專利名稱：異步電機降壓補償節(jié)電控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電機節(jié)電控制器，適用于各種異步電機在有重載、輕載和空載工況下的節(jié)電控制器，特別適用于油田抽油機的工作情況。
在電動機空載、輕載運行時，其效率很低，因此將端電壓降低，此時相當(dāng)于一個更小的電機滿負載工作，其效率大幅度提高，因此電機在空、輕載運行時能耗大幅度減少，以達到節(jié)電目的。由于可控硅作為調(diào)壓元件，在電機各相繞組中串聯(lián)可控硅可達到降低端電壓目的?，F(xiàn)有技術(shù)普遍采用如

圖1所示的節(jié)電控制器，其電路結(jié)構(gòu)由與電機1各相繞組串聯(lián)的可控硅2，與電源連接的觸發(fā)控制電路3，電機1端電壓取樣電路4，接收取樣信號輸出并進行處理的微積分電路5，對觸發(fā)控制電路3輸出和微積分電路5輸出進行比較的比較器6構(gòu)成，其中比較器6輸出信號控制可控硅2和反饋到微積分電路5上。其工作原理是在滿負載時，由觸發(fā)控制電路經(jīng)比較器控制可控硅使之全導(dǎo)通。在空載和輕載情況時，電機工作額定電壓下，通過調(diào)整微積分電路輸出電壓，通過取樣器取出電機端電壓，經(jīng)微積分電路處理，給定一個固定電壓輸入到比較器并控制電壓進行相位比較，使比較器得到調(diào)壓信號(觸發(fā)控制電路輸出電壓與微積分電路給定電壓的相位差)，比較器得到的調(diào)壓信號控制可控硅的導(dǎo)通角，使電機端電壓降低；降壓后的取樣電壓經(jīng)微積分電路處理得到自動調(diào)節(jié)電壓輸入到比較器，比較器獲自動調(diào)節(jié)信號，進一步控制可控硅導(dǎo)通角，至到電機端電壓達到所需調(diào)節(jié)值穩(wěn)定，這樣降低了電機端電壓，提高電機效率，達到節(jié)電目的。但是該電路中可控硅自身損耗較大，特別是在空載電流較大時，可控硅自身損耗較大，節(jié)電效果不好。對油田抽油機來說，其抽油機的工況很特殊，電機不但有輕、重載的交替，且每一工作循環(huán)存在著發(fā)電狀態(tài)，電壓矢量處于二象限，功率因素角很大，致使空載電流很大，約占電機額定電流的1／2左右。因二象限的COS函數(shù)為負值，有功電度表出現(xiàn)局部反轉(zhuǎn)現(xiàn)象，接上調(diào)壓器后，將電機端電壓調(diào)低，雖能使電機效率提高，空載電流有所降低，但電流仍然較大，流經(jīng)可控硅后，可控硅損耗很大，致使綜合節(jié)電率很低，甚至不節(jié)電。
本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種不但能降低空載和輕載時的端電壓，而且可降低流經(jīng)可控硅的相電流，節(jié)電效果理想的異步電機降壓補償節(jié)電控制器，特別適用于油田抽油機，使其有較高的節(jié)電率。
本實用新型的解決辦法是異步電機降壓補償節(jié)電控制器由電機各相繞組上串接的可控硅，與電源連接的觸發(fā)控制電路，電機端電壓取樣電路，接收取樣信號并進行處理的微積分電路，對觸發(fā)控制電路輸出和微積分電路輸出進行比較的比較器構(gòu)成，其中比較器輸出信號控制可控硅和反饋到微積分電路上，其特點是在電機各相上并聯(lián)有補償電容。其工作原理是未加補償電容時，電壓相位超前電流相位，無功電流大，通過可控硅損耗大。并聯(lián)補償電容后，電機調(diào)壓運行時，電容的充放電使電流相位超前于電壓相位，功率因素角減小，使無功電流減小，線電流隨之減小，流經(jīng)可控硅的相電流減小，可控硅的損耗減小，節(jié)電器具有較好的節(jié)電效果。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點由于本實用新型在電機各相上并聯(lián)補償電容，補償電容的移相作用使功率因素角減小，無功電流減小，線電流隨之減小，可控硅的損耗減小，達到降低節(jié)電控制器自身損耗的目的，使節(jié)電器效率提高，特別是對油田抽油機，并聯(lián)補償電容，電容的移相作用，使電壓矢量由二象限轉(zhuǎn)入(或接近)一象限，使功率因素角大大減小，無功電流減小很明顯，可控硅損耗大大降低，節(jié)電效果理想。經(jīng)現(xiàn)場測試，本實用新型使抽油機綜合節(jié)電率達到23％，空載節(jié)電率達到80～85％。
