專利名稱：交流電機(jī)節(jié)電方法及相應(yīng)的交流電機(jī)節(jié)電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種交流電機(jī)節(jié)電方法及相應(yīng)的交流電機(jī)節(jié)電器。
背景技術(shù)：
目前，在電機(jī)用電系統(tǒng)中，浪費(fèi)現(xiàn)象十分普遍。對用戶而言，相對距離發(fā)電廠或變電站較近的電力負(fù)載，供電網(wǎng)所施加的過剩電壓造成的電能浪費(fèi)空間相對較大；大多數(shù)以電機(jī)作為機(jī)械動(dòng)力源的各行業(yè)用電設(shè)備，在沒有采取節(jié)能措施的情況下都存在有一定的電能浪費(fèi)空間。特別是在大容量電機(jī)的機(jī)械負(fù)載功率的大小經(jīng)常發(fā)生變化的場所，“大馬拉小車”浪費(fèi)電能的現(xiàn)象總是頻繁發(fā)生的，這種動(dòng)態(tài)的電能浪費(fèi)空間是由動(dòng)力負(fù)荷的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)所造成的，是很容易被人們所忽略的。只有少數(shù)機(jī)械動(dòng)力裝置的設(shè)計(jì)余量太大，機(jī)械負(fù)載的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)又是趨于恒功率或恒轉(zhuǎn)矩的情況下，它才會以常量的形式存在。
對待上述浪費(fèi)情況，目前可采取的節(jié)電措施是使用變頻調(diào)速技術(shù)和相控變流技術(shù)，使供電電源隨時(shí)跟蹤負(fù)荷的變化，達(dá)到按需供電的節(jié)能目的。但從節(jié)電、環(huán)保的立場來看，此類技術(shù)存在著以下缺點(diǎn)。
1、變頻調(diào)速技術(shù)是將低頻交流電壓整流成為直流電壓然后使用電子開關(guān)斬波形成高頻方波，再經(jīng)過高頻變壓器隔離最后合成經(jīng)過頻率調(diào)制和幅度可調(diào)的正弦交流電壓。相控調(diào)壓技術(shù)是將低頻交流電壓整流成為脈動(dòng)直流電壓，然后按照要求調(diào)整可控硅SCR的導(dǎo)通角的大小，形成用正弦波被切割以后的殘余波形組成的電壓。在大功率運(yùn)行的情況下，這類節(jié)電裝置的使用結(jié)果就是在電能的傳輸過程中產(chǎn)生了新的高頻損耗電能浪費(fèi)，對電機(jī)的電源線路及其周邊的空間環(huán)境都造成了高頻電磁輻射污染。
2、變頻調(diào)速器的目的是實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無級調(diào)速，節(jié)電功能只是它的副作用而已。其實(shí)，80％～95％的電機(jī)在使用時(shí)是不需要也不允許改變轉(zhuǎn)速的。在變頻節(jié)電裝置的使用中，降低電機(jī)的電源頻率，就降低了電機(jī)的阻抗，造成電機(jī)定子繞組及其電樞長期過流使用，使電機(jī)無謂地發(fā)熱、電樞過早地老化，縮短了它的使用壽命，最終導(dǎo)致用戶節(jié)約了電能卻不能節(jié)約成本。
3、由于半導(dǎo)體的P-N結(jié)正向壓降和半導(dǎo)體體電阻的存在，在大電流運(yùn)行時(shí)，大功率半導(dǎo)體場效應(yīng)管或晶閘管組合模塊IGBT組件或SCR組件都會產(chǎn)生大量的熱量，當(dāng)散熱面積不足半導(dǎo)體管的溫升不斷提高時(shí)還有造成過熱擊穿并且燒毀大功率器件的危險(xiǎn)，這就給這些節(jié)電設(shè)備的用戶帶來了安全隱患。為此，在實(shí)際應(yīng)用中，人們只好被動(dòng)地采取包括使用散熱風(fēng)扇、專用空調(diào)制冷設(shè)備等辦法來解決大功率半導(dǎo)體器件的散熱降溫問題。這就又形成了新的電能浪費(fèi)空間，和新的安全隱患，……。
