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浙江林信电器有限公司
认证机构﹕华夏邓白氏
认证日期﹕2009-12-15
技术文章 

 


                 YKMG(LXMG)系列软起动器
                   技术咨询热线13616647778

YKMG(LXMG)系列软起动器是一种集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置,国外称为Soft Starter。它的主要构成是串接于电源与被控电机之间的三相反并联闸管及其电子控制电路。运用不同的方法,控制三相反并联闸管的导通角,使被控电机的输入电压按不同的要求而变化,就可实现不同的功能。

运用串接于电源与被控电机之间的软起动器,控制其内部晶闸管的导通角,使电机输入电压从零以预设函数关系逐渐上升,直至起动结束,赋予电机全电压,即为软起动,在软起动过程中,电机起动转矩逐渐增加,转速也逐渐增加。软起动一般有下面几种起动方式。

(1)斜坡升压软起动。这种起动方式最简单,不具备电流闭环控制,仅调整晶闸管导通角,使之与时间成一定函数关系增加。其缺点是,由于不限流,在电机起动过程中,有时要产生较大的冲击电流使晶闸管损坏,对电网影响较大,实际很少应用。

(2)斜坡恒流软起动。这种起动方式是在电动机起动的初始阶段起动电流逐渐增加,当电流达到预先所设定的值后保持恒定(t1至t2阶段),直至起动完毕。起动过程中,电流上升变化的速率是可以根据电动机负载调整设定。电流上升速率大,则起动转矩大,起动时间短。

    该起动方式是应用最多的起动方式,尤其适用于风机、泵类负载的起动。

(3)阶跃起动。开机,即以最短时间,使起动电流迅速达到设定值,即为阶跃起动。通过调节起动电流设定值,可以达到快速起动效果。

(4)脉冲冲击起动。在起动开始阶段,让晶闸管在级短时间内,以较大电流导通一段时间后回落,再按原设定值线性上升,连入恒流起动。

该起动方法,在一般负载中较少应用,适用于重载并需克服较大静摩擦的起动场合。


1、软起动与传统减压起动方式

 
笼型电机传统的减压起动方式有Y-q 起动、自耦减压起动、电抗器起动等。这些起动方式 都属于有级减压起动,存在明显缺点,即起动过程中出现二次冲击电流。软起动与传统减压起动方式的不同之处是:

(1)无冲击电流。软起动器在起动电机时,通过逐渐增大晶闸管导通角,使电机起动电流从零线性上升至设定值。

(2)恒流起动。软起动器可以引入电流闭环控制,使电机在起动过程中保持恒流,确保电机平稳起动。

(3)根据负载情况及电网继电保护特性选择,可自由地无级调整至最佳的起动电流。

    电动机的软停车?

电机停机时,传统的控制方式都是通过瞬间停电完成的。但有许多应用场合,不允许电机瞬间关机。例如:高层建筑、大楼的水泵系统,如果瞬间停机,会产生巨大的水锤效应,使管道,甚至水泵遭到损坏。为减少和防止水锤效应,需要电机逐渐停机,即软停车,采用软起动器能满足这一要求。在泵站中,应用软停车技术可避免泵站的拍门损坏,减少维修费用和维修工作量。

软起动器中的软停车功能是,晶闸管在得到停机指令后,从全导通逐渐地减小导通角,经过一定时间过渡到全关闭的过程。停车的时间根据实际需要可在0 ~ 120s调整。


2.软起动器轻载节能

笼型异步电机是感性负载,在运行中,定子线圈绕组中的电流滞后于电压。如电机工作电压不变,处于轻载时,功率因数低,处于重载时,功率因数高。软起动器能实现在轻载时,通过降低电机端电压,提高功率因数,减少电机的铜耗、铁耗,达到轻载节能的目的;负载重时,则提高电机端电压,确保电机正常运行

软起动器具有哪些保护功能?

