專(zhuān)利名稱(chēng)：高效智能電機(jī)節(jié)電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種節(jié)電器，尤其涉及一種應(yīng)用于(三相或單相)電機(jī) 系統(tǒng)中的高效智能電機(jī)節(jié)電器。
背景技術(shù)：
在工業(yè)日益發(fā)達(dá)的今天，電機(jī)的應(yīng)用可以說(shuō)隨處可見(jiàn)，小型的家用電機(jī) 在電器中早已普及，如電扇、空調(diào)(壓縮機(jī))、冰箱(壓縮機(jī))、洗衣機(jī)等， 中、小型三相電機(jī)在工廠(chǎng)及商業(yè)樓宇中則應(yīng)用廣泛，如工廠(chǎng)里的各種機(jī)床、 自動(dòng)化設(shè)備，辦公大樓的中央空調(diào)系統(tǒng)、電梯等，都要用到中、大型三相電 機(jī)。由于電機(jī)在實(shí)際使用中很少有長(zhǎng)時(shí)間滿(mǎn)負(fù)荷工作的情況，如果在電機(jī)的 輸入端始終保持相同的電壓(一般為較高的額定電壓)，那么當(dāng)電機(jī)的負(fù)載 較小時(shí)，則會(huì)造成有功功率降低、無(wú)功功率升高，從而造成電力浪費(fèi)的后果。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)的高耗能動(dòng)力設(shè)備總裝機(jī)容量約為4億千瓦，年耗電量 大約為6000億kwh，約占工業(yè)用電的70—80%。我國(guó)以中小型電機(jī)為主，約 占80%，而中小型電機(jī)耗損的電量占總損耗暈的90%。電機(jī)在我國(guó)的實(shí)際應(yīng) 用中，同國(guó)外相比差距很大，機(jī)組效率為75%，比國(guó)外低10%;系統(tǒng)運(yùn)行 效率為30—40 %，比國(guó)際先進(jìn)水平低20—30 %。由于異步電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 制造方便、價(jià)格低廉、堅(jiān)固耐用、運(yùn)行可靠，可用于惡劣的環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，在 工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。因此在我國(guó)中小型電機(jī)具有極大的節(jié)能潛 力，推行電機(jī)節(jié)能勢(shì)在必行。
現(xiàn)在市場(chǎng)上也有一些節(jié)電器，有些采用改變星形、三角形接法的方法來(lái) 實(shí)現(xiàn)節(jié)電目的，這種方法需用繼電器配合，有誤動(dòng)作且效果不能達(dá)到最佳；
另外也有采用在電機(jī)的輸入端串聯(lián)可控硅觸發(fā)電路以控制輸入電壓的，但可 控硅觸發(fā)電路的控制方式單一，采用手動(dòng)或半自動(dòng)方式控制可控硅觸發(fā)電路 的輸入信號(hào)，始終達(dá)不到最佳的節(jié)電效果。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的就在于為了解決上述目的而提供一種應(yīng)用于(三相或 單相)電機(jī)系統(tǒng)中的高效智能電機(jī)節(jié)電器，這種節(jié)電器采用電機(jī)負(fù)載信息實(shí) 時(shí)反饋、實(shí)時(shí)自動(dòng)控制電機(jī)的輸入電壓的方式實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的自動(dòng)節(jié)電運(yùn)行。
本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的的-