4、人類至今尚無法在半導(dǎo)體制造工藝中控制到分子數(shù)量級的材料質(zhì)量，因材料組織發(fā)生畸變或參雜鍍滲注入不均等原因所導(dǎo)致的“偶然失效”問題仍然沒有得到解決。變頻和相控半導(dǎo)體變流節(jié)電裝置在高壓大容量電源供電的環(huán)境里在安全性、可靠性、功能等諸方面的制造技術(shù)尚不完全成熟，由國外引進(jìn)的整機(jī)造價(jià)昂貴，設(shè)備嬌嫩，工作環(huán)境要求十分苛刻，安全性能無法預(yù)料。
電網(wǎng)供電電壓在受線路壓降和用電負(fù)荷波動(dòng)影響經(jīng)常出現(xiàn)波動(dòng)，供電部門為保證用戶使用，所提供的供電線路的電壓往往比額定電壓偏高一些，超出了用電器具適宜的電壓范圍，這種情況下，就會造成電能的浪費(fèi)。
基于上述認(rèn)識，本發(fā)明人在公告日為2003年10月29號、公告號為CN 2583855Y和公告日為2005年2月9號、公告號為CN 2677979Y的兩個(gè)實(shí)用新專利文獻(xiàn)中公開一種通過降壓實(shí)現(xiàn)節(jié)電的新思路。但是在上述兩個(gè)專利中，監(jiān)控對像是輸入電壓，不是輸出負(fù)載，降壓幅度有限，當(dāng)負(fù)載銳減時(shí)，即使經(jīng)過降壓后的電壓仍然是過剩的，電機(jī)輕載或空載時(shí)，仍然存在很大浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何克服現(xiàn)有電機(jī)節(jié)電技術(shù)的上述缺陷，提供一種交流電機(jī)節(jié)電方法及相應(yīng)的交流電機(jī)節(jié)電器。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明交流電機(jī)節(jié)電方法，其特征在于在電機(jī)啟動(dòng)后，在不超過額定電流、電壓且不改變電流波形的前題下，持續(xù)調(diào)整電機(jī)工作電壓，并以負(fù)載電機(jī)的電流或阻轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)速的變化為依據(jù)，不斷修正電機(jī)工作電壓的調(diào)整幅度，隨負(fù)載變化，及時(shí)調(diào)整電機(jī)的工作電壓，按需供電。
電機(jī)負(fù)載波動(dòng)時(shí)，直接表現(xiàn)為電機(jī)的阻轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)，阻轉(zhuǎn)矩波動(dòng)又導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)速變化，電機(jī)轉(zhuǎn)速變化又引起電機(jī)工作電流的變化。三者雖有因果關(guān)系，但變化幾乎是同步，通過對三者監(jiān)控，可以很方便地跟蹤電機(jī)負(fù)載的變化。有限度地持續(xù)壓低電機(jī)工作電壓，在負(fù)載下降時(shí)，主動(dòng)降低電機(jī)工作電壓，輸出功率下降，電機(jī)轉(zhuǎn)速不至于過快，磨擦損耗小，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)電的目的。
作為優(yōu)化，電機(jī)啟動(dòng)后，具體步驟如下(一)、設(shè)定降壓幅度ΔU值；(二)、按設(shè)定好的降壓幅度ΔU，降低電機(jī)的工作電壓U0＝Ui-ΔU，其中Ui為電源電壓；(三)、電壓調(diào)整后，根椐負(fù)載的變化調(diào)整ΔU值以電機(jī)工作電流為依據(jù)，根據(jù)其變化，按下列情況區(qū)別處理a、當(dāng)電流增加量大于、等于預(yù)定增幅或高于額定電流時(shí)，升高電機(jī)的工作電壓U0；直至電機(jī)工作電流不再增加且小于額定電流，再回到步驟(一)、(二)，再次開始降低電機(jī)的工作電壓U0；b、當(dāng)電流增加量小于預(yù)定增幅，且小于額定電流時(shí)，回到步驟(一)，設(shè)定一個(gè)更小的ΔU，以該ΔU開始，再次降低電機(jī)的工作電壓U0；c、當(dāng)電流增加量為0或與額定電流接近到一定程度，保持ΔU不變，穩(wěn)定電機(jī)的工作電壓U0，同時(shí)進(jìn)一步監(jiān)控電流變化；d、當(dāng)電流減少量為大于、等于預(yù)定減幅時(shí)，回到步驟(一)，設(shè)定一個(gè)更大的ΔU，以該ΔU開始，再次降低電機(jī)的工作電壓U0。
