各继电器常闭触点的回路)保持送电。而在这时按动其它启动按钮都将不起作用。只有当按过图五TA停止按钮后(将J₁断电后)才能进行A₁-A₃按钮的单个任意启动。按动其它按钮动作原理同上。

图五自动控制回路说明：当母线失压后由图三中5给出一个信号存在DM综合控制回路P中，当母线恢复送电时P给出起动DM控制电机的信号。该信号将带动电机转动，使其按照自动启动工作的要求去工作。自动回路要求静片顺序是按由大到小的电机功率进行排列的。是逐个进行自动启动的，不存在两台以上同时启动。图三8自动启动采用的是一个由操作回路控制的电机(其转速为1-5转/分)，电机轴上带有一个绝缘的滑动片，该动片与静片盘的相对运动得到输出触点，触点按电机由大到小功率进行操作顺序在静盘上排列，当动片触点与静片触点接通时，构成某个电机的启动回路操作电源接通，进行该电机的自动启动工作。当完成该电机的启动任务后，控制电机将自动转动到另一台电机的启动触点上。使另一台电机得到同上的启动效果。当遇到某个电机由于各种原因，如保护动作，这时控制电机电源接通继续转动，将会隔过此电机进行下台电机的启动工作。最后当起动完毕后电机DM又转回到待自动启动控制位置。(如图五所示)所有启动工作完成后，电机自动转到待自动启动控制位置，这时发出释放图三5给出的存在P中的信号。

以上是较简单的线路设计方案，可达到较复杂线路能达到的目的，而且易维护。

设计要求：采用操作把手，进行完成从启动状态过渡到运行状态自动切换的操作方案，其优点采用设备少，操作设备也还是该电机的电源开关操作把手，操作二次回路经本发明改进后，具有从启动状态过渡到运行状态的自动切换功能，等于使电机开关操作把手增强了使用功能。而且在操作中一目了然地可以看到哪台电机可以允许操作，哪台在停运不允许启动操作。这样要比另设操作盘***操作起来更方便，更易掌握，且不容易出现误操作。

在设计上要解决多台不同功率的电机共用一台启动装置存在的问题，须增大启动装置的容量和改善启动装置的冷却方式，可达目的。另外，在母线失压时，必须要求跳开各电机的运行开关即W₁-W₆，为此设计保护回路应具有低压保护和上一级开关也投入低压保护。

根据多台电机共用一套启动装置的特点，在电机集中控制***(装置)里启动操作回路是单独对应的，各电机的启动操作在该***中，各自用各自的开关把手进行个别启动操作用，停止则是共用一个按钮。该***在设计上采用共用一台启动装置，一套延时回路，一套报警装置和一套自动和半自动启动回路。

要求操作电源在设计上采用隔离变压器输出，交流380V或220V为操作电源，若直接用交流电作为操作电源时，必须接上漏电保护器方可。这样可在维护人员触电的一瞬间进行断电。同时也起到操作电源在运行时出现漏电监视的作用。

综上所述，是一套自动和半自动并用的电机集中控制***装置。

Claims (10)

1. 权利要求书：

   1、一种电机集中控制***(装置)，其特征是由一台(套)启动装置完成多台电机的启动任务，该***是由母线经开关与启动装置的输入端相联，启动装置的输出端成为各电机的启动电源，启动电源和电机运行电源与各电机之间都用开关联接的方式。
2. 2、按权利要求1规定的控制***(装置)，其特征是在启动装置的输入和输出两端同相比较电位(图四)，当两端测得电压测三相都小于20伏时电压继电器(YJ_A)动作。
3. 3、按权利要求1和2规定的控制***(装置)，其特征是在电机引线上侧，电机开关下侧接入三相电压继电器，测量三相电压值在340伏以上时(自制YJ_B)三相电压继电器动作。
4. 4、按权利要求1～3规定的控制***(装置)，其特征是改变了电机控制开关即多功能转换开关(型号为：LWZ-X-1a，46a，40，20，6a/F8或LWZ-Z-1a，4，6a，40，20，20/F8)的常规操作功能和方法，即在操作上当操作把手在合闸位置时⑤、⑧接点接通使(图二ZJ)直流中间继电器送电动作，由该继电器触点控制启动回路实现该电机从自动启动状态到运行状态的正常切换，切换后本多功能转换开关的功能与常规设计相同。
5. 5、按权利1～4规定的电机集中控制***(装置)，其特点是全部启动***装置采用短时工作制方案，当启动完一台电机后，启动回路脱离开电机运行回路，为下台电机启动作备用。
6. 6、按权利1～5规定的控制***装置，其特征是可对不同功率的多台电机进行启动控制，控制两种和两种功率以上的电机启动，通过保持保护回路与大小功率电机相对应进行切换，且增大启动装置的容量和改善冷却方式，即可达到目的。
7. 7、按权利1～6规定的控制***(装置)，其特征是每台电机用各自的启动操作把手和按钮作为个别启动用，而停止是共用一个按钮进行操作，采用一套启动装置一套延时回路一套报警装置一套自动启动回路。
8. 8、按权利1-7规定的控制***(装置)，其特征是由多个继电器的每个继电器任选一对常闭触点进行串联接入操作电源回路，而每个继电器选一对常开触点为保持用并接在未串联常闭触点的操作电源上侧，经串联常闭触点的操作电源回路接入按通按钮的一端，按钮另一端接在用于保持回路常开触点接该继电器线圈的回路上，操作回路中再串一个按断按钮作为停止用，实现回路中多个用电器每次只允许1个(套)用电器工作，在该用电器工作时不允许其它用电器工作的电路，只有当该用电器停下时，方可单个启动其它用电器。
9. 9、按权利1-8规定的控制***(装置)，其特征是自动启动，是由一个操作回路控制的电机(其转速为1-5转/分)，电机轴上带有一个滑动片，该动片与静片盘的相对运动得到输出触点，触点按电机由大到小功率进行操作顺序在静盘上排列，构成自动启动操作回路。
10. 10、按权利要求1～9的设计规定的控制***(装置)，其特征是在集控室内监视启动电流和电压大小，进行多台电机逐个按大功率电机先启动，后启动较小功率电机，实现半自动和自动并用的功能。

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