本實(shí)用新型應(yīng)用于在電機(jī)的電源輸入端串聯(lián)有可控硅觸發(fā)電路的電力 電路中，所述可控硅觸發(fā)電路的信號(hào)輸入端與可控硅導(dǎo)通角調(diào)整電路的輸出 端連接，所述可控硅導(dǎo)通角調(diào)整電路的信號(hào)輸入端與啟動(dòng)控制電路的信號(hào)輸 出端連接，在電機(jī)的電源輸入端與所述啟動(dòng)控制電路的信號(hào)輸入端之間連接 有反饋電路。
本實(shí)用新型技術(shù)方案中的優(yōu)選方案是所述啟動(dòng)控制電路包括功率因素 調(diào)節(jié)器和電壓調(diào)節(jié)器，所述反饋電路包括電壓反饋電路和電流反饋電路，電 流反饋電路的輸出端與鑒相器的輸入端連接，鑒相器的另一個(gè)輸入端通過(guò)同 步電壓電路與可控硅觸發(fā)電路前的電源線(xiàn)連接，鑒相器的輸出端與功率因素 調(diào)節(jié)器的輸入端連接，功率因素調(diào)節(jié)器的輸出端與電壓調(diào)節(jié)器的輸入端連 接，電壓調(diào)節(jié)器的另一個(gè)輸入端通過(guò)電壓反饋電路與電機(jī)的電源輸入端連 接，電壓調(diào)節(jié)器的輸出端通過(guò)所述可控硅導(dǎo)通角調(diào)整電路與可控硅觸發(fā)電路 連接。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)是，所述功率因素調(diào)節(jié)器和電壓調(diào) 節(jié)器之間安裝有啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，在電壓調(diào)節(jié)器和啟動(dòng)開(kāi)關(guān)之間還通過(guò)軟啟動(dòng)開(kāi)關(guān)
與軟啟動(dòng)電路連接。
在電機(jī)運(yùn)行時(shí)，首先關(guān)閉啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，打開(kāi)軟啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，電壓調(diào)節(jié)器送出 信號(hào)使可控硅導(dǎo)通角調(diào)整電路輸出最大電流，控制可控硅觸發(fā)電路處于最大 導(dǎo)通狀態(tài)，電機(jī)得到最大電壓開(kāi)始工作。之后，啟動(dòng)開(kāi)關(guān)打開(kāi)，軟啟動(dòng)開(kāi)關(guān) 關(guān)閉，從電機(jī)的輸入端開(kāi)始、到電壓調(diào)節(jié)器結(jié)束的反饋電路和啟動(dòng)控制電路 完全閉合，形成自動(dòng)控制的工作狀態(tài)。
本實(shí)用新型的有益效果在于
本實(shí)用新型通過(guò)反饋電路將電機(jī)的實(shí)時(shí)負(fù)載狀況通過(guò)電壓和電流的形 式反饋給啟動(dòng)控制電路，啟動(dòng)控制電路根據(jù)此信號(hào)控制可控硅導(dǎo)通角調(diào)整電 路的輸出信號(hào)，從而控制可控硅觸發(fā)電路的導(dǎo)通狀態(tài)，達(dá)到控制電機(jī)的輸入 電壓的目的。使用本實(shí)用新型，能有效解決電機(jī)在空載或輕載時(shí)浪費(fèi)電能的
問(wèn)題，可使其節(jié)電率達(dá)到20%——50%。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量
輕，安裝方便，節(jié)電效果明顯，特別適合負(fù)載經(jīng)常變化和間歇工作的三相電 機(jī)配套使用。


圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)框圖； 圖2是本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)框圖； 圖3是本實(shí)用新型的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步具體說(shuō)明