本發(fā)明交流電機(jī)節(jié)電器的一種方案，包括調(diào)壓單元和控制器，該調(diào)壓單元包括調(diào)壓電源變壓器和自耦變壓器，其中，自耦變壓器的電流線圈串接在電源輸入端與負(fù)載電機(jī)之間，形成主回路，調(diào)壓電源變壓器的初級線圈跨接在電源輸入端與電源零線端之間，其次級線圈上設(shè)有多個(gè)抽頭，每個(gè)抽頭接有一個(gè)繼電器開關(guān)，上述繼電器開關(guān)的另一端接自耦變壓器的電壓線圈的一端，該電壓線圈的另一端接在電源輸入端與負(fù)載電機(jī)之間，其特征在于其還包括負(fù)載傳感單元，該負(fù)載傳感單元包括用于監(jiān)測電機(jī)負(fù)載變化的電機(jī)負(fù)載傳感器，該電機(jī)負(fù)載傳感器與所述控制器的信號輸出端相通。
本發(fā)明交流電機(jī)節(jié)電器的另一種方案，包括調(diào)壓單元和控制器，該調(diào)壓單元包括調(diào)壓電源變壓器、隔離變壓器，其中，所述調(diào)壓電源變壓器的初級線圈跨接在電源輸入端與電源零線端之間，其次級線圈上設(shè)有多個(gè)抽頭，其中一個(gè)抽頭與隔離變壓器的初極線圈的一端相接，余下的每個(gè)抽頭通過各自的繼電器開關(guān)與隔離變壓器的初極線圈的另一端相接；每個(gè)繼電器開關(guān)的信號輸入端與控制器相應(yīng)的信號輸出端相通，所述隔離變壓器的次極線圈串接在電源輸入端與負(fù)載電機(jī)之間，形成主回路，其特征在于其還包括負(fù)載傳感單元，該負(fù)載傳感單元包括用于監(jiān)測電機(jī)負(fù)載變化的電機(jī)負(fù)載傳感器，該電機(jī)負(fù)載傳感器與所述控制器的信號輸出端相通。
兩種方案的區(qū)別在于前者選用自耦變壓器，適用于工作電壓較低的電機(jī)，后者選用隔離變壓器，適用于工作電壓較高的電機(jī)。
作為優(yōu)化，所述負(fù)載傳感器為電機(jī)電流互感器，所述繼電器開關(guān)為固態(tài)繼電器，上述固態(tài)繼電器形成固態(tài)繼電器矩陣單元。電流互感器反應(yīng)靈敏，安裝方便。
作為優(yōu)化，所述負(fù)載傳感器包括變送器及轉(zhuǎn)速傳感器或轉(zhuǎn)矩傳感器，所述繼電器開關(guān)為固態(tài)繼電器，上述固態(tài)繼電器形成固態(tài)繼電器矩陣單元。阻轉(zhuǎn)矩變化是負(fù)載變化直接體現(xiàn)。
作為優(yōu)化，本交流電機(jī)節(jié)電器的調(diào)壓單元包括多個(gè)隔離變壓器或自耦變壓器，上述隔離變壓器的次級線圈，或上述自耦變壓器的電流線圈依次串聯(lián)在主回路中。這種設(shè)計(jì)特別適于一些需要大幅度調(diào)壓的電機(jī)使用。
作為優(yōu)化，所述次級線圈或電壓線圈與一個(gè)主回路繼電器開關(guān)相互串聯(lián)成主回路的一部分，并配有旁路，該旁路上設(shè)有旁路繼電器開關(guān)。電機(jī)啟動(dòng)或其他特殊情況時(shí)用旁路供電，正常運(yùn)轉(zhuǎn)后通過主回路供電。
作為優(yōu)化，所述旁路上還設(shè)有旁路電流互感器，該旁路電流互感器接控制器的監(jiān)控信號輸入端。便于監(jiān)控旁路是否斷開，防止旁路將隔離變壓器的次級線圈或自耦變壓器的電流線圈短路。
本交流電機(jī)節(jié)電器還包適操作顯示單元，該操作顯示單元包適顯示屏和鍵盤，二者均與控制器相通。便于操作。
本發(fā)明交流電機(jī)節(jié)電方法及相應(yīng)的交流電機(jī)節(jié)電器具有節(jié)電效果明顯、成本低的優(yōu)點(diǎn)，適用于各種交流電機(jī)，特別適用于負(fù)載波動(dòng)大的電機(jī)。


