三相電動機智能節(jié)電器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種三相電動機智能節(jié)電器，屬于節(jié)能產(chǎn)品領(lǐng)域，用于三相電機；其包括三相交流電源檢測模塊、信號放大模塊、觸發(fā)控制與三相功率輸出模塊和電源供電模塊；所述三相交流電源檢測模塊的輸入端與三相電源連接，其輸出端與信號放大模塊的輸入端連接；所述信號放大模塊的輸出端與、觸發(fā)控制與三相功率輸出模塊連接，觸發(fā)控制與三相功率輸出模塊與三相電機連接；采用上述技術(shù)方案，本實用新型能夠提高三相交流電機輕載時的機電轉(zhuǎn)化效率，且造價低廉、性能可靠、具有范圍較寬的可控功率范圍。
【專利說明】三相電動機智能節(jié)電器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于節(jié)電器領(lǐng)域，具體地說，尤其涉及一種用于交流三相電機的三相電動機智能節(jié)電器。
【背景技術(shù)】
[0002]三相交流電動機在額定負載的工作狀態(tài)下，其機電轉(zhuǎn)化效率可達到95%，轉(zhuǎn)化效率較高，但是在輕負載的狀態(tài)下，其機電轉(zhuǎn)化效率就降低到20%。而研究表明，70%的交流電動機是設(shè)置在額定負載的55%或以下狀態(tài)運行的，大部分的電能以發(fā)熱、鐵損、噪音、振動等形式浪費。之所以造成輕載運行的電機機電轉(zhuǎn)換效率低的主要原因在于三相交流電機偏離設(shè)定的最佳轉(zhuǎn)換效率的額定功率運行，而現(xiàn)有的控制方式使得三相交流電機與電網(wǎng)之間的電壓、頻率具有不可調(diào)節(jié)的硬性供電方式特點，從而造成了大量的能源浪費。
[0003]而現(xiàn)有的三相電機控制方式，如直接控制、自偶變壓器降壓控制、軟啟動控制、變頻器控制等存在著效率低、造價昂貴、高耗能的現(xiàn)象，無法有效地提高三相交流電機輕載時的機電轉(zhuǎn)化效率，因此，在實際使用中需要一種能夠克服上述問題，且能夠在電機輕載時控制三相交流電機，提高機電轉(zhuǎn)化效率的控制器。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本實用新型公開了一種三相電動機智能節(jié)電器，其能夠提高三相交流電機輕載時的機電轉(zhuǎn)化效率，且造價低廉、性能可靠、具有范圍較寬的可控功率范圍。
[0005]本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0006]本實用新型所述的三相電動機智能節(jié)電器包括三相交流電源檢測模塊、信號放大模塊、觸發(fā)控制與三相功率輸出模塊和電源供電模塊；所述三相交流電源檢測模塊的輸入端與三相電源連接，其輸出端與信號放大模塊的輸入端連接；所述信號放大模塊的輸出端和觸發(fā)控制與三相功率輸出模塊連接，觸發(fā)控制與三相功率輸出模塊和三相電機連接；電源供電模塊負責上述各模塊的供電。
[0007]進一步地講，本實用新型中所述的三相交流電源檢測模塊中電阻Rl的一端接三相交流電的A相，另一端與電阻R2串聯(lián)，R2與信號放大模塊連接；
[0008]三相電源B相輸入端接于穩(wěn)壓二極管Zl的正極，穩(wěn)壓二極管Zl的負極接于Rl與R2中間；
[0009]三相電源C相與并聯(lián)有穩(wěn)壓二極管Z2的環(huán)形互感器連接，其中接穩(wěn)壓二極管Z2正極的環(huán)形互感器的一端接三極管VTl的發(fā)射極，并通過R4與B相輸入端連接；
