CN205232087U - 交流电动机高效智能节电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种交流电动机高效智能节电器，本实用新型的交流电动机高效智能节电器，应用于在电动机的电源输入端串联有可控硅触发电路的电力电路中，包括功率因素节电控制电路、软启控制电路、低压限制电路、触发调节电路、电压过零检测电路、同步输入电路、脉冲输出电路、电压电流反馈电路、电流过零检测电路和可控硅触发电路；所述功率因素节电控制电路的信号输入端分别连接电压过零检测电路和电流过零检测电路；功率因素节电控制电路的信号输出端连接触发调节电路；触发调节电路通过脉冲输出电路实现对可控硅触发电路的控制连接。本实用新型的交流电动机高效智能节电器具有结构简单、节电效果好、控制精度高等优点。

Description

交流电动机高效智能节电器

技术领域

本实用新型涉及电动机技术领域，特别是指一种交流电动机智能节电器。

背景技术

智能电机节电器一般采用集成芯片控制技术，由微处理器芯片(CPU)、可控硅、集成式双置晶闸管等元件组成。其核心技术是动态跟踪电机负载量的变化，调整电机运行过程中的电压与电流，保证电机的输出转矩与实际负荷需求精确匹配，不改变电机的转速，不影响电机的正常运行，并且能有效避免电机因出力过度造成的电能浪费，具有很好的动态节电控制功能，能有效地降低电机的功率损耗，改善电机的启动、停机性能,延长电机的使用寿命。

【题名】一种电机智能节电应用的分析【来源】机床电器2007(6)【作者】李桂军，何丰昌【单位】山东省莱芜市科技开发中心；文中提到：由于电机产生的转矩与供电电压的平方成正比，降低端电压将减少转矩；降低端电压，实际上是降低了电机的额定输出功率，也意味着所需磁场能量的减少。利用这一原理，电能节电器可在空载和大多数负荷情况下保持较高恒定的电机效率。电机智能节电器采用智能化的微处理机控制，在轻负载情况下电机电压自动降至最低需求而转速保持恒定，因此降低了不必的损耗。如果负载增加，电压将自动上升以防止电机失速。

国内专利数据库也公开了一些关于电机智能节电器的技术：

如：【名称】一种智能三相电动机高效节电器，【专利号】CN201410447409.8，【申请日】2014.09.03，公开了一种智能三相电动机高效节电器，涉及交流电动机的控制装置技术领域。所述节电器包括调功单元、电压取样单元、检零单元、锯齿波形成单元、调功信号合成单元、方波振荡器、鉴相单元、第一电流取样单元、切换开关、第二电流取样单元、软启动单元、过载保护单元、缺相保护单元、开机关机软停车单元和启动运转转换单元。所述节电器可以动态地跟随电动机负载量的变化而调节输入电动机的功率，保证电动机在最佳负载率下运行，减少电动机的无功损耗，大幅提高电动机的实际运行效率，达到节电的目的。

目前虽然市场上有不少电机智能节电器，但是其价格往往偏高，究其原因主要是因为：1、节电器结构复杂，生产和加工难度较大；2、控制精度和稳定性要求较高，大部分微处理器芯片需要进口，增加了原料成本。

因此，现有电机智能节电器技术有待进一步完善。

发明内容

本实用新型的目的是解决现有电动机智能节电器存在的结构复杂、生产成本高的问题，提供了一种简单、高效、平价的智能节电器。

本实用新型的交流电动机高效智能节电器，应用于在电动机的电源输入端串联有可控硅触发电路的电力电路中，包括功率因素节电控制电路、软启控制电路、低压限制电路、触发调节电路、电压过零检测电路、同步输入电路、脉冲输出电路、电压电流反馈电路、电流过零检测电路和可控硅触发电路；所述功率因素节电控制电路的信号输入端分别连接电压过零检测电路和电流过零检测电路；功率因素节电控制电路的信号输出端连接触发调节电路；触发调节电路通过脉冲输出电路实现对可控硅触发电路的控制连接；节电器通过电压过零检测电路和电流过零检测电路获取电压、电流的相位信息，经过功率因素节电控制电路比较后生成给定电压值，触发调节电路根据给定电压值形成相应电压，再由脉冲输出电路向可控硅触发电路输出脉冲，再通过可控硅触发电路控制电动机的端电压。