圖1為本交流電機(jī)節(jié)電方法的方框示意圖；圖2為本交流電機(jī)節(jié)電器使用時(shí)的等效原理示意圖(不含旁路)；圖3為本交流電機(jī)節(jié)電器實(shí)施方式一的電路圖(用于低壓電機(jī)系統(tǒng))；圖4為本交流電機(jī)節(jié)電器實(shí)施方式二的電路圖(用于高壓電機(jī)系統(tǒng))；圖5為本交流電機(jī)節(jié)電器實(shí)施方式三的電路圖(用于需要大幅度調(diào)壓的電機(jī)系統(tǒng))；圖6為圖4中調(diào)壓電源變壓器GB與固態(tài)繼電器矩陣單元SSR矩陣的具體連接方式示意圖。
其中BZ為自耦變壓器、BL為隔離變壓器、TY為調(diào)壓電源變壓器、SSR為固態(tài)繼電器矩陣單元、ZM為電機(jī)、KZ為控制器、OP為操作顯示單元、CTS為電機(jī)電流互感器、J1為旁路斷電器開關(guān)、J2為主路繼電器開關(guān)、CTP為旁路電流互感器、L1、L2分別為自耦變壓器BZ的電壓線圈和電流線圈、L′1為初級線圈、L′2為次級線圈、UT為電壓互感器、L為電源U1輸入端子、ΔU為調(diào)控電壓幅度、U0為電機(jī)ZM的工作電壓、Ui為電源電壓、Im為電機(jī)定子勵(lì)磁電流、Ir0為折算到定子側(cè)的轉(zhuǎn)子電流、ri為電機(jī)定子側(cè)銅損、Xi為電機(jī)定子線圈感抗、rm為電機(jī)定子側(cè)鐵損、Xm為電機(jī)定子線圈勵(lì)磁電抗、r′0為折算到定子側(cè)的轉(zhuǎn)子銅損、X′0為折算到定子側(cè)的轉(zhuǎn)子線圈感抗、[(1-S)/S]r′0為轉(zhuǎn)子折算到定子側(cè)的負(fù)載有功阻抗、S為電磁旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子實(shí)際轉(zhuǎn)速間的轉(zhuǎn)差率、C為負(fù)載預(yù)補(bǔ)償電容器、N為電源零線、LG為SSR為固態(tài)繼電器連接的公共線、LH為各個(gè)固態(tài)繼電器與控制器之間的信號線合并成的線纜。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明交流電機(jī)節(jié)電器作進(jìn)一步說明如圖1所示，本發(fā)明節(jié)電方法，其特征在于在電機(jī)ZM啟動(dòng)后，在不超過額定電流、電壓且不改變電流波形的前題下，持續(xù)調(diào)整電機(jī)ZM工作電壓U0，并以負(fù)載電機(jī)ZM的電流或阻轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)速的變化為依據(jù)，不斷修正電機(jī)ZM工作電壓的調(diào)整幅度，隨負(fù)載變化，及時(shí)調(diào)整電機(jī)ZM的工作電壓U0，按需供電。
實(shí)施方式一如圖2、3所示，本發(fā)明交流電機(jī)節(jié)電器，包括調(diào)壓單元和控制器KZ，該調(diào)壓單元包括調(diào)壓電源變壓器TY和自耦變壓器BZ，其中，自耦變壓器BZ的電流線圈L2串接在電源輸入端L與負(fù)載電機(jī)ZM之間，形成主回路，調(diào)壓電源變壓器TY的初級線圈L′1跨接在電源輸入端L與電源零線端N之間，其次級線圈L′2上設(shè)有多個(gè)抽頭，每個(gè)抽頭接有一個(gè)繼電器開關(guān)，上述繼電器開關(guān)的另一端接自耦變壓器BZ的電壓線圈L1的一端，該電壓線圈L1的另一端接在電源輸入端L與負(fù)載電機(jī)ZM之間，其特征在于其還包括負(fù)載傳感單元，該負(fù)載傳感單元包括用于監(jiān)測電機(jī)ZM負(fù)載變化的電機(jī)負(fù)載傳感器，該電機(jī)負(fù)載傳感器為電機(jī)電流互感器CTS，并與所述控制器KZ的信號輸出端相通。所述繼電器開關(guān)為固態(tài)繼電器，上述固態(tài)繼電器形成固態(tài)繼電器矩陣單元SSR。所述電壓線圈L1與一個(gè)主回路繼電器開關(guān)J2相互串聯(lián)成主回路的一部分，并配有旁路，該旁路上設(shè)有旁路繼電器開關(guān)J1。所述旁路上還設(shè)有旁路電流互感器CTP，該旁路電流互感器CTP接控制器KZ的監(jiān)控信號輸入端。