[0010]環(huán)形互感器接穩(wěn)壓二極管Z2負極的一端接三極管VTl的基極，三極管VTl的集電極接地；
[0011]在R2與信號放大模塊的輸入端之間接有并聯(lián)的電阻R3與電容Cl，電阻R3與電容Cl均接地。
[0012]進一步地講，本實用新型中所述的信號放大模塊通過R5與交流電源檢測模塊的電阻R2連接，電阻R5的一端與運算放大電路ICIA的負輸入端連接，運算放大電路ICIA的負輸入端通過電阻R8與輸出端連接；
[0013]運算放大電路ICIA的正輸入端與電阻R6、電阻R7連接，電阻R7的另一端接地；
[0014]運算放大電路ICIA的輸出端通過二極管D5與運算放大電路ICIB的正輸入端連接；
[0015]運算放大電路ICIB的負輸入端分別與電阻R9、電阻R10、電容C2連接，其中電阻RlO與電容C2并聯(lián)并接地；
[0016]運算放大電路ICIB的輸出端分別接地、與觸發(fā)控制與三相功率輸出模塊的輸入
端連接。
[0017]進一步地講，本實用新型中所述的觸發(fā)控制與三相功率輸出模塊包括3個分別控制A相、B相、C相的子電路；每個子電路分別通過電阻電阻R16、電阻R17、電阻R18與信號放大模塊的輸出端連接；
[0018]所述控制A相子電路由電阻R16與光耦VT4的輸入端連接，光耦VT4的輸出端與電阻R19、電阻R20連接，電阻R20的另一端接地，電阻R19的另一端與三極管VT7的基極連接，三極管VT7的集電極與橋式整流二極管D7的輸入端連接，三極管VT7的發(fā)射極接地；
[0019]橋式整流二極管D7的輸出端分別接地、與電阻R25、雙向觸發(fā)二極管DZlO連接，電阻R25與三相電機連接，雙向觸發(fā)二極管DZlO并聯(lián)有電容C6，雙向觸發(fā)二極管DZlO通過雙向可控硅VTlO接于電阻R25與三相電機之間；
[0020]所述控制B相子電路由電阻R17與光耦VT5的輸入端連接，光耦VT5的輸出端與電阻R21、電阻R22連接，電阻R22的另一端接地，電阻R21的另一端與三極管VT8的基極連接，三極管VT8的集電極與橋式整流二極管D8的輸入端連接，三極管VT8的發(fā)射極接地；
[0021]橋式整流二極管D8的輸出端分別接地、與電阻R26、雙向觸發(fā)二極管DZll連接，電阻R26與三相電機連接，雙向觸發(fā)二極管DZll并聯(lián)有電容C7，雙向觸發(fā)二極管DZll通過雙向可控硅VTll接于電阻R26與三相電機之間；
[0022]所述控制C相子電路由電阻R18與光耦VT6的輸入端連接，光耦VT6的輸出端與電阻R23、電阻R24連接，電阻R24的另一端接地，電阻R23的另一端與三極管VT9的基極連接，三極管VT9的集電極與橋式整流二極管D9的輸入端連接，三極管VT9的發(fā)射極接地；
[0023]橋式整流二極管D9的輸出端分別接地、與電阻R27、雙向觸發(fā)二極管DZ12連接，電阻R27與三相電機連接，雙向觸發(fā)二極管DZ12并聯(lián)有電容C8，雙向觸發(fā)二極管DZ12通過雙向可控硅VT12接于電阻R27與三相電機之間。
[0024]進一步地講，本實用新型中所述電源供電模塊的輸出端接于交流電源檢測模塊的電阻R2與信號放大模塊的電阻R5之間。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下的有益效果:
[0026]1、本實用新型能夠在三相交流電機輕載耗能高的工作狀態(tài)下，自動判斷三相交流電機的運轉(zhuǎn)負荷和效率狀態(tài)，改變?nèi)嘟涣麟姍C的端電壓，使電動機運行在最佳的工作狀態(tài)，達到節(jié)電的目的。
[0027]2、本實用新型避免了變頻器低速度運轉(zhuǎn)造成生產(chǎn)效率低下的弊端，不需要整流及逆變，可大大降低高次諧波對電網(wǎng)的污染，減少電機的諧波損耗與噪音。