(1)过载保护功能:软起动器引进了电流控制环,因而随时跟踪检测电机电流的变化状况。通过增加过载电流的设定和反时限控制模式,实现了过载保护功能,使电机过载时,关断晶闸管并发出报警信号。

(2)缺相保护功能:工作时,软起动器随时检测三相线电流的变化,一旦发生断流,即可作出缺相保护反应。

(3)过热保护功能:通过软起动器内部热继电器检测晶闸管散热器的温度,一旦散热器温度超过允许值后自动关断晶闸管,并发出报警信号。

(4)其它功能:通过电子电路的组合,还可在系统中实现其它种种联锁保护。

 

 

 

 

       

YKMG(LXMG)系列电机软起动器 
YKMGB(LXMGB)系列软启动控制柜 
    

              YKMGB(LXMGB)系列软起动控制柜

                      技术咨询热线13616647778

1、YKMG软起动(Motor Control Center)控制柜,即电动机控制中心。软起动控制柜由以下几部分组成:
(1)输入端的断路器,
(2)软起动器(包括电子控制电路与三相晶闸管
(3)软起动器的旁路接触器
(4)二次侧控制电路(完成手动起动、遥控起动、软起动及直接起动等功能的选择与运 行),有电压、电流显示和故障、运行、工作状态等指示灯显示。

2、软起动MCC控制柜的扩展功能

将软起动MCC控制柜进一步加以组合,可以实现多种复合功能。例如:将两台控制柜加上控制逻辑,可以组成一用一备方案,用于大楼的消防系统与喷淋泵、生活泵等系统。如果配上PC(可编程序控制器),则可以实现消防泵定时(如半个月)自动检测,定时自动关闭;加上相应的控制逻辑,则可以对消防泵及各个系统运转是否正常实施平时检测时,定时低速低水压(不出水)运行;在灭火时,则实施全速满载运行。将若干台电机加上控制逻辑组合,可以组成生活泵系统或其它专用系统,按需要量逐次打开各台电机,也可逐次减少电机,实现最佳效率运行。还可以根据客户要求,实现多台电机每次自动转换运行,使各台电机都处于同等的运行寿命期。

3、软起动器适用于的场合

原则上,笼型异步电动机凡不需要调速的各种应用场合都可适用。目前的应用范围是交流380V(也可660V),电机功率从几千瓦到800kW。

软起动器特别适用于各种泵类负载或风机类负载,需要软起动与软停车的场合。

同样对于变负载工况、电动机长期处于轻载运行,只有短时或瞬间处于重载场合,应用软起动器(不带旁路接触器)则具有轻载节能的效果。

 

 

 


 
 
