CN2244788Y

CN2244788Y - 电机运行软控制节能器

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Publication number: CN2244788Y
Application number: CN 95227706
Authority: CN
Inventors: 吴仲霞
Original assignee: FACTORY ATTACHED TO SHIJIAZHUANG RAILWAY COLLEGE
Current assignee: FACTORY ATTACHED TO SHIJIAZHUANG RAILWAY COLLEGE
Priority date: 1995-12-06
Filing date: 1995-12-06
Publication date: 1997-01-08
Anticipated expiration: 2005-12-06

Abstract

本实用新型涉及一种电机运行软控制节能器，它由可控硅主回路、电源电路、电流检测电路、电压同步电路、相位判断及放大电路、移相触发电路组成，三只双向可控硅与电机的三相定子绕组构成内三角形接法。本实用新型的优点是结构简单、成本低廉、节电效果显著，广泛应用于5-7.5kW、1.0-17kW三相异步电动机，在0-75％负载范围内均有明显的节电效果，不同负载下，有功节电率为8-28％，无功节电率为13-53％。

Description

电机运行软控制节能器

本实用新型涉及一种电机运行软控制节能器。

目前，有一种电动机节能装置，它的主回路是采用双向可控硅元件串联在电动机的输入端，属于外三角形接法，它对双向可控硅的电流等级要求高，电路也较复杂。

本实用新型的目的是针对上述现有技术中的缺点，而提供一种结构简单、节能效果显著的电机运行软控制节能器。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种电机运行软控制节能器，它由可控硅主回路、电源电路、电流检测电路、电压同步电路、相位判断及放大电路、移相触发电路组成，三只双向可控硅与电机的三相定子绕组构成内三角形接法，即每相定子绕组与一只可控硅串接后再接成三角形，可控硅接于△内部，电流检测电路和电压同步电路的输出接相位判断及放大电路的输入端，相位判断及放大电路的输出接移相触发电路的输入端，移相触发电路的输出接可控硅的触发极，移相触发电路的另一路输入和电压同步电路的输入接电源电路的同步变压器的次级。

本实用新型的工作过程如下：

由电压同步电路产生一个电压信号，由电流检测电路产生一个电流信号，将电压信号与电流信号同时送到相位判断及放大电路，相位判断及放大电路产生一个与相位成正比例的控制电压，此电压信号被送到移相触发电路去控制可控硅的导通角移动，就达到了根据电机负荷率的变化，自动调节它的输入电压的目的。

下面将结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型的原理框图。

图2为本实用新型的电路原理图。

由图1、2可知，一种电机运行软控制节能器，它由可控硅主回路、电源电路、电流检测电路、电压同步电路、相位判断及放大电路、移相触发电路组成，三只双向可控硅与电机的三相定子绕组构成内三角形接法，即每相定子绕组与一只可控硅串接后再接成三角形，可控硅接于△内部，电流检测电路和电压同步电路的输出接相位判断及放大电路的输入端，相位判断及放大电路的输出接移相触发电路的输入端，移相触发电路的输出接可控硅的触发极，移相触发电路的另一路输入和电压同步电路的输入接电源电路的同步变压器的次级。

电流检测电路由电流互感器B₂、二极管D₁₀、D₁₂、电阻R₅、R₁₀、R₄₃组成，B₂接在电机绕组上，R₄₃与B₂并联。

电压同步电路由电位器W₁、电阻R₃、电容C₅、二极管D₈、D₉组成，W₁、R₃、C₅组成阻容移相电路，阻容移相电路的输入端接电源电路的同步变压器的次级+a、-a。

相位判断及放大电路由晶体管BG₁-BG₄、电阻R₄-R₁₆、电位器W₂、电容C₆-C₉、二极管D₁₁、D₁₃组成，BG₁与R₄-R₆、D₁₁组成一级放大电路、R₇、R₈、C₇组成积分电路，BG₂-BG₄与R₉-R₁₆、C₇-C₉、W₂、D₁₃组成三级直流放大电路，阻容移相电路的输出经D₈、D₉全波整流后再经R₄接BG₁的基极，电流互感器B₂的一端T₁经D₁₀、R₅接BG₁的基极，BG₁的集电极接积分电路的R₇，积分电路的输出经R₈接BG₂的基极，电流互感器B₂的一端T₁经D₁₀、D₁₂、R₁₀接BG₂的基极，BG₄的集电极输出经R₁₅接移相触发电路。

