專利名稱：節(jié)電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電氣自動(dòng)控制裝置，特別是用于交流電的節(jié)電裝置。
背景技術(shù)：
風(fēng)機(jī)、水泵是各行各業(yè)中普遍使用的設(shè)備。在實(shí)際的使用過程中，因工作 條件的需要經(jīng)常調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)、水泵的流量、壓力等。目前因?yàn)榧夹g(shù)的原因，大多 數(shù)單位仍然釆用落后的檔板或閥門的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，使大量的能量消耗在檔板
或閩門上，浪費(fèi)了大量電能。由流體力學(xué)知，水泵/風(fēng)機(jī)所產(chǎn)生的水量/風(fēng)量Q 與水泵/風(fēng)機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速的一次方成正比，其產(chǎn)生的水/空氣壓力H與水泵/ 風(fēng)機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速的平方成正比，而水泵/風(fēng)機(jī)電機(jī)軸功率P與電機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速的 立方成正比。如果水泵/風(fēng)機(jī)的電機(jī)效率一定，當(dāng)要求調(diào)節(jié)風(fēng)量/水量下降時(shí)，轉(zhuǎn) 速可成正比下降，此時(shí)風(fēng)機(jī)、水泵的軸功率是成立方關(guān)系下降。如圖l所示， 曲線H為恒速下的H-Q曲線，其與水阻/風(fēng)阻特性曲線Rl相交于A點(diǎn)。對(duì)應(yīng) 的風(fēng)量為Q1。此時(shí)風(fēng)機(jī)/水泵電機(jī)的軸功率與點(diǎn)Ql、 A、 Hl、 Q圍成的矩形面 積成正比。當(dāng)欲使風(fēng)量由Q1減少到Q2使用擋板或閥門時(shí)，則新的風(fēng)阻、水阻 特性曲線H相交于B點(diǎn)，此時(shí)風(fēng)機(jī)軸功率與點(diǎn)Q2、 B、 H2、 Q圍成的矩形面 積成正比，從圖中可以看出，如果電機(jī)轉(zhuǎn)速不變，則出水/風(fēng)量從Ql減少到Q2 時(shí)，電機(jī)軸功率僅僅從矩形面積Q1、 A、 Hl、 Q減少到矩形面積Q2、 B、 H2、 Q,減少量十分有限。而如果此時(shí)風(fēng)機(jī)、水泵的電機(jī)轉(zhuǎn)速降到n2，使對(duì)應(yīng)的風(fēng) 機(jī)或水泵特性曲線H與風(fēng)阻特性曲線R2相交于C點(diǎn)時(shí)，與風(fēng)機(jī)/水泵電機(jī)軸功 率成正比的點(diǎn)Q2、 C、 H3、 Q所圍成的矩形面積顯著減少，說明軸功率下降很 多，也就能夠大大節(jié)約電能。
對(duì)于電力照明領(lǐng)域，目前我國的現(xiàn)狀是當(dāng)電力緊張時(shí)，燈光負(fù)載將隨著用
電高峰期或低峰期而起變化， 一般在用電高峰期時(shí)，由于負(fù)載多，在輸電線路 上的電壓降較大，部分照明設(shè)備工作在額定電壓或更低的電壓范圍內(nèi)，但在用 電低谷期，由于負(fù)載少而輸電線路上的電壓降較小，照明設(shè)備工作在高電壓下， 造成照明設(shè)備浪費(fèi)了的較多的電能，且加速了照明設(shè)備的老化。至今，尚朱出現(xiàn)能夠根據(jù)風(fēng)機(jī)/水泵出風(fēng)/水量降低風(fēng)機(jī)/水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速以實(shí) 現(xiàn)節(jié)電的裝置，也沒有出現(xiàn)根據(jù)照明設(shè)備的輸入電壓調(diào)節(jié)補(bǔ)償其實(shí)際工作電壓 以實(shí)現(xiàn)節(jié)電的裝置，造成風(fēng)機(jī)/水泵和照明這兩種大規(guī)模用電領(lǐng)域電力浪費(fèi)的現(xiàn) 象十分嚴(yán)重。發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種節(jié)電器，其能夠更有效地 節(jié)省風(fēng)機(jī)/水泵和照明這兩種用電領(lǐng)域內(nèi)的電能。