在圖3中，交流電源Ui通過減去一個(gè)來自于其本身的，未改變其波形形狀和頻率的由控制器KZ根據(jù)電機(jī)電流互感器CTS所傳遞的本發(fā)明的輸出電流i0，也就是電機(jī)的輸入電流Ij的大小所決定的電壓值ΔU，施加在電機(jī)ZM{包括ri、Xi、rm、Xm、r′0、X′0、[(1-S)/S]r′0}上。電機(jī)主回路上沒有被加入任何能夠產(chǎn)生干擾作用的信號源。當(dāng)電機(jī)ZM的機(jī)械負(fù)載突然加大時(shí)，根據(jù)電機(jī)ZM的電磁平衡理論，電磁轉(zhuǎn)矩將發(fā)生失衡，轉(zhuǎn)子折算到定子側(cè)的負(fù)載有功阻抗((1-S)/S)r′0減小，折算到定子側(cè)的轉(zhuǎn)子電流Ir0的有效值也會突然加大，直接引起電機(jī)ZM的輸入電流Ii的有效值增大，此時(shí)控制器KZ將會立即調(diào)整減小控制電壓ΔU，以使電機(jī)ZM及時(shí)得到負(fù)載所需要的更大的電壓值U0＝Ui-ΔU，這時(shí)負(fù)載預(yù)補(bǔ)償電容器C可以補(bǔ)償因I0的加大和電機(jī)工作電壓U0的提高帶來的線路所需的容性電流。相反，當(dāng)電機(jī)ZM的負(fù)載較輕的時(shí)候，控制器KZ則會根據(jù)電流Ii的穩(wěn)定度不斷地嘗試逐漸增大ΔU，即減少供給電機(jī)的工作電壓U0，直到Ii的平均有效值趨近穩(wěn)定與不穩(wěn)定之間的動(dòng)態(tài)平衡。若電機(jī)ZM處于三相電源之下，自耦變壓器電BZ選用的是三相變壓器，其電壓線圈L1及電流線圈L2和另外兩相的電壓線圈L1、電流線圈L2各自處于三個(gè)鐵心柱上面，互為磁通回路，具有自感、互感形成的對尖峰電壓和高頻電流成分的較大感抗，并且遵循三相磁通的代數(shù)和始終為零的自然規(guī)律。因此，本交流電機(jī)節(jié)電器具有抑制來自于電源端L的三相不平衡、高次諧波、尖峰電壓、浪涌電流作用，另外，因ΔU與輸入電壓Ui反相(相位差是180°)，ΔU會在電流線圈L2上感生出相對滯后于ΔU 90°(即超前輸入電壓Ui90°)的電流以抵制輸入電流Ii中的感性電流，所以，本發(fā)明具有瞬時(shí)提高電機(jī)功率因數(shù)的作用；在必要時(shí)，本交流電機(jī)節(jié)電器還可以包適操作顯示單元OP，其中操作顯示單元包適顯示屏和鍵盤，二者均與控制器KZ相通。在控制器KZ使ΔU等于0時(shí)，繼電器開關(guān)J1閉合，J2斷開，此時(shí)本發(fā)明中的自耦變壓器BZ就可以在不中斷負(fù)載電機(jī)ZM電源供應(yīng)的情況下被旁路，撤出并脫離運(yùn)行連接。
實(shí)施方式二如圖2、4、6所示，本發(fā)明交流電機(jī)節(jié)電器，包括調(diào)壓單元和控制器KZ，該調(diào)壓單元包括調(diào)壓電源變壓器TY、隔離變壓器BL，其中，所述調(diào)壓電源變壓器TY的初級線圈L′1跨接在電源輸入端L與電源零線端N之間，其L′2次級線圈上設(shè)有多個(gè)抽頭，其中一個(gè)抽頭與隔離變壓器BL的初極線圈L′1的一端相接，余下的每個(gè)抽頭通過各自的繼電器開關(guān)與隔離變壓器BL的初極線圈L′1的另一端相接；每個(gè)繼電器開關(guān)的信號輸入端與控制器KZ相應(yīng)的信號輸出端相通，所述隔離變壓器BL的次極線圈L′2串接在電源輸入端L與負(fù)載電機(jī)ZM之間，形成主回路，其特征在于其還包括負(fù)載傳感單元，該負(fù)載傳感單元包括用于監(jiān)測電機(jī)負(fù)載變化的電機(jī)負(fù)載傳感器CTS，該電機(jī)負(fù)載傳感器CTS與所述控制器的信號輸出端相通。
所述次級線圈L′2與一個(gè)主回路繼電器開關(guān)J2相互串聯(lián)成主回路的一部分，并配有旁路，該旁路上設(shè)有旁路繼電器開關(guān)J1。所述旁路上還設(shè)有旁路電流互感器CTP，該旁路電流互感器CTP接控制器的監(jiān)控信號輸入端。