移相触发电路由三路相同的电路组成，它们包括有同步负锯齿波电路、放大电路、脉冲变压器以及振荡电路，A相移相触发电路的同步负锯齿波电路由二极管D₁₄-D₁₆、电阻R₂₀、R₂ ₁、电容C₁₁组成，放大电路由晶体管BG₅-BG₇、电阻R₁₇、R₂₂-R₂₅、二极管D₁₇组成，振荡电路由晶体管BG₁₄、BG₁₅、电阻R₃₈-R₄₂、电容C₁₄、C₁₅、变压器B₆组成，D₁₄、D₁₅的正极并联后一路通过D₁₆、R₂₂接BG₅的基极，另一路通过R₂₀接+12V，D14、D₁₅的负极分别接同步变压器B₁的次级+a、-a，C₁₁的一端接BG₅的发射极，C₁₁的另一端一路通过R₂₂接BG₅的基极，另一路通过R₂₁接16V，相位判断及放大电路的输出端BG₄的集电极经R₁₅、R₁₇接BG₅的基极，脉冲变压器B₃的初级串接在BG₇的集电极，振荡电路的输出端BG₁₅的集电极接BG₇的发射极，B相和C相的移相触发电路的结构与A相相同。

振荡电路的振荡频率为10KHz。

电源电路由同步变压器B₁、整流二极管D₁-D₇、滤波电容C₁-C₄、电阻R₁、R₂、稳压二极管WD₁、WD₂组成，电源电路提供±16V、+12V电源。

由于本节能器的主电路采用内三角形接法，减少了节能器的体积，简化了触发电路。具体接法是将三相△接电机的三个连片取掉，而用三只双向可控硅代替，可控硅接于△内部，故称为内三角形接法。这种接法流过可控硅的电流相对于外三角形接法只有

这样有利于使用较小的可控硅元件。例如，7.5KW电机，其额定电流约为15A，而用内三角形接法，电机在额定功率状况下，流过的电流小于8.65A。

本节能器的移相触发电路受控于一个振荡电路，以便产生触发脉冲列，目的是防止电机运行状态急速变化时，由于电机电流过零点的迅速后移，在电流过零后，不再有脉冲的所谓“丢脉冲、堵转”现象。可保证电机运行状况突变时，可控硅能可靠触发。

下面将结合图2说明本实用新型的工作原理：

当控制电机的交流接触器闭合之后，节能器立即工作，可控硅处于全导通状态。可控硅的触发脉冲是不间断的脉冲列，在起到过程中，可控硅在整个工频周期内不间断地向电机供电，电动机全压起动。这时通过串于电机绕组内的电流互感器B₂取出电流信号，此信号经D₁₀半波整流后再经R₅接于BG₁的基极。由W₁、R₃、C₅组成的阻容移相电路将来自同步变压器B₁的次级+a、-a端的同步电压经移相和D₈、D₉全波整流后再经R₄与来自电流互感器B₁的电流信号叠加后加于BG₁的基极，BG₁放大输出一个矩形脉冲，其宽度随电机功率因数变化，其幅度不变等于电源电压。此信号经R₇、C₆、R₈组成的积分电路，输出一个随负荷轻重、幅度强弱变化的连续电压信号，此电压信号与来自D₁₂、R₁₀的电流信号叠加后作用于BG₂的基极，经BG₂-BG₄放大输出一个随电机负载变化的直流电压接于R₁₇、R_{1 8}、R₁₉而作为调节电压。

移相触发电路的工作原理以A相为例说明如下：来自同步变压器B₁的次级+a、-a端的同步电压经由D₁₄-D₁₆、C_{1 1}、R₂₀、R₂₁组成的同步负锯齿波电路，产生100个同步负锯齿波，电阻R₂₀的作用是为了防止D₁₄、D₁₅的过零关断。同步负锯齿波和来自R₁₇的随电机负载变化的直流正极性调节电压叠加后加于BG₅的基极，经BG₅-BG₇放大后再经脉冲变压器B₃的次级加到SCR₁的触发极。触发脉冲的相位与直流正极性调节电压的高低有关，随着直流正极性调节电压的高低变化，触发脉冲前后移动，电机绕组的端电压上升或下降。负荷加大时电机上的电压会自动上升，负荷减轻时电压会自动下降。在电机绕组电压下降过程中，电机的功率因数是上升的。此过程进行到一个稳定状态，触发脉冲的相位不再移动，进入节电运行状态。保证电机电压与其输出功率匹配，达到既节约电能，又保证电机输出功率。

