專利名稱：異步電動機智能節(jié)電器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電動機節(jié)能技術領域，具體地說是一種交流三相異步電動機智能節(jié)電器。
目前電力供應緊張已成為我國國民經濟發(fā)展的制約因素之一，解決電力供需矛盾的根本出路在于貫徹國家“開發(fā)與節(jié)約能源并重的方針”。由于開發(fā)周期長，并占用大量的資金與土地資源，故必須狠抓節(jié)約用電。三相異步電動機是我國工農業(yè)中使用最多的動力設備，它每年消耗的電能占我國總發(fā)電量的一半以上，故它的節(jié)能問題意義非常重大。異步電動機設計選型時，它的電功率總是按最大機械負荷而決定的，這樣可以避免最大負荷出現(xiàn)時，電動機堵轉燒毀現(xiàn)象。這樣選型的后果，是絕大多數(shù)電動機較長時間工作于中輕負荷或是頻繁變動負荷下，普遍出現(xiàn)了大馬拉小車現(xiàn)象。輕負荷的電動機在全電壓下運行，白白浪費了電能，同時浪費的電能又以熱能形式充塞在電動機內部，造成電動機過熱而提早報廢。這個問題。早已引起人們的重視，但技術實現(xiàn)有一定難度，因為電動機的機械負荷隨時間作頻繁的變化，任何靜態(tài)的裝置器具都無法實現(xiàn)此功能。最近出現(xiàn)的交流電動機變頻調速器，通過改變電源的頻率來調整電動機的轉速，可以匹配瞬間的動態(tài)負荷達到節(jié)電效果，但此產品價格昂貴維修復雜而推廣不開。
本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術不足，而提出一種節(jié)電器。它能使電動機在頻繁變化的負荷下，可以隨時監(jiān)視負荷的輕重而自動調整電動機上面的工作電壓，并且具有軟起動和多種保護電動機的功能。
本實用新型是這樣實現(xiàn)的它是由傳感器、控制器、執(zhí)行器和顯示器構成。傳感器是由三只電壓傳感器，三只電流傳感器和一片多通道模數(shù)轉換器構成；控制器是由單片機及其外圍電路構成；執(zhí)行器是由可控硅及其觸發(fā)電路構成；顯示器是由發(fā)光二極管或數(shù)碼管及其驅動電路構成。本節(jié)電器的工作原理是控制器根據(jù)傳感器送來運行中電動機瞬時電壓電流信息，自動計算出負荷的輕重，并向執(zhí)行器發(fā)出適時導通的命令，以實現(xiàn)電動機負荷輕時，它所得到的工作電壓也隨之降低；本節(jié)電器相關的工作狀態(tài)，在顯示器中顯示出來。執(zhí)行器中的可控硅串聯(lián)在三相交流電源與電動機之間；可控硅全部導通時，電動機上面得到的是全部電源電壓；它完全截止時，電動機上面得到的電壓是零。在輕負載時，可控硅處于適時導通狀態(tài)，電動機上面的電壓也就在零到全電壓之間某個確定的值。這樣恰到好處地供給電動機電源，多余的電能被可控硅拒之門外，而達到了節(jié)電的目的。本節(jié)電器的軟起動功能是靠控制器內軟件程序方法，使電動機起動時，得到是一個逐步增大的電源電壓，以減少沖擊電流。本節(jié)電器缺相保護，過壓過流保護，也是靠控制器內軟件程序的方法來實現(xiàn)，當其中任何一種現(xiàn)象發(fā)生時，執(zhí)行器中的可控硅阻斷電源電壓，電動機得不到工作電源而受到保護。
實施本實用新型后的優(yōu)點是(1)節(jié)省電能，本節(jié)電器可以隨時監(jiān)視電動機的機械負荷后而自動調節(jié)施加到電動機上的電壓，這樣可以省掉電動機內部實際上沒有做功而浪費掉的電力能源。
(2)降低電動機溫升，現(xiàn)有技術在電動機輕負載時全電壓供電，這時輸出需要不了那么多機械能，大部分多余的能源便以熱能形式使電動機發(fā)熱。使用本節(jié)電器后，電動機溫升降低，從而延長電動機壽命。
(3)多種保護功能，本節(jié)電器能夠在外界電源或電動機發(fā)生異常變化時，立即做出處理。比如電源電壓突然升高，三相電的相序錯誤或缺相時，本節(jié)電器能立即切斷電源而保護電動機。