實(shí)施方式一、二的主要區(qū)別在于前者選用自耦變壓器BZ，適用于工作電壓較低的電機(jī)ZM，后者選用隔離變壓器BL，適用于工作電壓較高的電機(jī)ZM。
實(shí)施方式三如圖5所示，本交流電機(jī)節(jié)電器的調(diào)壓單元包括N個(gè)隔離變壓器BL，上述隔離變壓器BL的次級線圈L′2依次串聯(lián)在主回路中，其中N為任意正整數(shù)。其他結(jié)構(gòu)如實(shí)施方式二所述。
上述三種實(shí)施方式，均以電機(jī)電流互感器CTS為負(fù)載傳感器，在使用時(shí)，電機(jī)ZM啟動(dòng)后，具體步驟如下(一)、設(shè)定降壓幅度ΔU值；(二)、按設(shè)定好的降壓幅度ΔU，降低電機(jī)ZM的工作電壓U0＝Ui-ΔU，其中Ui為電源電壓；(三)、電壓調(diào)整后，根椐負(fù)載的變化調(diào)整ΔU值以電機(jī)工作電流為依據(jù)，根據(jù)其變化，按下列情況區(qū)別處理a、當(dāng)電流增加量大于、等于預(yù)定增幅或高于額定電流時(shí)，升高電機(jī)ZM的工作電壓U0；直至電機(jī)ZM的工作電流不再增加且小于額定電流，再回到步驟(一)、(二)，再次開始降低電機(jī)ZM的工作電壓U0；b、當(dāng)電流增加量小于預(yù)定增幅，且小于額定電流時(shí)，回到步驟(一)，設(shè)定一個(gè)更小的ΔU，以該ΔU開始，再次降低電機(jī)ZM的工作電壓U0；c、當(dāng)電流增加量為0或與額定電流接近到一定程度，保持ΔU不變，穩(wěn)定電機(jī)ZM的工作電壓U0，同時(shí)進(jìn)一步監(jiān)控電流變化；d、當(dāng)電流減少量為大于、等于預(yù)定減幅時(shí)，回到步驟(一)，設(shè)定一個(gè)更大的ΔU，以該ΔU開始，再次降低電機(jī)ZM的工作電壓U0。
當(dāng)然所述負(fù)載傳感器也可以是轉(zhuǎn)矩傳感器與變送器的組合，或轉(zhuǎn)速傳感器與變送器的組合。
若以轉(zhuǎn)矩傳感器與變送器的組合為負(fù)載傳感器，編制控制器操作程序時(shí)，在保證電流不高于額定電流的前題下，按照阻轉(zhuǎn)矩越大，電機(jī)ZM的工作電壓U0越大的關(guān)系，建立阻轉(zhuǎn)矩與工作電壓U0一一對應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)庫。在上述(一)、(二)步驟之后，對比當(dāng)前電機(jī)ZM的阻轉(zhuǎn)矩與電機(jī)ZM的工作電壓U0是否符合上述一一對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行判斷，并據(jù)此回到步驟(一)設(shè)定一個(gè)新的ΔU，開始下一個(gè)調(diào)壓循環(huán)。
因?yàn)樽柁D(zhuǎn)矩是電機(jī)ZM負(fù)載的直接體現(xiàn)，若阻轉(zhuǎn)矩傳感器足夠靈敏，電機(jī)ZM負(fù)載激增或銳減時(shí)，可以設(shè)定絕對值較大的ΔU，還可以是負(fù)值(ΔU為負(fù)值時(shí)，電機(jī)ZM的工作電壓U0等于電源電壓Ui基礎(chǔ)上加該ΔU絕對值)，對電機(jī)ZM的工作電壓U0調(diào)節(jié)一步到位。圖略！若以轉(zhuǎn)速傳感器與變送器的組合為負(fù)載傳感器，按下列情況區(qū)別處理a、當(dāng)轉(zhuǎn)速增加量大于、等于預(yù)定增幅，或者高于額定轉(zhuǎn)速時(shí)，設(shè)定一個(gè)更大的ΔU，降低電機(jī)ZM的工作電壓U0，直至轉(zhuǎn)速不再增加且小于額定轉(zhuǎn)速，再回到步驟(一)，設(shè)定一個(gè)更小的ΔU，以該ΔU開始，再次降低電機(jī)ZM的工作電壓U0；b、當(dāng)轉(zhuǎn)速增加量小于預(yù)定增幅，且小于額定轉(zhuǎn)速時(shí)，回到步驟(一)，設(shè)定一個(gè)更小的正值ΔU，以該ΔU開始，再次降低電機(jī)ZM的工作電壓U0；c、當(dāng)轉(zhuǎn)速增加量為0或與額定轉(zhuǎn)速接近到一定程度，保持ΔU不變，穩(wěn)定電機(jī)ZM的工作電壓U0，同時(shí)進(jìn)一步監(jiān)控轉(zhuǎn)速變化；
