專利名稱：智能電機節(jié)電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及節(jié)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及智能電機節(jié)電器。
背景技術(shù)：
我國三相異步電動機的使用數(shù)量占各種電機總數(shù)量的78%以上，用途十分廣泛。一般企業(yè)有幾臺、幾十臺，大企業(yè)有幾百臺，超大企業(yè)有數(shù)千臺，其所耗的電能約占工業(yè)總耗電量的68%。而絕大多數(shù)電機經(jīng)常處在空載、輕載、中載和變負載(空、輕、重交替工作)的情況下運行，負載率低(大馬拉小車)，工作效率低，電能終端利用率只有30% 40%，電能損耗現(xiàn)象嚴重。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出智能電機節(jié)電器，能夠根據(jù)電機負載率的大小，調(diào)整電機輸入功率，以保證電機在最佳效率下工作，從而提高電機實際工作效率，達到節(jié)電效果。為達此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
智能電機節(jié)電器，包括調(diào)功單元、電壓取樣單元、檢零單元、鋸齒波形成單元、調(diào)功信號合成單元、方波振蕩器、鑒相單元、第一電流取樣單元、切換開關(guān)和第二電流取樣單元，第二電流取樣單元與電機連接，第二電流取樣單元還與調(diào)功單元連接，調(diào)功單元分別與電壓取樣單元和第一電流取樣單元連接，電壓取樣單元、檢零單元、鋸齒波形成單元和調(diào)功信號合成單元依次連接，第二電流取樣單元、鑒相單元和調(diào)功信號合成單元依次連接，電壓取樣單元還與鑒相單元連接，調(diào)功信號合成單元通過切換開關(guān)與調(diào)功單元連接，方波振蕩器與切換開關(guān)連接，其中，
電壓取樣單元、第一電流取樣單元、第二電流取樣單元、鑒相單元和調(diào)功信號合成單元用于完成電機負載率檢測；檢零單元、鋸齒波形成單元、調(diào)功信號合成單元、方波振蕩器，調(diào)功單元用于完成電機功率調(diào)整。還包括軟啟動單元、過載保護單元、缺相保護單元、軟停車單元和啟動運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換單元，軟啟動單元、過載保護單元和缺相保護單元的輸入端與第二電流取樣單元的輸出端連接，軟啟動單元、啟動運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換單元和調(diào)功信號合成單元依次連接，過載保護單元、缺相保護單元和軟停車單元的輸出端與通過切換開關(guān)與調(diào)功單元連接，其中，軟啟動單元用于將啟動電流控制在額定電流的I到2. 5倍，并連續(xù)可調(diào)；過載保護單元用于可控硅關(guān)斷，電機斷電；缺相保護單元用于可控硅關(guān)斷，保護電機；軟停車單元用于電機停車功能的恒流斜坡軟停車。采用了本發(fā)明的技術(shù)方案，具有以下優(yōu)點
I、恒流軟啟動。將啟動電流控制在額定電流的I 2. 5倍，并連續(xù)可調(diào)，減輕沖擊電流對電機、設(shè)備及電網(wǎng)造成的損害，改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性?？扇〈祲簡悠?，節(jié)約大量的有色金屬。適用于不同工況用啟動器，應(yīng)用范圍廣泛。2、節(jié)電效果顯著。自動控制電機輸入功率，大幅度提高電機實際運行效率，延長電機使用壽命。綜合節(jié)電> 18%，輕載節(jié)電>60%，同時改善功率因素，提高供用電雙方的經(jīng)濟效益。3、保護功能完善。缺相、過載、過壓、欠壓、短路等具有自動保護功能。過載保護電流，過載保護延時時間可自由設(shè)定。各種保護均具有自鎖功能。4、高可靠免維護。采用最新電力電子控制模塊取代接觸器，無觸點、無電孤、壽命長、安全可靠、維護費用低，同時還具有體積小(100KW以下50X35X23cm3)、重量輕、調(diào)試安裝方便等一系列優(yōu)點，是傳統(tǒng)配電柜及電機啟動設(shè)備的更新?lián)Q代產(chǎn)品。


圖I是本發(fā)明具體實施方式
中智能電機節(jié)電器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式

下面結(jié)合附圖并通過具體實施方式
來進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。圖I是本發(fā)明具體實施方式