本實(shí)用新型對(duì)于現(xiàn)有風(fēng)機(jī)/水泵和照明這兩種用電領(lǐng)域內(nèi)電能浪費(fèi)的問題， 是通過提供一種能自動(dòng)控制風(fēng)機(jī)/水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速和補(bǔ)償照明裝置工作電壓的節(jié) 電器來解決的，該節(jié)電器包括主控單元、信號(hào)輸入單元、輸出信號(hào)檢測單元、 存儲(chǔ)單元和節(jié)電執(zhí)行單元，其中節(jié)電執(zhí)行單元接入交流供電線路，主控單元分 別連接信號(hào)輸入單元、輸出信號(hào)檢測單元、存儲(chǔ)單元和節(jié)電執(zhí)行單元，主控單 元接受信號(hào)輸入單元和輸出信號(hào)檢測單元傳送來的數(shù)據(jù)信號(hào)，進(jìn)行分析后發(fā)出 控制信號(hào)控制節(jié)電執(zhí)行單元?jiǎng)幼?。本?shí)用新型所具有的優(yōu)點(diǎn)是根據(jù)風(fēng)量/水量信號(hào)控制風(fēng)機(jī)/水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速, 和通過照明設(shè)備供電線路的輸入電壓決定補(bǔ)償量補(bǔ)償輸出電壓，由此能夠大大 減少風(fēng)機(jī)/水泵和照明系統(tǒng)兩種用電領(lǐng)域內(nèi)所消耗的電能，能夠緩和我國目前的 電力短缺的矛盾。


圖1為風(fēng)機(jī)/水泵電機(jī)工作曲線圖； 圖2為本實(shí)用新型節(jié)電器功能模塊示意圖3為本實(shí)用新型節(jié)電器中照明系統(tǒng)的節(jié)電執(zhí)行單元功能示意圖； 圖4a是本實(shí)用新型節(jié)電器中照明系統(tǒng)的節(jié)電執(zhí)行單元中電壓補(bǔ)償部分單 相電路原理圖4b是本實(shí)用新型節(jié)電器中照明系統(tǒng)的節(jié)電執(zhí)行單元中電壓補(bǔ)償部分三 相電路原理圖.
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型再作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。 圖2為本實(shí)用新型節(jié)電器的功能模塊示意圖，圖中節(jié)電執(zhí)行單元5接入供 電網(wǎng)絡(luò)，即其分別接入到節(jié)電器所連接的交流輸入網(wǎng)絡(luò)和交流輸出網(wǎng)絡(luò)。節(jié)電
執(zhí)行單元5主要包含風(fēng)機(jī)/水泵電機(jī)調(diào)速的部件和/或調(diào)節(jié)補(bǔ)償照明設(shè)備工作電 壓的部件。主控單元1分別連接節(jié)電執(zhí)行單元5、信號(hào)輸入單元2、顯示單元3、 存儲(chǔ)單元6和輸出信號(hào)檢測單元4。主控單元1能夠接受到信號(hào)輸入單元2所 傳遞來的數(shù)據(jù)信號(hào)，這些數(shù)據(jù)信號(hào)包括風(fēng)量信號(hào)和/或節(jié)電/巿電轉(zhuǎn)換信號(hào)和/或 輸入電壓信號(hào)，風(fēng)量/水量信號(hào)和輸入電壓信號(hào)可以通過相應(yīng)傳感器件所獲得， 而節(jié)電/市電轉(zhuǎn)換信號(hào)可以由人工發(fā)送，也可以由外界條件觸發(fā)。主控單元l還 能夠接受從交流輸出網(wǎng)絡(luò)反饋回的照明設(shè)備實(shí)際工作電壓信號(hào)和/或風(fēng)機(jī)/水泵 電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)。主控單元l分別從信號(hào)輸入單元2和輸出信號(hào)檢測單元4獲取 各種信號(hào)之后，進(jìn)行判斷比較，發(fā)送節(jié)電控制指令給節(jié)電執(zhí)行單元5,由節(jié)電 執(zhí)行單元5完成相應(yīng)動(dòng)作。主控單元l所取得的數(shù)據(jù)信號(hào)以及處理過程中的數(shù) 據(jù)可以寫入存儲(chǔ)單元6，也可以從存儲(chǔ)單元6中讀取。為了清楚顯示各信號(hào)狀 態(tài)和主控單元以及節(jié)電執(zhí)行單元的工作狀態(tài)，以及指令內(nèi)容，主控單元l可以 發(fā)送控制信號(hào)給顯示單元3，顯示單元3根據(jù)控制信號(hào)從存儲(chǔ)單元6中讀取數(shù) 據(jù)并完成顯示功能，由此能夠方便操作，節(jié)電效果和過程也更加直觀。