d、當(dāng)轉(zhuǎn)速減少量大于、等于預(yù)定減幅時(shí)，回到步驟(一)升高電機(jī)ZM的工作電壓U0；直至電機(jī)ZM轉(zhuǎn)速不再減少，再回到步驟(一)、(二)，再次開始降低電機(jī)ZM的工作電壓U0。圖略！
權(quán)利要求
1.一種交流電機(jī)節(jié)電方法，其特征在于在電機(jī)啟動(dòng)后，在不超過額定電流、電壓且不改變電流波形的前題下，持續(xù)調(diào)整電機(jī)工作電壓，并以負(fù)載電機(jī)的電流或阻轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)速的變化為依據(jù)，不斷修正電機(jī)工作電壓的調(diào)整幅度，隨負(fù)載變化，及時(shí)調(diào)整電機(jī)的工作電壓，按需供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流電機(jī)節(jié)電方法，其特征在于電機(jī)啟動(dòng)后，具體步驟如下(一)、設(shè)定降壓幅度ΔU值；(二)、按設(shè)定好的降壓幅度ΔU，降低電機(jī)的工作電壓U0＝Ui-ΔU，其中Ui為電源電壓；(三)、電壓調(diào)整后，根椐負(fù)載的變化調(diào)整ΔU值以電機(jī)工作電流為依據(jù)，根據(jù)其變化，按下列情況區(qū)別處理a、當(dāng)電流增加量大于、等于預(yù)定增幅或高于額定電流時(shí)，升高電機(jī)的工作電壓U0；直至電機(jī)工作電流不再增加且小于額定電流，再回到步驟(一)、(二)，再次開始降低電機(jī)的工作電壓U0；b、當(dāng)電流增加量小于預(yù)定增幅，且小于額定電流時(shí)，回到步驟(一)，設(shè)定一個(gè)更小的ΔU，以該ΔU開始，再次降低電機(jī)的工作電壓U0；c、當(dāng)電流增加量為0或與額定電流接近到一定程度，保持ΔU不變，穩(wěn)定電機(jī)的工作電壓U0，同時(shí)進(jìn)一步監(jiān)控電流變化；d、當(dāng)電流減少量為大于、等于預(yù)定減幅時(shí)，回到步驟(一)，設(shè)定一個(gè)更大的ΔU，以該ΔU開始，再次降低電機(jī)的工作電壓U0。
3.一種用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1或2所述節(jié)電方法的交流電機(jī)節(jié)電器，包括調(diào)壓單元和控制器，該調(diào)壓單元包括調(diào)壓電源變壓器和自耦變壓器，其中，自耦變壓器的電流線圈串接在電源輸入端與負(fù)載電機(jī)之間，形成主回路，調(diào)壓電源變壓器的初級線圈跨接在電源輸入端與電源零線端之間，其次級線圈上設(shè)有多個(gè)抽頭，每個(gè)抽頭接有一個(gè)繼電器開關(guān)，上述繼電器開關(guān)的另一端接自耦變壓器的電壓線圈的一端，該電壓線圈的另一端接在電源輸入端與負(fù)載電機(jī)之間，其特征在于其還包括負(fù)載傳感單元，該負(fù)載傳感單元包括用于監(jiān)測電機(jī)負(fù)載變化的電機(jī)負(fù)載傳感器，該電機(jī)負(fù)載傳感器與所述控制器的信號輸出端相通。