如圖1所示，本實(shí)用新型應(yīng)用于在三相電機(jī)的電源輸入端串聯(lián)有可控硅 觸發(fā)電路的電力電路中，每個(gè)可控硅觸發(fā)電路的信號(hào)輸入端與可控硅導(dǎo)通角 調(diào)整電路的輸出端連接，可控硅導(dǎo)通角調(diào)整電路的信號(hào)輸入端與啟動(dòng)控制電
路的信號(hào)輸出端連接，在電機(jī)的電源輸入端與啟動(dòng)控制電路的信號(hào)輸入端之 間連接有反饋電路。啟動(dòng)控制電路、可控硅觸發(fā)電路、可控硅導(dǎo)通角調(diào)整電 路以及反饋電路都由整流電路供電，整流電路由電源線(xiàn)(任選三相中的一相 即可)提供電源。
如圖2所式，啟動(dòng)控制電路包括功率因素調(diào)節(jié)器和電壓調(diào)節(jié)器，反饋電 路包括電壓反饋電路和電流反饋電路，電流反饋電路的輸出端與鑒相器的輸 入端連接，鑒相器的另一個(gè)輸入端通過(guò)同步電壓電路與可控硅觸發(fā)電路前的 電源線(xiàn)連接，鑒相器的輸出端與功率因素調(diào)節(jié)器的輸入端連接，功率因素調(diào) 節(jié)器的輸出端通過(guò)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)與電壓調(diào)節(jié)器的輸入端連接，電壓調(diào)節(jié)器的另一 個(gè)輸入端通過(guò)電壓反饋電路與電機(jī)的電源輸入端連接，在電壓調(diào)節(jié)器和啟動(dòng) 開(kāi)關(guān)之間還通過(guò)軟啟動(dòng)開(kāi)關(guān)與軟啟動(dòng)電路連接，電壓調(diào)節(jié)器的輸出端通過(guò)可 控硅導(dǎo)通角調(diào)整電路與可控硅觸發(fā)電路連接。
結(jié)合圖1和圖2，整個(gè)系統(tǒng)為功坦因數(shù)調(diào)節(jié)和電壓調(diào)節(jié)雙閉環(huán)系統(tǒng)。在 啟動(dòng)期間斷開(kāi)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)S 1，閉合軟啟動(dòng)開(kāi)關(guān)S 2，電動(dòng)機(jī)按軟啟動(dòng)電路的 設(shè)定值。啟動(dòng)結(jié)束后斷開(kāi)S 2 ，閉合S 1。同步電壓過(guò)零信號(hào)和電流過(guò)零信 號(hào)的相位差經(jīng)鑒相器輸出即為實(shí)際的功率因數(shù)值，與給定功率因數(shù)值比較的 結(jié)果送到功率因數(shù)調(diào)節(jié)器經(jīng)調(diào)節(jié)，其輸出值作為電壓調(diào)節(jié)器的給定值，與反 饋電壓信號(hào)比較后再經(jīng)電壓調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)，輸出控制可控硅觸發(fā)的控制電壓。 控制電壓去觸發(fā)電路控制可控硅的導(dǎo)通角，產(chǎn)生我們所需的電動(dòng)機(jī)端電壓。
下面結(jié)合圖3對(duì)本實(shí)用新型的電路原理作進(jìn)一步說(shuō)明
如圖3所示，所述可控硅觸發(fā)電路有三個(gè)，分別包括有電阻R1、電容 Cl、觸發(fā)二極管DZ1，電阻R2、電容C2、觸發(fā)二極管DZ2，電阻R3、電 容C3、觸發(fā)二極管DZ3。所述整流電路包括接在電源接線(xiàn)端上的變壓器B2、接在變壓器B2次級(jí)上的整流橋D2、電容C4、電阻19。
