[發明專利]多極機電開關裝置

有效

• 申請號: 201410098783.1
• 申請日: 2014-03-17
• 公開（公告）號: CN104051195B
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 詹姆斯·J·金塞拉;克里斯托弗·J·溫洛克
• 申請（專利權）人: 羅克韋爾自動化技術公司
• 主分類號: H01H50/16
• 分類號: H01H50/16;H01H50/44;H01H50/54;H02P23/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 朱勝,李春暉

技術領域

本公開內容總體上涉及三相電動機和驅動設備的控制、保護和起動，更具體地，涉及借助于電磁開關對電動機的兩步連接。

背景技術

絕大多數的三相電動機起動器是使用基本上同時連接和切斷到電動機的三相電源的所有相的接觸器的簡單設備。這種三相電源的同時應用導致將過度的、潛在具有破壞性的應力施加于電力分配網絡、電動機以及驅動負載的高峰值浪涌電流和轉矩脈動。這些浪涌電流對正常起動電流（in-rush current）而言是附加的，并且會損害起動器接觸器中所使用的電接觸部并且縮短起動器的壽命。為了避免由于因這些浪涌電流引起的更高峰值電流而導致的亂真跳閘（nuisance trip），通常的做法是將電力分配網絡中的電路斷路器的斷路電平（trip level）設置得比支持額定負載所需的斷路電平更高。這降低了斷路器在故障狀態的情況下最小化損害的能力。盡管存在減少或消除這些負面屬性的起動電動機的替選方法（諸如，電動機驅動器和電子軟起動器），但是這些替選方案通常對于安裝和配置而言更大型、更貴、更復雜，并且具有比機電起動器更短的使用壽命。

發明內容

實施例包括電磁開關，該電磁開關提供導致電動機的一些繞組在繞組的剩余部分經歷電流流動之前經歷電流流動的兩步連接過程。描述了兩個這樣的提供兩步切換的可能實施例。一個實施例使用單極開關（SPS）。另一實施例使用包括三個極的延遲極接觸器（DPC），其中一個極被設計成相對于另外兩個極的閉合以時間上的偏移來閉合。目前，雖然能夠控制開關的操作的其他裝置也令人滿意，但是這兩個實施例都使用由電子裝置控制的DC（直流）電磁體。

附圖說明

為了更完整地理解本公開內容及其優點，現在將參照以下結合附圖進行的詳細描述，其中相同的附圖標記表示相同的部件，在附圖中：

圖1示出了電動機分支電路組件；

圖2示出了組件，該圖是使用三極延遲極接觸器（DPC）的實施例的外觀圖；

圖3示出了圖2的組件的橫截面；

圖4示出了圖2的組件的另一橫截面；

圖5和圖6示出了組件的中心極的操作；

圖7和圖8示出了組件的外極的操作；

圖9和圖10示出了對于組件的閉合和斷開定時序列；

圖11示出了組件，該圖是使用單極開關（SPS）的實施例的外觀圖；

圖12示出了圖11的組件的橫截面；

圖13示出了圖11的組件的另一橫截面；

圖14示出了描繪將三相電源同時連接到三角形連接電動機的效果的曲線圖；

圖15示出了描繪將三相電源兩步連接到三角形連接電動機的效果的時序曲線圖；

圖16示出了對于具有Y形構形的電動機的一組示例連接；

圖17示出了針對所有接觸器極的同時閉合的向量圖；

圖18示出了針對接觸器極的兩步連接的向量圖；

圖19示出了用于Y形構形的電動機的兩步閉合的六個可能連接時序中的三個連接定時的相電壓波形；

圖20示出了具有在電動機繞組外部連接的接觸器極的三角形構形的電動機；

圖21示出了具有電動機繞組內部的接觸器極的三角形構形的電動機；

圖22示出了針對具有電動機繞組內部的接觸器極的三角形構形的電動機以60電度閉合的第一步驟的時序圖；

圖23示出了對于Y形構形的電動機的兩步起動而言各個接觸器極的閉合的時序圖；

圖24示出了使用三極延遲極接觸器（DPC）的電動機電路；

圖25示出了使用單極開關（SPS）的電動機電路。

具體實施方式

當電磁接觸器用于從靜止起動感應電動機時，根據電動機的大小和結構，電動機通常從電源汲取在電動機滿載電流（FLC）的六倍與十倍之間的起動電流。隨著電動機接近全速，該電流下降到與電動機上的負載相稱的較小值。

然而，在將電源同時連接到電動機期間，也會出現許多不期望的現象。存在電動機生成的轉矩的嚴重振蕩脈動，其在較大電動機中可以持續達到數秒。這通過經歷的反作用力將高機械應力強加于整個驅動系統（尤其強加于聯軸器、齒輪箱、軸承以及定子繞組）。脈動轉矩的峰值既可以正的也可以是負的，并且可以為在正常運行下經歷的最大轉矩的多倍。該脈動轉矩是引起故障（特別是電動機遭受頻繁起動）的重要因素。