圖3為節(jié)電執(zhí)行單元中對(duì)于照明設(shè)備進(jìn)行節(jié)電/巿電切換功能和電壓補(bǔ)償功 能的示意圖，其中節(jié)電/巿電切換過程是這樣實(shí)現(xiàn)的繼電器J1的連接部分14 接供電線路的零線N，連接部分13接至交流接觸器KM1的輔助常開觸點(diǎn)14，
繼電器Jl的輔助常閉端4接節(jié)電交流接觸器KM2、 KM3的線圈Al端，KM2、 KM3的線圈A2端接零線N。 Jl的輔助常閉的另一端12接繼電器J2的輔助觸 頭4，而J2的另一端12接相線上。當(dāng)繼電器J2吸合動(dòng)作或鑰匙開關(guān)KEY閉合 時(shí)，KM1線畫得電，導(dǎo)致其輔助觸頭13-14閉合，Jl的線圈得電，由此Jl的 常閉觸頭12-4斷開，斷掉節(jié)電狀態(tài)的KM2、 KM3的線圈回路，KM2、 KM3 釋放，節(jié)電部分?jǐn)嚅_，完成了節(jié)電狀態(tài)至市電狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，而需要完成市電狀 態(tài)到節(jié)電狀態(tài)的轉(zhuǎn)換時(shí)，只需將上述過程反過來即可。
對(duì)于電壓的補(bǔ)償是這樣實(shí)現(xiàn)的如圖4a所示，圖中變壓器變比為220: 5， 其原邊節(jié)點(diǎn)A、 N接220V交流電，而副邊5V串聯(lián)在主回路中起到補(bǔ)償調(diào)壓的 作用，原邊的所接的兩個(gè)繼電器KM1、 KM2實(shí)現(xiàn)了電氣互鎖和機(jī)械互鎖，當(dāng) KM1閉合KM2斷開時(shí)，原邊線圈接通220V，副邊也就輸出5V的電壓，而 KM1斷開而KM2閉合時(shí)，原邊線圈被短接，副邊也沒有電壓輸出，這樣通過 控制繼電器KM1、 KM2的狀態(tài)，就能夠控制副邊電壓的輸出。
如圖4b所示，線路Ll-T2、 L3-T4、 L5-T6分別為三個(gè)變壓器(圖中未示 出)的副邊，Ll端、L3端、L5端接380V電源，T2端、T4端、T6端接入主 回路起調(diào)壓作用，三個(gè)變壓器變比分別為220: 5、 220: 10和220: 20,控制 三個(gè)變壓器原邊各自的繼電器KM1、 KM2實(shí)現(xiàn)機(jī)械和電氣互鎖，則這三個(gè)變 壓器副邊分別能夠提供0/5V、 0/10V、 0/20V不同電壓。對(duì)這些電壓進(jìn)行組合， 就能夠得到OV、 5V、 IOV、 15V、 20V、 25V、 30V、 35V這樣8檔不同等級(jí)的 補(bǔ)償電壓。
如圖3所示，圖4b中的0/5V、 0/10V、 0/20V線路由繼電器J3、 J4和J5 進(jìn)行控制切換，然后由繼電器J7、 J8和J9控制是否接入補(bǔ)償，當(dāng)主控單元接 受到照明設(shè)備的輸入電壓信號(hào)后，判斷是否需要補(bǔ)償以及確定補(bǔ)償量的大小， 發(fā)送給相應(yīng)執(zhí)行部件。主控單元還會(huì)根據(jù)接各用電器交流輸出網(wǎng)絡(luò)反饋回的電 壓信號(hào)，判斷補(bǔ)償是否足夠或出現(xiàn)過補(bǔ)償。
為了能夠更加有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)節(jié)電器執(zhí)行單元的控制，更加快速獲取從信號(hào) 輸入單元和輸出信號(hào)檢測單元傳遞來的信號(hào)，本實(shí)用新型中主控單元優(yōu)選采用
單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)。交流電中，由于接有感性負(fù)載如鎮(zhèn)流器、電動(dòng)機(jī)等，必然會(huì)存在一定量的 諧波和雜波以及瞬變尖脈沖，產(chǎn)生無功功率損耗，導(dǎo)致所使用的用電設(shè)備壽命 縮短，并且會(huì)造成多余的電能浪費(fèi)。為此本節(jié)電器中中還加入相當(dāng)于濾波器件 的節(jié)流圈，和特有的起到抑制諧波和瞬變作用的氧化物變阻體組件，由此實(shí)現(xiàn) 了濾波、抑制諧波及瞬變的產(chǎn)生等功能。能夠減少供電線路的無功功率輸出， 進(jìn)一步起到節(jié)省電能的作用。以上所述，僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用來限定本實(shí)用新型 的保護(hù)范圍。