所述可控硅導(dǎo)通角調(diào)整電路分別設(shè)在對(duì)應(yīng)的可控硅觸發(fā)電路上，包括并 接在可控硅觸發(fā)電路中導(dǎo)通角固定電阻R1、電阻R2、電阻R3以及兩端的 光耦合可控硅VT4、 VT5、 VT6，在光耦合可控硅VT4、 VT5、 VT6上串接 有導(dǎo)通角調(diào)整電阻R4、 R5、 R6，光耦合可控硅VT4、 VT5、 VT6上發(fā)光二 極管的正極通過(guò)限流電阻R7、 R8、 R9接于整流電路輸出端，光耦合可控硅 VT4、 VT5、 VT6上發(fā)光二極管的負(fù)極與開(kāi)關(guān)三極管VT7的集電極連接，開(kāi) 關(guān)三極管VT7的基極接于運(yùn)算放大器IC-1的輸出端，運(yùn)算放大器IC-1的負(fù) 輸入端接于串聯(lián)在整流電路輸出端的取樣電阻R10與可變電阻W之間，運(yùn) 算放大器IC-1的正輸入端接于啟動(dòng)控制電路、電流過(guò)零電路的信號(hào)輸出端。
所述啟動(dòng)控制電路包括運(yùn)算放大器IC-2，運(yùn)算放大器IC-2的正輸入端 接于電壓比較電阻R15、 R16，運(yùn)算放大器IC-2的負(fù)輸入端接于串接在直流 電源輸出端上的串接電容C6、 C7的連接點(diǎn)上，在接地的電容C7兩端接有 放電電阻R14，運(yùn)算放大器IC-2的輸出端通過(guò)一個(gè)隔離二極管D3作為信號(hào) 輸出端。
啟動(dòng)控制電路和電流過(guò)零電路使三相電機(jī)M在起動(dòng)和輕載時(shí)輸出低電 位控制信號(hào)至可控硅導(dǎo)通角調(diào)整電路，使可控硅觸發(fā)電路控制可控硅的輸出 電壓為320V，使電機(jī)電流減少，達(dá)到節(jié)能的目的。當(dāng)電機(jī)重載時(shí)，電機(jī)電 流增大，電流過(guò)零電路的電流同時(shí)增大，使可控硅導(dǎo)通角調(diào)整電路中的光耦 合可控硅VT4、 VT5、 VT6導(dǎo)通，從而增大觸發(fā)電流，使各相的可控硅VT1、 VT2、 VT3全導(dǎo)通，加在電機(jī)上的電壓升高，電機(jī)輸出功率增大，保證電機(jī) 正常運(yùn)行。
發(fā)光二極管LED2、 二極管D5和電阻R18串聯(lián)跨接在電機(jī)的兩個(gè)相電 源端之間，通電時(shí)發(fā)光二極管LED2發(fā)光，作電源指示燈，發(fā)光二極管LED1、 二極管D4和電阻R17串聯(lián)并接可控硅VT2的兩端，電機(jī)輕載時(shí)發(fā)光二極管 LED1發(fā)光，作節(jié)電指示。
啟動(dòng)控制電路的工作原理為接通電源時(shí)，直流工作電壓經(jīng)過(guò)電容C6 對(duì)C7充電，這時(shí)放大器IC-2的6腳電位比5腳電位高，7腳輸出低電位經(jīng) 過(guò)二極管D3進(jìn)入放大器IC-1的3腳，輸出端1腳低電位，三極管VT7不 工作，光耦合可控硅VT4、 VT5、 VT6也不工作，由電阻R1、 R2、 R3控制 可控硅VT1、 VT2、 VT3的導(dǎo)通角，使其輸出電壓為320V，降低電機(jī)的起 動(dòng)電壓，達(dá)到節(jié)能目的。電機(jī)起動(dòng)后，并聯(lián)在電容C7上的電阻R14對(duì)電容 放電，大約2秒后放大器IC-2的5腳電位比6腳電位高，7腳輸出高電位， 二極管D3截止。
電流取樣放大電路的工作原理為當(dāng)電機(jī)重載運(yùn)行時(shí)，電流增大，串聯(lián) 在L1相的變壓器B1的初級(jí)線(xiàn)圈的電流增大，次級(jí)線(xiàn)圈的電壓升高，輸出電 流經(jīng)整流濾波后加到放大器IC-1的3腳，3腳獲得高電位，放大器IC-1的 輸出端1腳高電位經(jīng)電阻Rll驅(qū)動(dòng)三極管VT7導(dǎo)通，這時(shí)光耦合可控硅VT4、 VT5、 VT6同時(shí)導(dǎo)通，分別將電阻R4、 R5、 R6并聯(lián)在電阻R1、 R2、 R3上， 加在可控硅控制極上的觸發(fā)電流增大，使可控硅VT1、 VT2、 VT3全導(dǎo)通， 電機(jī)全壓工作正常運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)電機(jī)輕載時(shí)，電流變小，串聯(lián)在L1相的變壓器 Bl的初級(jí)線(xiàn)圈的電流也變小，次級(jí)線(xiàn)圈的電壓降低，放大器IC-1的3腳變 低電位，放大器IC-1的輸出端l腳變低電位，三極管VT7截止，這時(shí)光耦 合可控硅VT4、 VT5、 VT6同時(shí)截止，加在可控硅控制極上的觸發(fā)電流減小， 輸出電壓為320V，降低電機(jī)輕載時(shí)的工作電壓，達(dá)到節(jié)電的目的。