中智能電機節(jié)電器的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖I所示，該智能電機節(jié)電器包括調(diào)功單元、電壓取樣單元、檢零單元、鋸齒波形成單元、調(diào)功信號合成單元、方波振蕩器、鑒相單元、第一電流取樣單元、切換開關(guān)、第二電流取樣單元、軟啟動單元、過載保護單元、缺相保護單元、軟停車單元和啟動運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換單元。第二電流取樣單元與電機連接，第二電流取樣單元還與調(diào)功單元連接，調(diào)功單元分別與電壓取樣單元和第一電流取樣單元連接，電壓取樣單元、檢零單元、鋸齒波形成單元和調(diào)功信號合成單元依次連接，第二電流取樣單元、鑒相單元和調(diào)功信號合成單元依次連接，電壓取樣單元還與鑒相單元連接，調(diào)功信號合成單元通過切換開關(guān)與調(diào)功單元連接，方波振蕩器與切換開關(guān)連接，軟啟動單元、過載保護單元和缺相保護單元的輸入端與第二電流取樣單元的輸出端連接，軟啟動單元、啟動運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換單元和調(diào)功信號合成單元依次連接，過載保護單元、缺相保護單元和軟停車單元的輸出端與通過切換開關(guān)與調(diào)功單元連接。其中，電壓取樣單元、第一電流取樣單元、第二電流取樣單元、鑒相單元和調(diào)功信號合成單元用于完成電機負載率檢測；檢零單元、鋸齒波形成單元、調(diào)功信號合成單元、方波振蕩器，調(diào)功單元用于完成電機功率調(diào)整；軟啟動單元用于將啟動電流控制在額定電流的I 2. 5倍，并連續(xù)可調(diào)；過載保護單元用于可控硅關(guān)斷，電機斷電；缺相保護單元用于可控硅關(guān)斷，保護電機；軟停車單元用于電機停車功能的恒流斜坡軟停車。智能節(jié)電器主要分為二部分一是電機負載率的檢測，二是電機功率的調(diào)整。在實際電路中，電機負載率的檢測是通過檢測電機電壓與電流的相位差來實現(xiàn)的(相位差越大負載率越低，相位差越小負載率越率)。電機功率的調(diào)整，是通過改變可控硅模塊的導(dǎo)通角(即改變電動機電壓的平均值)來實現(xiàn)的。各單元工作過程如下
I、電壓取樣，電流取樣。電壓取樣由光偶合板完成3相380V正弦交流電，經(jīng)SW220KQ電阻降壓，二極管限幅送到324進行整行放大，通過光電偶合器隔離輸出到Gl、G2、G3。輸出信號為方波信號，與380V交流電同相位。電流取樣由并聯(lián)在可控硅上的同步變壓器完成。2、電流、電壓相位比較合成信號的濾波輸出。
電壓取樣信號Gl (取I相分析)與電流取樣信號經(jīng)NI整形反相，在NI的7腳、I腳得到與電機電壓同相位的2個反相方波信號。在NI的8腳、14腳上得到與電動機電流同相位的2個反相方波信號。相位相反的電壓，電流信號相加(I、V同相輸出為零，I、V相位差越大輸出電壓越高)便得到了與電流電壓相位差成正比的電壓信號。這一合成信號經(jīng)R32、R31、R33輸出，C23濾波，NA、NB濾波放大，引入W2、W4，從NB的14腳輸出，經(jīng)ROI 二極管、R54送到N4的10腳。3、檢零及鋸齒波形成Ni的7腳、I腳輸出的方波信號，另一路經(jīng)C7、R25、C8、R26微分在N4的6腳上形成一個極性為負的針狀脈沖，此針狀脈沖與三相交流電的過零點對應(yīng)。通常N4的7腳輸出電壓，在N4、6腳負針狀脈沖的作用下，N4、7腳出現(xiàn)與針狀脈沖對應(yīng)的正脈沖。這一正脈沖經(jīng)V19、V20、C13、R48充放電在C13上形成與電源同相位的負相
鋸齒波。4、可控硅調(diào)相信號的合成放大及可控硅調(diào)相輸出可控硅調(diào)相信號合成由N4完成，放大由Gl、G4完成。與電源同相位的負相鋸齒波及反映電壓、電流相位差的合成信號， 分別從N4的9腳和10腳輸入，經(jīng)N4比較，在N4的8腳輸出一個方波信號，方波信號的寬度受電壓電流相位差的控制，NI2組成7KHZ方波振離器，其輸出信號經(jīng)R61送到Gl的基極。方波信號作為一個開關(guān)信號，通過V25控制Gl基極7KHZ高頻信號的通斷，受控的高頻信號經(jīng)G1、G4放大，脈沖變壓器隔離后觸發(fā)可控硅模塊，使可控硅模塊的導(dǎo)通角也受電機電壓、電流相位差的控制，從而達到根據(jù)電機負載率大小調(diào)整電機輸入功率的目的。5、缺相保護。T4互感器上的感應(yīng)電流經(jīng)R172變成電壓，經(jīng)二極管整流、R92、C17濾波形成一個負電壓加到N6的2腳，N6的3腳予置為-O. IV左右。正常工作時N6的腳電壓比3腳低，I腳輸出高電位(N6的2、3、1腳組成一個比較器)，當(dāng)電機缺相時互感器卜的電壓為零。N6的2腳電壓比3腳高，I腳輸出低電位，經(jīng)V37、R105、V42使Gl基極的KHZ高頻信號被切斷，可控硅關(guān)斷，達到保護電機的目的。