本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員應(yīng)該能夠聯(lián)想到，對(duì)照明設(shè)備的工作電壓的調(diào) 節(jié)增加更多的補(bǔ)償電壓等級(jí)，為其他大型電機(jī)設(shè)備所提供轉(zhuǎn)速控制以達(dá)到節(jié)電 效果的裝置，也都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1、一種節(jié)電器，其特征在于該節(jié)電器包括主控單元、信號(hào)輸入單元、輸出信號(hào)檢測單元、存儲(chǔ)單元和節(jié)電執(zhí)行單元，其中節(jié)電執(zhí)行單元接入交流供電線路，主控單元分別連接信號(hào)輸入單元、輸出信號(hào)檢測單元、存儲(chǔ)單元和節(jié)電執(zhí)行單元，主控單元接受信號(hào)輸入單元和輸出信號(hào)檢測單元傳送來的數(shù)據(jù)信號(hào)，進(jìn)行分析后發(fā)出控制信號(hào)控制節(jié)電執(zhí)行單元?jiǎng)幼鳌?br> 2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的節(jié)電器，其特征在于所述信號(hào)輸入單元包括能 接受風(fēng)量信號(hào)的部件和/或能接受節(jié)電/巿電轉(zhuǎn)換信號(hào)的部件和/或能接受輸入電 壓信號(hào)的部件，上述部件采集相應(yīng)數(shù)據(jù)信號(hào)后再將這些信號(hào)發(fā)送給主控單元。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的節(jié)電器，其特征在于所述輸出信號(hào)檢測單元包 括檢測風(fēng)機(jī)/水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)的部件和/或檢測照明設(shè)備電壓信號(hào)的部件，上述 部件采集相應(yīng)數(shù)據(jù)信號(hào)后再將這些信號(hào)發(fā)送給主控單元。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的節(jié)電器，其特征在于所述節(jié)電執(zhí)行單元包括控 制風(fēng)機(jī)/水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速的部件和/或補(bǔ)償照明設(shè)備電壓的部件。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的節(jié)電器，其特征在于所述節(jié)電執(zhí)行單元中補(bǔ)償 照明設(shè)備電壓的部件中包含有多等級(jí)電壓補(bǔ)償電路。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的節(jié)電器，其特征在于所述主控單元為單片機(jī)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的節(jié)電器，其特征在于該節(jié)電器還 包括顯示單元，該顯示單元連接到主控單元和存儲(chǔ)單元上，接受主控單元所傳 遞的控制信號(hào)，讀取存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)并顯示。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種節(jié)電器，該節(jié)電器包括主控單元、信號(hào)輸入單元、輸出信號(hào)檢測單元、存儲(chǔ)單元和節(jié)電執(zhí)行單元，其中節(jié)電執(zhí)行單元接入交流供電線路，主控單元分別連接信號(hào)輸入單元、輸出信號(hào)檢測單元、存儲(chǔ)單元和節(jié)電執(zhí)行單元，主控單元接受信號(hào)輸入單元和輸出信號(hào)檢測單元傳送來的數(shù)據(jù)信號(hào)，進(jìn)行分析后發(fā)出控制信號(hào)控制節(jié)電執(zhí)行單元?jiǎng)幼鳌１緦?shí)用新型根據(jù)風(fēng)量/水量信號(hào)控制風(fēng)機(jī)/水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速，和通過照明設(shè)備供電線路的輸入電壓決定補(bǔ)償輸出電壓量，由此能夠大大減少風(fēng)機(jī)/水泵和照明系統(tǒng)兩種用電領(lǐng)域內(nèi)所消耗的電能，能夠緩和我國目前的電力短缺的矛盾。
文檔編號(hào)G05B19/04GK201035361SQ20072014880
公開日2008年3月12日 申請(qǐng)日期2007年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月17日
發(fā)明者劉向陽 申請(qǐng)人:中能惠天節(jié)能科技(北京)有限公司