直流屏  
1.直流屏含义及作用:
  直流屏是直流电源操作系统的简称。通用名为智能免维护直流电源屏,简称直流屏,通用型号为GZDW,而直流屏就是用来供应这种直流电源的。发电厂和变电站中的电力操作电源现今采用的都是直流电源,它为控制负荷和动力负荷以及直流事故照明负荷等提供电源,是当代电力系统控制、保护的基础。直流屏由交配电单元、充电模块单元、降压硅链单元、直流馈电单元、配电监控单元、监控模块单元及绝缘监测单元组成。主要应用于电力系统中小型发电厂、水电站、各类变电站,和其他使用直流设备的用户(如石化、矿山、铁路等),适用于开关分合闸及二次回路中的仪器、仪表、继电保护和故障照明等场合。
  直流屏是一种全新的数字化控制、保护、管理、测量的新型直流系统。监控主机部分高度集成化,采用单板结构(All in one),内含绝缘监察、电池巡检、接地选线、电池活化、硅链稳压、微机中央信号等功能。主机配置大液晶触摸屏,各种运行状态和参数均以汉字显示,整体设计方便简洁,人机界面友好,符合用户使用习惯。直流屏系统为远程检测和控制提供了强大的功能,并具有遥控、遥调、遥测、遥信功能和远程通讯接口。通过远程通讯接口可在远方获得直流电源系统的运行参数,还可通过该接口设定和修改运行状态及定值,满足电力自动化和电力系统无人值守变电站的要求;配有标准RS232/485串行接口和以太网接口,可方便纳入电站自动化系统。
  直流屏主要特点:
  系统采用监控装置内置绝缘监察、电池检测、接地选线、电池活化、硅链调压、中央信号等功能单元,大大方便用户使用; 直流屏
  系统采用独有的“一线通”接线技术,大大方便大容量直流系统的屏内接线,方便用户维护。
  ● 充电模块采用自然冷却方式,平均无故障时间大幅提高,而且可用于环境相对恶劣的场所;
  ● 充电模块可带电插拔,平均维修时间大幅减少;
  ● 采用国际最新软开关技术,主要器件采用高质量的名牌产品;
  ● 硬件低差自主均流技术,模块间输出电流最大不平衡度优于± 5%
  ● 可靠的防雷和高度的电气绝缘防护措施,绝缘监测装置实时监测系统绝缘情况,确保系统和人身安全;
  ●监控模块采用大屏幕液晶触摸屏显示,真人语音告警;
  ●监控程序采用面向对象的设计思想,模块化编程,有利于程序维护与升级;
   直流屏监控装置图片 ● 可通过监控模块进行系统各部分的参数设置,具有详细的在线帮助功能;
  ● 具备平滑调节输出电压和电流,蓄电池自动温度补偿等先进功能;
  ● 现代电力电子技术与计算机技术相结合,实现对电源系统的“遥测、遥控、遥信、遥调”以及实现无人值守;
  ● 蓄电池自动管理及保护,实时自动监测蓄电池的端电压,充、放电电流,并控制蓄电池的均充和浮充,设有电池过欠压和充电过流声光告警。
  ●装置可通过公共电话线进行程序支持,实现远程维护诊断。 直流屏监控模块 [编辑本段]2.直流屏技术指标:  1) 交流测量精度:220V及380V±15% 范围内 ≤ 1.0 % 直流屏原理图
  2) 直流测量精度:控母电压: 110V~240V范围内 ≤ 0 .5%
  合母电压: 286V~198V范围内 ≤ 0.5%
  充电电压: 286V~198V范围为 ≤ 0.5%
  电池电压: 12.5V±10%范围为 ≤ 0.5%
  控母、充电电流: 10%Ie~100%Ie范围内 ≤ 0.5%
  3) 充电控制参数:调压口输出电压(DC):0 ~ 8.0V受控 (100mA)
  4) 温度检测:1路电池室温度 -40℃~125℃
  109路电池温度巡检 -55℃~125℃
  5) 电池在线检测: 256路 直流屏原理图
  6) 绝缘在线检测: 8~64路,可定制
  7) 支路开关状态检测: 8~64路
  8) 硅链控制: 5级
  9) 故障记录: 64条
  10)继电器触点:220V / 2A [编辑本段]3.直流屏工作条件:  1) 工作电源: DC90V~260V
  试机电源: AC180V~270V 50Hz±10%
  2) 工作环境温度 : 0℃ ~ 45℃
  3) 空气相对湿度 : ≤ 85RH
  4) 运行场所: 无强烈振动和冲动、无严重尘埃、无腐蚀性气体、无导电性和爆炸性介质、通风良好。
  5) 部适用范围:DC110V系统,DC220V系统均能满足使用。
  说明:本说明书的参数设置均以220V系统为例,110V系统参数作相应调整
  3系统配置直流电源系统由多功能监控模块,高频开关充电模块,电池模块、直流馈出等几部分组成。
  3.1直流系统监控模块直流屏多功能集中监控模块是自行开发,全数字化控制、保护、管理、测量的新型直流监控装置。装置硬件高度集成化,采用单板结构(All in one),内含绝缘监察、电池检测、接地选线、电池活化、硅链稳压、微机中央信号等功能。主机配置大液晶触摸屏,各种运行状态和参数均以汉字显示,整体设计方便简洁符合用户使用习惯。
 