[0028]3、本實用新型具有造價低廉、工作可靠、可控功率范圍寬(1KW-500KW)、不改變電機速度和原有控制線路，安裝接線簡單、運行可靠。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029]圖1是本實用新型的原理框圖；
[0030]圖2是本實用新型的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步地描述說明。
[0032]本實用新型所述的三相電動機智能節(jié)電器，包括三相交流電源檢測模塊、信號放大模塊、觸發(fā)控制與三相功率輸出模塊和電源供電模塊；所述三相交流電源檢測模塊的輸入端與三相電源連接，其輸出端與信號放大模塊的輸入端連接；所述信號放大模塊的輸出端和觸發(fā)控制與三相功率輸出模塊連接，觸發(fā)控制與三相功率輸出模塊和三相電機連接；電源供電模塊負責上述各模塊的供電。
[0033]其中，三相交流電源檢測模塊中電阻Rl的一端接三相交流電的A相，另一端與電阻R2串聯(lián)，R2與信號放大模塊連接；
[0034]三相電源B相輸入端接于穩(wěn)壓二極管Zl的正極，穩(wěn)壓二極管Zl的負極接于Rl與R2中間；
[0035]三相電源C相與并聯(lián)有穩(wěn)壓二極管Z2的環(huán)形互感器連接，其中接穩(wěn)壓二極管Z2正極的環(huán)形互感器的一端接三極管VTl的發(fā)射極，并通過R4與B相輸入端連接；
[0036]環(huán)形互感器接穩(wěn)壓二極管Z2負極的一端接三極管VTl的基極，三極管VTl的集電極接地；
[0037]在R2與信號放大模塊的輸入端之間接有并聯(lián)的電阻R3與電容Cl，電阻R3與電容Cl均接地。
[0038]其中，所述信號放大模塊通過R5與交流電源檢測模塊的電阻R2連接，電阻R5的一端與運算放大電路ICIA的負輸入端連接，運算放大電路ICIA的負輸入端通過電阻R8與輸出端連接；
[0039]運算放大電路ICIA的正輸入端與電阻R6、電阻R7連接，電阻R7的另一端接地；
[0040]運算放大電路ICIA的輸出端通過二極管D5與運算放大電路ICIB的正輸入端連接；
[0041]運算放大電路ICIB的負輸入端分別與電阻R9、電阻R10、電容C2連接，其中電阻RlO與電容C2并聯(lián)并接地；
[0042]運算放大電路ICIB的輸出端分別接地、與觸發(fā)控制與三相功率輸出模塊的輸入
端連接。
[0043]其中，所述觸發(fā)控制與三相功率輸出模塊包括3個分別控制A相、B相、C相的子電路；每個子電路分別通過電阻電阻R16、電阻R17、電阻R18與信號放大模塊的輸出端連接；
[0044]所述控制A相子電路由電阻R16與光耦VT4的輸入端連接，光耦VT4的輸出端與電阻R19、電阻R20連接，電阻R20的另一端接地，電阻R19的另一端與三極管VT7的基極連接，三極管VT7的集電極與橋式整流二極管D7的輸入端連接，三極管VT7的發(fā)射極接地；
[0045]橋式整流二極管D7的輸出端分別接地、與電阻R25、雙向觸發(fā)二極管DZlO連接，電阻R25與三相電機連接，雙向觸發(fā)二極管DZlO并聯(lián)有電容C6，雙向觸發(fā)二極管DZlO通過雙向可控硅VTlO接于電阻R25與三相電機之間；
[0046]所述控制B相子電路由電阻R17與光耦VT5的輸入端連接，光耦VT5的輸出端與電阻R21、電阻R22連接，電阻R22的另一端接地，電阻R21的另一端與三極管VT8的基極連接，三極管VT8的集電極與橋式整流二極管D8的輸入端連接，三極管VT8的發(fā)射極接地；