4.一種用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1或2所述節(jié)電方法的交流電機(jī)節(jié)電器，包括調(diào)壓單元和控制器，該調(diào)壓單元包括調(diào)壓電源變壓器、隔離變壓器，其中，所述調(diào)壓電源變壓器的初級線圈跨接在電源輸入端與電源零線端之間，其次級線圈上設(shè)有多個(gè)抽頭，其中一個(gè)抽頭與隔離變壓器的初極線圈的一端相接，余下的每個(gè)抽頭通過各自的繼電器開關(guān)與隔離變壓器的初極線圈的另一端相接；每個(gè)繼電器開關(guān)的信號輸入端與控制器相應(yīng)的信號輸出端相通，所述隔離變壓器的次極線圈串接在電源輸入端與負(fù)載電機(jī)之間，形成主回路，其特征在于其還包括負(fù)載傳感單元，該負(fù)載傳感單元包括用于監(jiān)測電機(jī)負(fù)載變化的電機(jī)負(fù)載傳感器，該電機(jī)負(fù)載傳感器與所述控制器的信號輸出端相通。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的交流電機(jī)節(jié)電器，其特征在于所述負(fù)載傳感器為電機(jī)電流互感器，所述繼電器開關(guān)為固態(tài)繼電器，上述固態(tài)繼電器形成固態(tài)繼電器矩陣單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的交流電機(jī)節(jié)電器，其特征在于所述負(fù)載傳感器為電機(jī)電流互感器，所述繼電器開關(guān)為固態(tài)繼電器，上述固態(tài)繼電器形成固態(tài)繼電器矩陣單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的交流電機(jī)節(jié)電器，其特征在于所述負(fù)載傳感器包括變送器及轉(zhuǎn)速傳感器或轉(zhuǎn)矩傳感器，所述繼電器開關(guān)為固態(tài)繼電器，上述固態(tài)繼電器形成固態(tài)繼電器矩陣單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求4至7任一所述的交流電機(jī)節(jié)電器，其特征在于本交流電機(jī)節(jié)電器的調(diào)壓單元包括多個(gè)隔離變壓器或自耦變壓器，上述隔離變壓器的次級線圈，或上述自耦變壓器的電流線圈依次串聯(lián)在主回路中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的交流電機(jī)節(jié)電器，其特征在于所述次級線圈或電壓線圈與一個(gè)主回路繼電器開關(guān)相互串聯(lián)成主回路的一部分，并配有旁路，該旁路上設(shè)有旁路繼電器開關(guān)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的交流電機(jī)節(jié)電器，其特征在于所述旁路上還設(shè)有旁路電流互感器，該旁路電流互感器接控制器的監(jiān)控信號輸入端。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種交流電機(jī)節(jié)電方法及相應(yīng)的交流電機(jī)節(jié)電器。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何提供一種節(jié)電方法及相應(yīng)的節(jié)電器。本發(fā)明交流電機(jī)節(jié)電方法，其特征在于在電機(jī)啟動(dòng)后，持續(xù)降低電機(jī)工作電壓，并以負(fù)載變化為依據(jù)，不斷修正電壓下降幅度的ΔU值的值，隨負(fù)載變化，及時(shí)調(diào)整電機(jī)的工作電壓，按需供電。本發(fā)明交流電機(jī)節(jié)電器，包括調(diào)壓單元和控制器，該調(diào)壓單元包括調(diào)壓電源變壓器、隔離變壓器，其特征在于其還包括負(fù)載傳感單元，該負(fù)載傳感單元包括用于監(jiān)測電機(jī)負(fù)載變化的電機(jī)負(fù)載傳感器，該電機(jī)負(fù)載傳感器與所述控制器的信號輸出端相通。本發(fā)明具有節(jié)電效果明顯、成本低的優(yōu)點(diǎn)，適用于各種交流電機(jī)，特別適用于負(fù)載波動(dòng)大的電機(jī)。
文檔編號H02P25/16GK101090252SQ20071010278
公開日2007年12月19日 申請日期2007年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月30日
發(fā)明者梁忠民 申請人:梁忠民