什么是直流屏:直流屏是广泛应用于水力、火力发电厂,各类变电站和其它使用直流设备的用户(如石化、矿山、铁路等),为信号设备、保护、自动装置、事故照明及断路器分、合闸操作提供直流电源,并在外部交流电中断的情况下,保证由后备电源—蓄电池继续提供直流电源的重要设备。直流屏的可靠性、安全性直接影响到电力系统供电的可靠性、安全性。

直流屏的用途:广泛应用于水力、火力发电厂,各类变电站和其它使用直流设备的用户(如石化、矿山、铁路等)直流屏的心脏是蓄电池,对蓄电池进行科学的维护是直流屏的核心工作。
关键字:直流屏的用途、什么是直流屏

  1 引言

   直流屏是广泛应用于水力、火力发电厂,各类变电站和其它使用直流设备的用户(如石化、矿山、铁路等),为信号设备、保护、自动装置、事故照明及断路器分、合闸操作提供直流电源,并在外部交流电中断的情况下,保证由后备电源—蓄电池继续提供直流电源的重要设备。直流屏的可靠性、安全性直接影响到电力系统供电的可靠性、安全性。直流屏的心脏是蓄电池,对蓄电池进行科学的维护是直流屏的核心工作。

  2 传统直流屏的设计

   目前市场上大多数直流屏均采用对直流屏内蓄电池组整体进行充电的方式。蓄电池组的充电过程包括三个阶段:主充、浮充和均充。采用蓄电池组整体充电的方式在进行浮充电时,由于蓄电池个体之间内阻的差异,常常造成一些蓄电池的浮充电压不一致。浮充电压是否合适直接影响到蓄电池的使用寿命。为了改进这一缺点,本文提出一种新型的蓄电池组充电方式。

  3 改进方案

   为实现对每个蓄电池分别进行充电,为每个蓄电池设计一个单元模块。该单元模块能够对实时检测蓄电池的充放电过程中的电压、电流大小,并根据这些数据进行主充与浮充方式的切换,以及对蓄电池的容量进行评估。另外设计一个总控制模块对所有的单元模块进行统一管理。总控制模块与各单元模块之间的数据交换是通过485总线进行的,它们之间的通讯遵循Modbus协议。

   改进后的系统框架如图2所示:

 

 

3.1 总控制模块设计

   总控制模块负责收集各分模块的关键信息如实时的充电电压、电流值,通过液晶显示屏向用户显示。并可以通过键盘接收用户的输入信息。该模块主要由以下几部分组成:MPU,键盘,显示器以及TTL至485通信电平转换芯片,另外要根据需要加上其它辅助芯片如锁存器、IO扩展芯片8255以及看门狗芯片MAX706等等

总控制单元中的MPU选用最常用的AT89C51芯片,键盘由P1口直接扩展,显示屏采用型号为TG19264A的液晶显示屏。

   由于单片机串行口输出的是TTL电平,而常用的串行通信方式485要求相应的逻辑电平,所以系统中必须加上TTL电平至485电平转换芯片。

  3.2 单元模块设计

   各单元模块的功能是对进行电流、电压监测并实现充电方式的自动切换,还要对蓄电池的容量进行评估。所以单元模块内包括一个充电电路、容量测量电路和相应的控制回路,单元模块采用的是单片机控制,单元模块中MPU选用AT89C51,而AD则选用双积分式AD转换器MC14433。这是因为本系统中需要测量的信号是蓄电池电压和电流,而这些量的变化都比较缓慢,双积分式AD已经能够满足要求。

   分站上MPU的资源利用情况如下:由于分站上只有AD需要与MPU进行数据交换,并且数据线只有四条,所以本系统不需要采用数据总线的方式。可以通过P1口读取AD的数据。从而可以把P0口和P2口均作为IO口使用。甚至P3口的RD和WR也可以IO口使用。这样MPU自身的IO口已经能够满足系统的要求。不需要再扩展IO口。

   如图4所示,MPU的P0口用来读入拨码开关设定的地址,P1口用来读取AD的数据,P2口发出到各芯片的使能信号和到各继电器的控制信号。图中AD需要外加1.999V基准源,并要求负电源供电。