6、軟啟動。電機電流、互感器、二極管、Rllo、N76、7腳，N73、I 腳，N82、I 腳，R155，V54、R70 形成一個閉環(huán)控制回路，當(dāng)啟動電流增大，N76腳電壓降低，7腳電壓升高，3腳電壓升高，當(dāng)高于2腳的設(shè)定值時I腳電壓升高。N81腳電壓降低，N410腳電壓降低，可控硅導(dǎo)通角減小，電機電壓降低，電機電流也隨著降低，使電機啟動電流保持在設(shè)定值上。7、過載保護。電機電流、互感器、二極管、R128、N7的12腳、14腳、N8的8腳、10腳、V56、R133腳的設(shè)定值時，N714腳為低電壓，經(jīng)R131、W6、C33延時N88腳為低電壓，經(jīng)V56、R133將7KHZ高頻信號切斷，可控硅關(guān)斷，電機斷電。8、啟動工作自動轉(zhuǎn)換。預(yù)備狀態(tài)時，N9的10腳、13腳電壓比12腳低O. 5V，此時的邏輯狀態(tài)如圖標所示，N9的I腳為高電位，通過V61將節(jié)電器的功率跟蹤部分關(guān)斷，Nll的10腳為低電位，通過V49、V50將節(jié)電器的過載保護部分關(guān)斷，此時節(jié)電器為啟動狀態(tài)。當(dāng)電機啟動后，N9的10腳、13腳電壓上升，當(dāng)升到比N9的9腳電壓還要高時，整個電路發(fā)生翻轉(zhuǎn)，開始的高電位現(xiàn)在成為低電位，開始的低電位現(xiàn)在成為高電壓，節(jié)電器由啟動狀態(tài)轉(zhuǎn)為工作狀態(tài)，此時啟動部分被關(guān)斷。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護 范圍為準。
權(quán)利要求
1.智能電機節(jié)電器，其特征在于，包括調(diào)功單元、電壓取樣單元、檢零單元、鋸齒波形成單元、調(diào)功信號合成單元、方波振蕩器、鑒相單元、第一電流取樣單元、切換開關(guān)和第二電流取樣單元，第二電流取樣單元與電機連接，第二電流取樣單元還與調(diào)功單元連接，調(diào)功單元分別與電壓取樣單元和第一電流取樣單元連接，電壓取樣單元、檢零單元、鋸齒波形成單元和調(diào)功信號合成單元依次連接，第二電流取樣單元、鑒相單元和調(diào)功信號合成單元依次連接，電壓取樣單元還與鑒相單元連接，調(diào)功信號合成單元通過切換開關(guān)與調(diào)功單元連接，方波振蕩器與切換開關(guān)連接，其中， 電壓取樣單元、第一電流取樣單元、第二電流取樣單元、鑒相單元和調(diào)功信號合成單元用于完成電機負載率檢測；檢零單元、鋸齒波形成單元、調(diào)功信號合成單元、方波振蕩器，調(diào)功單元用于完成電機功率調(diào)整。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能電機節(jié)電器，其特征在于，還包括軟啟動單元、過載保護單元、缺相保護單元、軟停車單元和啟動運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換單元,軟啟動單元、過載保護單元和缺相保護單元的輸入端與第二電流取樣單元的輸出端連接，軟啟動單元、啟動運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換單元和調(diào)功信號合成單元依次連接，過載保護單元、缺相保護單元和軟停車單元的輸出端與通過切換開關(guān)與調(diào)功單元連接，其中，軟啟動單元用于將啟動電流控制在額定電流的I到2. 5倍，并連續(xù)可調(diào)；過載保護單元用于可控硅關(guān)斷，電機斷電；缺相保護單元用于可控硅關(guān)斷，保護電機；軟停車單元用于電機停車功能的恒流斜坡軟停車。
全文摘要
本發(fā)明公開了智能電機節(jié)電器，第二電流取樣單元與電機連接，第二電流取樣單元還與調(diào)功單元連接，調(diào)功單元分別與電壓取樣單元和第一電流取樣單元連接，電壓取樣單元、檢零單元、鋸齒波形成單元和調(diào)功信號合成單元依次連接，第二電流取樣單元、鑒相單元和調(diào)功信號合成單元依次連接，電壓取樣單元還與鑒相單元連接，調(diào)功信號合成單元通過切換開關(guān)與調(diào)功單元連接，方波振蕩器與切換開關(guān)連接。采用了本發(fā)明的技術(shù)方案，能夠根據(jù)電機負載率的大小，調(diào)整電機輸入功率，以保證電機在最佳效率下工作，從而提高電機實際工作效率，達到節(jié)電效果。
文檔編號H02H7/09GK102811016SQ201110149330
公開日2012年12月5日 申請日期2011年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月4日
發(fā)明者范傳偉 申請人:深圳市萬禧節(jié)能科技有限公司