本实用新型的节电原理如下：由于电机轻负载和满负载时功率因数相差效大,智能节电器根据电路功率因数实时调整电机端电压,避免电动机在工作过程中因负载频繁变化而导致用电量大幅增加，达到节电目的。

作为对本实用新型的进一步说明，所述软启控制电路的信号输出端与触发调节电路连接，在合闸启动时，软启控制电路向触发调节电路输出给定电压信号，控制电动机端电压呈斜坡型慢慢增高。

所述低压限制电路的信号输出端与触发调节电路连接，在电动机空载或低负载时，低压限制电路向触发调节电路输出给定电压信号，控制电动机端电压，使电机仅获得克服摩擦力所需的小转矩。

所述同步输入电路分别连接电动机电源输入端和触发调节电路的信号输入端，同步输入电路从电源输入端获取相位信息，并将信息返回触发调节电路。

所述电压电流反馈电路分别连接电动机电源输入端和触发调节电路的信号输入端，电压电流反馈电路从电源输入端获取电压和电流信息，并将信息返回触发调节电路。

作为对本实用新型的进一步说明，所述可控硅触发电路是由三条并联的可控硅触发子电路，，组成，每条子电路均包括储能器、可控硅控制器和电阻，储能器和电阻串联后与可控硅控制器并联。

作为对本实用新型的进一步说明，所述储能器是是容量与电动机相匹配的三相电容器，可控硅控制器由两个正反向并联的单向晶闸管组成。

作为对本实用新型的进一步说明，所述储能器的容量与电动机功率成正比，1kW电动机配备0.2-0.4kvar的储能电容器。

本实用新型的交流电动机高效智能节电器与现有技术相比具有以下进步：

1、节电效果更好，本节电器能根据电路功率因数实时调整电机端电压，避免电动机在工作过程中因负载频繁变化而导致用电量大幅增加，节省电量12％～46％，电动机负载变化越频繁，其节电效果越明显。

2、结构更简单，本实用新型巧妙地利用补偿法进行节电，节电器仅包括功率因素节电控制电路、软启控制电路、低压限制电路、触发调节电路、电压过零检测电路等少数电路或元器件，连接关系清晰，层次分明，适合批量生产。

3、控制精度更高，节电器由电压过零检测电路和电流过零检测电路准确获取电压、电流的相位信息，同时由同步输入电路确定移相起始点，实时监控电流与电压的相位差，在极短时间内改变电动机端电压，获得极好的电压补偿效果。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型交流电动机高效智能节电器的整体结构框图。

图2为本实用新型可控硅触发电路的原理图。

图中，1—功率因素节电控制电路；2—软启控制电路；3—低压限制电路；4—触发调节电路；5—电压过零检测电路；6—同步输入电路；7—脉冲输出电路；8—电压电流反馈电路；9—电流过零检测电路。

具体实施方式

参见图1和图2，本实用新型的交流电动机高效智能节电器，应用于在电动机的电源输入端串联有可控硅触发电路的电力电路中，包括功率因素节电控制电路1、软启控制电路2、低压限制电路3、触发调节电路4、电压过零检测电路5、同步输入电路6、脉冲输出电路7、电压电流反馈电路8、电流过零检测电路9和可控硅触发电路；所述功率因素节电控制电路1的信号输入端分别连接电压过零检测电路5和电流过零检测电路9；功率因素节电控制电路1的信号输出端连接触发调节电路4；触发调节电路4通过脉冲输出电路7实现对可控硅触发电路的控制连接；节电器通过电压过零检测电路5和电流过零检测电路9获取电压、电流的相位信息，经过功率因素节电控制电路1比较后生成给定电压值，触发调节电路4根据给定电压值形成相应电压，再由脉冲输出电路7向可控硅触发电路输出脉冲，再通过可控硅触发电路控制电动机的端电压。

所述软启控制电路2的信号输出端与触发调节电路4连接，在合闸启动时，软启控制电路向触发调节电路输出给定电压信号，控制电动机端电压呈斜坡型慢慢增高。所述低压限制电路3的信号输出端与触发调节电路4连接，在电动机空载或低负载时，低压限制电路向触发调节电路输出给定电压信号，控制电动机端电压，使电机仅获得克服摩擦力所需的小转矩。所述同步输入电路6分别连接电动机电源输入端和触发调节电路4的信号输入端，同步输入电路从电源输入端获取相位信息，并将信息返回触发调节电路。所述电压电流反馈电路8分别连接电动机电源输入端和触发调节电路4的信号输入端，电压电流反馈电路从电源输入端获取电压和电流信息，并将信息返回触发调节电路。