權(quán)利要求1、一種高效智能電機(jī)節(jié)電器，應(yīng)用于在電機(jī)的電源輸入端串聯(lián)有可控硅觸發(fā)電路的電力電路中，所述可控硅觸發(fā)電路的信號(hào)輸入端與可控硅導(dǎo)通角調(diào)整電路的輸出端連接，其特征在于所述可控硅導(dǎo)通角調(diào)整電路的信號(hào)輸入端與啟動(dòng)控制電路的信號(hào)輸出端連接，在電機(jī)的電源輸入端與所述啟動(dòng)控制電路的信號(hào)輸入端之間連接有反饋電路。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效智能電機(jī)節(jié)電器，其特征在于所述啟動(dòng) 控制電路包括功率因素調(diào)節(jié)器和電壓調(diào)節(jié)器，所述反饋電路包括電壓 反饋電路和電流反饋電路，電流反饋電路的輸出端與鑒相器的輸入端 連接，鑒相器的另一個(gè)輸入端通過(guò)同步電壓電路與可控硅觸發(fā)電路前 的電源線(xiàn)連接，鑒相器的輸出端與功率因素調(diào)節(jié)器的輸入端連接，功 率因素調(diào)節(jié)器的輸出端與電壓調(diào)節(jié)器的輸入端連接，電壓調(diào)節(jié)器的另 一個(gè)輸入端通過(guò)電壓反饋電路與電機(jī)的電源輸入端連接，電壓調(diào)節(jié)器 的輸出端通過(guò)所述可控硅導(dǎo)通角調(diào)整電路與可控硅觸發(fā)電路連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高效智能電機(jī)節(jié)電器，其特征在于所述功率 因素調(diào)節(jié)器和電壓調(diào)節(jié)器之間安裝有啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，在電壓調(diào)節(jié)器和啟動(dòng) 開(kāi)關(guān)之間還通過(guò)軟啟動(dòng)開(kāi)關(guān)與軟啟動(dòng)電路連接。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種高效智能電機(jī)節(jié)電器，可控硅觸發(fā)電路串聯(lián)于電機(jī)的輸入端，其信號(hào)輸入端與可控硅導(dǎo)通角調(diào)整電路的輸出端連接，所述可控硅導(dǎo)通角調(diào)整電路的信號(hào)輸入端與啟動(dòng)控制電路的信號(hào)輸出端連接，在電機(jī)的電源輸入端與所述啟動(dòng)控制電路的信號(hào)輸入端之間連接有反饋電路。本實(shí)用新型通過(guò)反饋電路將電機(jī)的實(shí)時(shí)負(fù)載狀況通過(guò)電壓和電流的形式反饋給啟動(dòng)控制電路，啟動(dòng)控制電路根據(jù)此信號(hào)控制可控硅導(dǎo)通角調(diào)整電路的輸出信號(hào)，從而控制可控硅觸發(fā)電路的導(dǎo)通狀態(tài)，達(dá)到控制電機(jī)的輸入電壓的目的。使用本實(shí)用新型，可實(shí)時(shí)調(diào)整電機(jī)的輸入電壓，使其達(dá)到最佳的節(jié)電效果，其節(jié)電率可達(dá)20％-50％。
文檔編號(hào)H02P23/02GK201204565SQ20082006259
公開(kāi)日2009年3月4日 申請(qǐng)日期2008年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月21日
發(fā)明者鄒小兵 申請(qǐng)人:鄒小兵