[0047]橋式整流二極管D8的輸出端分別接地、與電阻R26、雙向觸發(fā)二極管DZll連接，電阻R26與三相電機連接，雙向觸發(fā)二極管DZll并聯(lián)有電容C7，雙向觸發(fā)二極管DZll通過雙向可控硅VTll接于電阻R26與三相電機之間；
[0048]所述控制C相子電路由電阻R18與光耦VT6的輸入端連接，光耦VT6的輸出端與電阻R23、電阻R24連接，電阻R24的另一端接地，電阻R23的另一端與三極管VT9的基極連接，三極管VT9的集電極與橋式整流二極管D9的輸入端連接，三極管VT9的發(fā)射極接地；
[0049]橋式整流二極管D9的輸出端分別接地、與電阻R27、雙向觸發(fā)二極管DZ12連接，電阻R27與三相電機連接，雙向觸發(fā)二極管DZ12并聯(lián)有電容C8，雙向觸發(fā)二極管DZ12通過雙向可控硅VT12接于電阻R27與三相電機之間。
[0050]所述電源供電模塊的輸出端接于交流電源檢測模塊的電阻R2與信號放大模塊的電阻R5之間。
[0051]本實用新型是一種能夠根據(jù)電機負載的變化自動調(diào)節(jié)輸出功率的三相交流電機節(jié)電器，其通過集成電路芯片不斷檢測電動機的工作狀態(tài)，從而改變輸入的電壓和電流；同時還具有多重保護功能，即:缺相、三相不平衡、過載〔電機超出額定功率)及時自動停機，保護電動機的安全運行并延長電機的使用壽命。
[0052]在三相交流電通過三相交流電源檢測模塊后，進入信號放大模塊，信號放大模塊將三相交流電源檢測模塊輸出的直流信號經(jīng)過放大整形、反向等，驅(qū)動觸發(fā)控制與三相功率輸出模塊控制其電路中的雙向可控硅VTIO、VT1、VT12的導通角，實現(xiàn)電機的電壓和電流控制，達到節(jié)電的目的。驅(qū)動觸發(fā)控制與三相功率輸出模塊電路包括三個對應(yīng)三相電源中A相、B相、C相的控制子電路。
[0053]現(xiàn)以其中A相控制子電路為例說明其控制原理，當信號放大模塊的輸出信號經(jīng)電阻R16的電流增加時，光耦VT4內(nèi)的三極管導通加深，經(jīng)電阻R19的電流增加，驅(qū)動三極管VT7導通加深電阻R25的電流增大，使電容C6的充電加快，從而觸發(fā)二極管DZlO觸發(fā)雙向可控硅VTlO的導通角加大，從而輸出高電壓給電動機工作，以實現(xiàn)輸出功率控制。控制B相和C相的子電路與A相的控制子電路原理相同。因此，雙向可控硅T10、VT11、VT12的輸出電壓跟隨三相檢測電流提高而增大；相反當檢測電流降低時，晶閘管VT10、VT11、VT12的導通角變小，輸出電壓降低，實現(xiàn)節(jié)能的效果。
【權(quán)利要求】
1.一種三相電動機智能節(jié)電器，其特征在于:所述三相電動機智能節(jié)電器包括三相交流電源檢測模塊、信號放大模塊、觸發(fā)控制與三相功率輸出模塊、電源供電模塊；所述三相交流電源檢測模塊的輸入端與三相電源連接，其輸出端與信號放大模塊的輸入端連接；所述信號放大模塊的輸出端和觸發(fā)控制與三相功率輸出模塊連接，觸發(fā)控制與三相功率輸出模塊和三相電機連接；電源供電模塊負責上述各模塊的供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相電動機智能節(jié)電器，其特征在于:所述三相交流電源檢測模塊中電阻Rl的一端接三相交流電的A相，另一端與電阻R2串聯(lián)，R2與信號放大模塊連接； 三相電源B相輸入端接于穩(wěn)壓二極管Zl的正極，穩(wěn)壓二極管Zl的負極接于Rl與R2中間； 三相電源C相與并聯(lián)有穩(wěn)壓二極管Z2的環(huán)形互感器連接，其中接穩(wěn)壓二極管Z2正極的環(huán)形互感器的一端接三極管VTl的發(fā)射極，并通過R4與B相輸入端連接； 