所述可控硅触发电路是由三条并联的可控硅触发子电路组成，其中

可控硅触发子电路10包括电容器C1、可控硅控制器VT1和电阻R1，电容器C1和电阻R1串联后与可控硅控制器VT1并联；可控硅触发子电路11包括电容器C2、可控硅控制器VT2和电阻R2，电容器C1和电阻R2串联后与可控硅控制器VT2并联；可控硅触发子电路12包括电容器C3、可控硅控制器VT3和电阻R3，电容器C3和电阻R3串联后与可控硅控制器VT3并联。每个可控硅控制器由两个正反向并联的单向晶闸管组成。

所述电容器是是容量与电动机相匹配的三相电容器，电容器的容量与电动机功率成正比，1kW电动机配备0.3kvar的储能电容器。

本实用新型的工作方式如下：

(1)电动机合闸启动时，软启控制电路2缓慢输出控制电压使电机端电压成斜坡型慢慢增高达到软启动的目的。

(2)电动机启动完成后，由低压限制电路和电压电流反馈电路形成闭环稳压在280V左右，使电动机轻负载和空载时获得一个较小的磁场维持电流，该磁场仅能提供克服摩擦力所需的小转矩，从而达到节电之目的。

(3)电动机开始工作后，节电器根据功率因数实时控制电动机的端电压：由电压过零检测电路5和电流过零检测电路9获取电压、电流的相位信息，经过功率因素节电控制电路1比较后生成给定电压值；同时，同步输入电路6确定移相起始点，触发调节电路4根据给定电压控制脉冲输出电路7向可控硅触发子电路输出0～180度触发脉冲,触发脉冲经放大后触发可控硅控制输出电压。所述给定电压由功率因素节电控制电路1、软启控制电路2和低压限制电路3共同决定。

本实用新型的交流电动机高效智能节电器，可节省电量12％～46％，电动机负载变化越频繁，其节电效果越明显。

Claims (3)

1.一种交流电动机高效智能节电器，应用于在电动机的电源输入端串联有可控硅触发电路的电力电路中，包括功率因素节电控制电路(1)、软启控制电路(2)、低压限制电路(3)、触发调节电路(4)、电压过零检测电路(5)、同步输入电路(6)、脉冲输出电路(7)、电压电流反馈电路(8)、电流过零检测电路(9)和可控硅触发电路；其特征在于：所述功率因素节电控制电路(1)的信号输入端分别连接电压过零检测电路(5)和电流过零检测电路(9)；功率因素节电控制电路(1)的信号输出端连接触发调节电路(4)；触发调节电路(4)通过脉冲输出电路(7)实现对可控硅触发电路的控制连接；节电器通过电压过零检测电路(5)和电流过零检测电路(9)获取电压、电流的相位信息，经过功率因素节电控制电路(1)比较后生成给定电压值，触发调节电路(4)根据给定电压值形成相应电压，再由脉冲输出电路(7)向可控硅触发电路输出脉冲，再通过可控硅触发电路控制电动机的端电压。

2.根据权利要求1所述的交流电动机高效智能节电器，其特征在于：

所述软启控制电路(2)的信号输出端与触发调节电路(4)连接，在合闸启动时，软启控制电路向触发调节电路输出给定电压信号，控制电动机端电压呈斜坡型慢慢增高；

所述低压限制电路(3)的信号输出端与触发调节电路(4)连接，在电动机空载或低负载时，低压限制电路向触发调节电路输出给定电压信号，控制电动机端电压，使电机仅获得克服摩擦力所需的小转矩；

所述同步输入电路(6)分别连接电动机电源输入端和触发调节电路(4)的信号输入端，同步输入电路从电源输入端获取相位信息，并将信息返回触发调节电路；

所述电压电流反馈电路(8)分别连接电动机电源输入端和触发调节电路(4)的信号输入端，电压电流反馈电路从电源输入端获取电压和电流信息，并将信息返回触发调节电路。

3.根据权利要求2所述的交流电动机高效智能节电器，其特征在于：所述可控硅触发电路是由三条并联的可控硅触发子电路(10，11，12)组成，每条子电路均包括储能器、可控硅控制器和电阻，储能器和电阻串联后与可控硅控制器并联。