由BG₁₄、BG₁₅、B₆组成的10KHz振荡电路所产生的脉冲列作用于BG₇的发射极，为BG₇提供电流通路。

图2中，D₁-D₆为电动机的接线端子。

本实用新型的优点是结构简单，成本低廉，节电效果显著。广泛应用于5-7.5KW、10-17KW三相异步电动机，在0-75％负载范围内均有明显的节电效果。不同负载情况下，有功节电率为8-28％，无功节电率为13-53％。

Claims

1、一种电机运行软控制节能器，其特征在于它由可控硅主回路、电源电路、电流检测电路、电压同步电路、相位判断及放大电路、移相触发电路组成，三只双向可控硅与电机的三相定子绕组构成内三角形接法，即每相定子绕组与一只可控硅串接后再接成三角形，可控硅接于△内部，电流检测电路和电压同步电路的输出接相位判断及放大电路的输入端，相位判断及放大电路的输出接移相触发电路的输入端，移相触发电路的输出接可控硅的触发极，移相触发电路的另一路输入和电压同步电路的输入接电源电路的同步变压器的次级。

2、根据权利要求1所述的节能器，其特征在于电流检测电路由电流互感器B₂、二极管D₁₀、D₁₂、电阻R₅、R₁₀、R₄₃组成，B₂接在电机绕组上，R₄₃与B₂并联。

3、根据权利要求2所述的节能器，其特征在于电压同步电路由电位器W₁、电阻R₃、电容C₅、二极管D₈、D₉组成，W₁、R₃、C₅组成阻容移相电路，阻容移相电路的输入端接电源电路的同步变压器的次级+a、-a。

4、根据权利要求3所述的节能器，其特征在于相位判断及放大电路由晶体管BG₁-BG₄、电阻R₄-R₁₆、电位器W₂、电容C₆-C₉、二极管D₁₁、D₁₃组成，BG₁与R₄-R₆、D₁₁组成一级放大电路、R₇、R₈、C₇组成积分电路，BG₂-BG₄与R₉-R₁₆、C₇-C₉、W₂、D₁₃组成三级直流放大电路，阻容移相电路的输出经D₈、D₉全波整流后再经R₄接BG₁的基极，电流互感器B₂的一端T₁经D₁₀、R₅接BG₁的基极，BG₁的集电极接积分电路的R₇，积分电路的输出经R₈接BG₂的基极，电流互感器B₂的一端T₁经D₁₀、D₁₂、R₁₀接BG₂的基极，BG₄的集电极输出经R₁₅接移相触发电路。

5、根据权利要求4所述的节能器，其特征在于移相触发电路由三路相同的电路组成，它们包括有同步负锯齿波电路、放大电路、脉冲变压器以及振荡电路，A相移相触发电路的同步负锯齿波电路由二极管D₁₄-D₁₆、电阻R₂₀、R₂₁、电容C₁₁组成，放大电路由晶体管BG₅-BG₇、电阻R₁₇、R₂₂-R₂₅、二极管D₁₇组成，振荡电路由晶体管BG₁₄、BG₁₅、电阻R₃₈-R₄₂、电容C₁₄、C₁₅、变压器B₆组成，D₁₄、D₁₅的正极并联后一路通过D₁₆、R₂₂接BG₅的基极，另一路通过R₂₀接+12V，D₁₄、D₁₅的负极分别接同步变压器B₁的次级+a、-a，C₁₁的一端接BG₅的发射极，C₁₁的另一端一路通过R₂₂接BG₅的基极，另一路通过R₂₁接16V，相位判断及放大电路的输出端BG₄的集电极经R₁ ₅、R₁₇接BG₅的基极，脉冲变压器B₃的初级串接在BG₇的集电极，振荡电路的输出端BG₁₅的集电极接BG₇的发射极，B相和C相的移相触发电路的结构与A相相同。

6、根据权利要求5所述的节能器，其特征在于振荡电路的振荡频率为10KHz。

7、根据权利要求6所述的节能器，其特征在于电源电路由同步变压器B₁、整流二极管D₁-D₇、滤波电容C₁-C₄、电阻R₁、R₂、稳压二极管WD₁、WD₂组成，电源电路提供±16V、+12V电源。