本實用新型可結(jié)合附圖進一步說明。
圖1為現(xiàn)有技術(shù)的電路方框圖，1為電機，2為可控硅，3為觸發(fā)控制電路，4為取樣電路，5為微積分電路，6為比較器；圖2為本實用新型并聯(lián)補償電容實施例1電路圖；圖3為本實用新型并聯(lián)補償電容實施例2電路圖；圖4為本實用新型并聯(lián)補償電容實施例3電路圖。
實施例1如圖2所示，電機各相補償電容C并聯(lián)在電機繞組L和串接在其上的可控硅2上，形成外補償，補償電容C充放電，使空載、輕載的無功電流減小，流經(jīng)可控硅2的相電流減小，達到空載、輕載節(jié)電效果，但該實施例中充放電電流需通過可控硅，在可控硅上還存在不必要的損耗。
實施例2如圖3所示，電機各相的補償電容C并聯(lián)在電機繞組L上，并聯(lián)補償電容C的繞組L與可控硅2串接，形成內(nèi)補償，其中補償電容C上串聯(lián)電感L1。本實施例的線電流未經(jīng)過可控硅形成回路，通過可控硅的電流小于線電流，同時也小于繞組電流，因此可控硅上的能耗進一步減小，從而達到較理想的節(jié)電率，在補償電容C支路串聯(lián)電感L1，用以抑制高頻電流。由于補償電容C隨電機功率增大而增大，因而補償電流也隨之增大，電感L1必須有足夠大的電流容量才能對高頻電流進行有效抑制，因此采用本實施例的補償方式使電感L1體積較大，成本高。
實施例3如圖4所示，各相上并聯(lián)的補償電容C由兩個電容C1、C2構(gòu)成，電容C2并聯(lián)在電機繞組L上，并聯(lián)電容C2的繞組L與可控硅2串聯(lián)，并在電容C2上串聯(lián)電感L1，電容C1并聯(lián)在電機繞組L和串接在其上的可控硅2上，使整體形成內(nèi)外補償，其中C2＜C1。本實施例由于存在補償電容C1，所以可使補償電容C2較小，充放電電流較小，電感L1的電流容量小，易于制作，成本較低，得到理想的節(jié)電效果。
權(quán)利要求1.一種異步電機降壓補償節(jié)電控制器，由電機(1)各相繞組L上串接的可控硅(2)，與電源連接的觸發(fā)控制電路(3)、電機(1)端電壓取樣電路(4)，接收取樣信號并進行處理的微積分電路(5)，對觸發(fā)控制電路(3)輸出和微積分電路(5)輸出進行比較的比較器(6)構(gòu)成，其中比較器(6)輸出信號控制可控硅(2)和反饋到微積分電路(5)上，其特征在于在電機(1)各相上并聯(lián)有補償電容C。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異步電機降壓補償節(jié)電控制器，其特征在于各相的補償電容C并聯(lián)在電機(1)繞組L和串接在其上的可控硅(2)上，形成外補償。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異步電機降壓補償節(jié)電控制器，其特征在于各相的補償電容C并聯(lián)在電機繞組L上，并聯(lián)補償電容C的繞組L與可控硅(2)串接，形成內(nèi)補償，其中補償電容C上串聯(lián)電感L1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異步電機降壓補償節(jié)電控制器，其特征在于各相上并聯(lián)的補償電容C由兩個電容(C1、C2)構(gòu)成，電容C2并聯(lián)在電機(1)繞組L上，并聯(lián)電容C2的繞組L與可控硅(2)串聯(lián)，并在電容C2上串聯(lián)電感L1，電容C1并聯(lián)在電機(1)繞組L和串聯(lián)在其上的可控硅(2)上，形成內(nèi)外補償，其中C2＜C1。
專利摘要本實用新型是異步電機降壓補償節(jié)電控制器，特別適用于油田抽油機，由電機各相繞組上串聯(lián)的可控硅，各相上并聯(lián)的補償電容以及觸發(fā)控制電路、取樣電路、微積分電路、比較器構(gòu)成。本實用新型在電機各相上并聯(lián)補償電容，補償電容的移相作用，使功率因素角減小，無功電流減小，可控硅損耗很低，達到空載、輕載時降壓節(jié)電目的。經(jīng)現(xiàn)場試驗，使本實用新型控制器安在抽油機上，其綜合節(jié)電率達到23％，空載節(jié)電率達到80～85％。
文檔編號G05F1/70GK2170604SQ9323913
公開日1994年6月29日 申請日期1993年8月10日 優(yōu)先權(quán)日1993年8月10日
發(fā)明者吳讓虞 申請人:綿陽市華豐節(jié)能電器設(shè)備廠