環(huán)形互感器接穩(wěn)壓二極管Z2負極的一端接三極管VTl的基極，三極管VTl的集電極接地； 在R2與信號放大模塊的輸入端之間接有并聯(lián)的電阻R3與電容Cl，電阻R3與電容Cl均接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三相電動機智能節(jié)電器，其特征在于:所述信號放大模塊通過R5與交流電源檢測模塊的電阻R2連接，電阻R5的一端與運算放大電路ICIA的負輸入端連接，運算放大電路I CIA的負輸入端通過電阻R8與輸出端連接； 運算放大電路ICIA的正輸入端與電阻R6、電阻R7連接，電阻R7的另一端接地；運算放大電路ICIA的輸出端通過二極管D5與運算放大電路ICIB的正輸入端連接；運算放大電路ICIB的負輸入端分別與電阻R9、電阻R10、電容C2連接，其中電阻RlO與電各C2并聯(lián)并接地； 運算放大電路ICIB的輸出端分別接地、與觸發(fā)控制與三相功率輸出模塊的輸入端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三相電動機智能節(jié)電器，其特征在于:所述觸發(fā)控制與三相功率輸出模塊包括3個分別控制A相、B相、C相的子電路；每個子電路分別通過電阻電阻R16、電阻R17、電阻R18與信號放大模塊的輸出端連接； 所述控制A相子電路由電阻R16與光耦VT4的輸入端連接，光耦VT4的輸出端與電阻R19、電阻R20連接，電阻R20的另一端接地，電阻R19的另一端與三極管VT7的基極連接，三極管VT7的集電極與橋式整流二極管D7的輸入端連接，三極管VT7的發(fā)射極接地； 橋式整流二極管D7的輸出端分別接地、與電阻R25、雙向觸發(fā)二極管DZlO連接，電阻R25與三相電機連接，雙向觸發(fā)二極管DZlO并聯(lián)有電容C6，雙向觸發(fā)二極管DZlO通過雙向可控硅VTlO接于電阻R25與三相電機之間； 所述控制B相子電路由電阻R17與光耦VT5的輸入端連接，光耦VT5的輸出端與電阻R21、電阻R22連接，電阻R22的另一端接地，電阻R21的另一端與三極管VT8的基極連接，三極管VT8的集電極與橋式整流二極管D8的輸入端連接，三極管VT8的發(fā)射極接地； 橋式整流二極管D8的輸出端分別接地、與電阻R26、雙向觸發(fā)二極管DZll連接，電阻R26與三相電機連接，雙向觸發(fā)二極管DZl I并聯(lián)有電容C7，雙向觸發(fā)二極管DZl I通過雙向可控硅VTll接于電阻R26與三相電機之間； 所述控制C相子電路由電阻R18與光耦VT6的輸入端連接，光耦VT6的輸出端與電阻R23、電阻R24連接，電阻R24的另一端接地，電阻R23的另一端與三極管VT9的基極連接，三極管VT9的集電極與橋式整流二極管D9的輸入端連接，三極管VT9的發(fā)射極接地； 橋式整流二極管D9的輸出端分別接地、與電阻R27、雙向觸發(fā)二極管DZ12連接，電阻R27與三相電機連接，雙向觸發(fā)二極管DZ12并聯(lián)有電容C8，雙向觸發(fā)二極管DZ12通過雙向可控硅VT12接于電阻R27與三相電機之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的三相電動機智能節(jié)電器，其特征在于:所述電源供電模塊的輸出端接于交流電源檢測模塊的電阻R2與信號放大模塊的電阻R5之間。
【文檔編號】H02P27/16GK203608134SQ201320839059
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】丁中年, 杜常春, 孫安輝 申請人:臨沂創(chuàng)永信節(jié)能環(huán)保技術(shù)有限公司