圖1是本實用新型的原理方框圖，圖2是本實用新型的一個實施例的電原理圖。對圖中符號說明如下A、B、C是交流三相供電電源，M是異步電動機，10為傳感器，20為控制器，30為執(zhí)行器，40為顯示器。101為電壓傳感器，102為電流傳感器，103為模數(shù)轉換器，這里選用的是ADC0809八通道A/D轉換器。201為單片計算機，這里選用的是8031；202為程序存貯器，這里選用的是EPROM27128；203為地址鎖存器，這里選用的是74LS373。301為雙向可控硅，它的選型依電動機功率太小確定；302為過零型光電耦合器，這里選用的是MOC3041型。401為顯示工作狀態(tài)用的發(fā)光二極管共八只，402為輸出鎖存器，這里選用的是74LS273。
結合圖1對本實用新型的工作原理說明如下控制器20根據(jù)傳感器10送來的運行中電動機瞬時電壓電流信息，自動計算出負荷的輕重，并向執(zhí)行器30發(fā)出適時導通的命令，以實現(xiàn)電動機負荷輕時，它所得到的工作電壓也隨之降低；本節(jié)電器的相關工作狀況在顯示器40中顯示出來。結合附圖2對實施例的工作原理說明如下201是單片機8031，它的工作程序放在202EPROM中。讀程序時，高位地址由P2口給出，低8位地址由PO口給出，經過203鎖存后送到202。202中程序內容即數(shù)據(jù)送到單片機201的PO口。數(shù)據(jù)信號與低8位地址信號分時占用PO口，由ALE信號加以區(qū)分指示。現(xiàn)場六個傳感器信號分別連接到103A/D轉換器各自的輸入端子。201準備采集某路傳感器信息時，首先由PO中輸出傳感器的通道號碼，經過203鎖存后送到103的A，B，C端子。接著201的WR端向103START端子發(fā)出起動命令，103即開始A/D轉換工作。等到103轉換完畢時由自身EOC端子向201INT端子發(fā)出中斷申請。201響應中斷后，將103中準備就緒的數(shù)據(jù)讀回到自身的PO口。以上過程重復六次，就可以把電動機工作時的瞬時參數(shù)采集到201中來，根據(jù)采集到的一次參數(shù)，201可以換算出負荷率功率因素等二次參數(shù)。查找程序內予先存貯的表格，即可找到異步電動機上最合適的電壓值及301可控硅相關的導通角。這樣201通過P1口把導通角的信號發(fā)出，通過302全隔離觸發(fā)后連接到301可控硅，使301在適當時刻導通，適當時刻截止，這樣電動機M上所通到的電壓就比A、B、C外界三相電源電壓低些。具體到某一瞬間內，電動機的工作電壓是由301通/斷比確定的，更進一步說是由電動機自身負荷輕重來確定，這樣就實現(xiàn)了本節(jié)電器的功能。本節(jié)電器軟起動功能是通過201單片機內程序控制，使電動機M上得到的是一個逐步增大的斜坡電壓，這樣大大減小起動電流，且不影響起動力矩達到起動節(jié)電的目的。本節(jié)電器還具有過壓保護、過流保護、缺相保護等全方位保護功能。當其中任何一種現(xiàn)象發(fā)生時，201即閉鎖其輸出端口P1，使301可控硅處于阻斷狀態(tài)，從而使電動機M上得不到電源而受到保護。本節(jié)電器在工作時，控制器201且將自己工作狀態(tài)，通過P3口輸出，經過402鎖存后，由401八只發(fā)光二極管分別顯示，以給用戶清晰明確的指示。
權利要求1.一種異步電動機智能節(jié)能器是由傳感器(10)、控制器(20)、執(zhí)行器(30)、顯示器(40)所構成，其特征在于由傳感器(10)采集的電動機瞬時電壓電流信號傳送給控制器(20)，控制器(20)根據(jù)傳感器(10)送來的信號自動計算后向執(zhí)行器(30)發(fā)出適時導通命令，本節(jié)電器的相關工作狀態(tài)在顯示器(40)中顯示。
2.根據(jù)權利要求1所述的節(jié)電器，其特征是傳感器(10)是由三只電壓傳感器、三只電流傳感器和一只多通道模數(shù)轉換器構成；控制器(20)是由單片機及其外圍電路構成；執(zhí)行器(30)是由可控硅及其觸發(fā)電路構成；顯示器(40)是由發(fā)光二極管或LED數(shù)碼管及其驅動電路構成。
專利摘要異步電動機智能節(jié)電器,涉及交流三相異步電動機節(jié)能領域。它是由傳感器、控制器、執(zhí)行器和顯示器構成。它要解決的問題是,在電動機機械負荷變輕的瞬間,立刻降低電動機的供電電壓,從而達到節(jié)約電能降低電動機溫升的目的。本節(jié)電器同時具有軟起動和多種保護電動機的功能。
文檔編號H02K11/00GK2358628SQ98206188
公開日2000年1月12日 申請日期1998年6月29日 優(yōu)先權日1998年6月29日
發(fā)明者陳來寶 申請人:陳來寶