   这里的基准源选用MC1403芯片,它可以提供2.5V基准电压,可以通过精密电位器分压后作为AD的基准源。而负电源可以由专用的负电压芯片ICL7660提供,该芯片的作用是把+5V的电压转换为-5V。

   (1) 恒流充电回路的设计

   下面介绍一下充电回路的设计,由于该电路只用于对一节蓄电池进行充电,所以所选器件的参数可以降低。这也是本方案的又一个优点。本方案针对KOBE HF100-12型蓄电池进行设计,该电池每节容量为100Ah,电压12V。充电电路分为两部分,恒流充电电路与恒压充电电路。图5所示的恒流电路是通过限制流经充电三极管(如果电流较大可选用克林顿管)基极的来达到恒流的目的。因为三极管的放大倍数一定,如果基极电流恒定则其集电极的电流也恒定。其工作过程如下:如果通过电阻R1的电流小于限定电流(如10A),则R1两端电压小于0.7V,三极管T2截止,则充电三极管T1基极的电流由流过LM317决定。LM317在这里作为恒流源使用(因为其Vout与Adj之间的电压恒定,所以在它们中间串入一个定值电阻可以直到恒流作用)。当流过R1的电流大于10A时,三极管T2导通,导致流过T1基极的电流减小,从而达到恒流目的。

   (2) 恒压充电电路

   而恒压充电电路相对比较简单,可以由一个集成三端稳压器构成:
(3) 内阻测量

   蓄电池性能的评价通常是通过测量其内阻来进行的。当蓄电池的蓄电能力下降时,其内阻会增加。当其蓄电能力降低至新蓄电池的一半时,其内阻会增加到新蓄电池的大约2倍。

   在本方案中采用直流放电法进行内阻测量。r为假定内阻,R为外接电阻。通过测量电路断开与接通时的电压,可分别得出蓄电池的电动势E和电阻R两端的电压U。则由欧姆定律可得

   r=(E-U)/U×R

   本系统中容量检测电路非常简单,只要在蓄电池两端接入一个放电电阻,定期接通检测蓄电池两端的压降即可。

  3.3 系统软件设计

   系统软件设计包括总控制模块软件设计与分单元模块软件设计。其核心工作在于实现总模块与分模块之间的基于Modbus协议的通信。下面先对Modbus协议进行简要的介绍。

   Modbus协议是Modicon公司制定的一种工业通讯协议,现在已经被许多工控厂商所支持,广泛的应用到智能仪表,总线控制等领域。Modbus协议采用主从结构的通信方式,适用于半双工的RS-485总线。工作时可以采用命令/应答的通讯方式,每一种命令帧都对应着一种应答帧。标准的Modbus协议中,为命令帧定义了许多功能码,不同的功能码要求从机进行不同的响应。在本系统中为了简化,只用到了其中的一个功能码0x03,即读取从机内部寄存器。总模块作为主机,分模块作为从机,它们之间通过功能码03来进行数据交换。

   总模块的功能之一是监测键盘是否有键按下,根据键盘输入信息确定显示屏的显示,并不断向各分站发出查询指令,以获取各分站的重要数据。所以总模块的程序图如图8所示的流程组成,其中左边为主程序流程,右边为通讯子程序流程。

分单元模块的设计主要是AD读数子程序与通讯子程序。其主程序流程图如图9所示,其中左边为主程序流程,右边为通讯子程序流程。程序进行初始化后,开始读取电压与电流信号的数值。如果蓄电池电压小于13.5V或者充电电流大于电流限定值,则进行恒流充电,否则进行恒压充电。然后判断时间是否到了内阻检测时间(该时间可以自己设定,如设为每星期检测一次或者每月检测一次),如果到了则进行内阻检测,否则执行下一步,调用通讯子程序。

 

4 结束语

   本文给出了一种新型的直流屏蓄电池监测系统的设计方案,此方案解决了传统设计方案中不能为每节蓄电池提供合适浮充电压的缺点,更有效地保证了蓄电池的长寿命运行,并且能够减少蓄电池的备用量,有相当大的实用价值。


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