智能三相電動機(jī)高效節(jié)電器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種智能三相電動機(jī)高效節(jié)電器，涉及交流電動機(jī)的控制裝置【技術(shù)領(lǐng)域】。所述節(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(hù)單元、缺相保護(hù)單元、開機(jī)關(guān)機(jī)軟停車單元和啟動運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換單元。所述節(jié)電器可以動態(tài)地跟隨電動機(jī)負(fù)載量的變化而調(diào)節(jié)輸入電動機(jī)的功率，保證電動機(jī)在最佳負(fù)載率下運(yùn)行，減少電動機(jī)的無功損耗，大幅提高電動機(jī)的實(shí)際運(yùn)行效率，達(dá)到節(jié)電的目的。
【專利說明】智能三相電動機(jī)高效節(jié)電器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及交流電動機(jī)的控制裝置【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種智能三相電動機(jī)高效節(jié)電器。

【背景技術(shù)】
[0002]在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，電動機(jī)的應(yīng)用十分廣泛，但其運(yùn)行效率普遍偏低，這是因為機(jī)械設(shè)備在選擇電動機(jī)時必須考慮電網(wǎng)的電壓波動、設(shè)備過載、機(jī)械磨損等因素，其功率富余量通常在30%左右。這些設(shè)備在實(shí)際生產(chǎn)過程中又很少滿負(fù)荷工作，“大馬拉小車”的現(xiàn)象十分普遍，特別是工礦電動機(jī)、抽油機(jī)、破碎機(jī)、注塑機(jī)、石材切割機(jī)、起重設(shè)備等變負(fù)荷機(jī)械負(fù)載率更低，運(yùn)行效率更低，電能浪費(fèi)十分驚人。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種智能三相電動機(jī)高效節(jié)電器，所述節(jié)電器可以動態(tài)地跟隨電動機(jī)負(fù)載量的變化而調(diào)節(jié)輸入電動機(jī)的功率，保證電動機(jī)在最佳負(fù)載率下運(yùn)行，減少電動機(jī)的無功損耗，大幅提高電動機(jī)的實(shí)際運(yùn)行效率，達(dá)到節(jié)電的目的。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:一種智能三相電動機(jī)高效節(jié)電器，其特征在于:所述節(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(hù)單元、缺相保護(hù)單元、開機(jī)關(guān)機(jī)軟停車單元和啟動運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換單元，調(diào)功單元的輸出端經(jīng)第二電流取樣單元與電動機(jī)連接，調(diào)功單元的采樣端分別與電壓取樣單元和第一電流取樣單元連接，所述電壓取樣單元的輸出端分為兩路，其中一路依次經(jīng)檢零單元和鋸齒波形成單元與調(diào)功信號合成單元的信號輸入端連接，另一路與鑒相單元的輸入端連接；第一電流取樣單元的輸出端與鑒相單元的輸入端連接；第二電流取樣模塊的采樣輸出端分別與軟啟動單元、過載保護(hù)單元和缺相保護(hù)單元的輸入端連接，軟啟動單元的輸出端經(jīng)啟動運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換單元與調(diào)功信號合成單元的輸入端連接；過載保護(hù)單元、缺相保護(hù)單元和開機(jī)關(guān)機(jī)軟停車單元的輸出端與調(diào)功信號合成單元的輸出端連接；調(diào)功信號合成單元的輸出端與切換開關(guān)連接，切換開關(guān)還分別與方波振蕩器以及調(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動機(jī)負(fù)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)功單元用于完成電動機(jī)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到2.5倍，并連續(xù)可調(diào)；過載保護(hù)單元和缺相保護(hù)單元用于關(guān)斷可控硅，使電動機(jī)斷電，保護(hù)電動機(jī)；開機(jī)關(guān)機(jī)軟停車單元用于電動機(jī)停車功能的恒流斜坡軟停車。
[0005]進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案在于:所述方波振蕩器的頻率為6KHz。
[0006]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:1、恒流軟啟動。所述節(jié)電器中的軟啟動單兀將啟動電流控制在額定電流的1_2.5倍，并持續(xù)可調(diào)，減少沖擊電流對電機(jī)、設(shè)備及電網(wǎng)造成的損害，改善系統(tǒng)穩(wěn)定性，適用于不同工礦條件下的電機(jī)啟動，完全可以取代傳統(tǒng)的電機(jī)啟動設(shè)備，節(jié)約大量的有色金屬。
[0007]2、高效節(jié)能。由于本節(jié)電器設(shè)有波形閉環(huán)自動跟蹤控制系統(tǒng)，在電機(jī)整個運(yùn)行過程中，節(jié)電器能根據(jù)電機(jī)負(fù)載的大小變化，連續(xù)的調(diào)節(jié)電機(jī)的輸入電壓，強(qiáng)制降低電機(jī)電源，保證電機(jī)始終工作在最高效率狀態(tài)，其電機(jī)電壓可以自動跟蹤調(diào)節(jié)范圍120V-380V，電機(jī)空載時的功率因數(shù)>0.92。
[0008]3、全方位保護(hù)。本節(jié)電器能對電機(jī)缺相、過載、過熱、欠壓等進(jìn)行自動高精度的保護(hù)，缺相保護(hù)包括對電機(jī)進(jìn)行缺相啟動保護(hù)；過載保護(hù)包括過載延時保護(hù)，延時時間連續(xù)可調(diào)，避免誤保護(hù)；過熱保護(hù)包括對電機(jī)、軸承和相關(guān)機(jī)械進(jìn)行多點(diǎn)保護(hù)，各種保護(hù)均具有自鎖功能。
[0009]4、功能完善。本節(jié)電器具有故障診斷、軟停車、抗沖擊符合、無觸點(diǎn)配電等功能。在工作過程中遇有過載、缺相、供電異常、模塊觸發(fā)異常等情況時，均有相應(yīng)的LED指示，讓使用者一目了然。還均有抗沖擊負(fù)荷功能，當(dāng)電機(jī)遇有沖擊負(fù)荷時，節(jié)電器可在瞬間將電機(jī)電壓調(diào)整到380V避免堵轉(zhuǎn)。沖擊負(fù)荷過后節(jié)電器自動回到原來的節(jié)電狀態(tài)，節(jié)電器無觸點(diǎn)、無電弧、壽命長、免維護(hù)、安全可靠，同時還具有體積小、重量輕、調(diào)試安裝方便等一系列優(yōu)點(diǎn)。
[0010]

【專利附圖】

【附圖說明】
下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0011]圖1是本發(fā)明的原理框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0013]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。
[0014]三項異步電動機(jī)的工作效率(輸出功率/輸入功率X 100%)與負(fù)載率(輸出功率/額定功率X100%)關(guān)系密切，負(fù)載率越低效率越低。所述節(jié)電器就是根據(jù)電機(jī)負(fù)載率的大小調(diào)整電動機(jī)的輸入功率，保證電機(jī)在最佳效率下工作，通過提高電機(jī)的實(shí)際工作效率達(dá)到節(jié)電的目的。
[0015]智能節(jié)電器主要分為二部分:一是電機(jī)負(fù)載率的檢測，二是電機(jī)功率的調(diào)整。在實(shí)際電路中，電機(jī)負(fù)載率的檢測是通過檢測電機(jī)電壓與電流的相位差來實(shí)現(xiàn)的(相位差越大負(fù)載率越低，相位差越小負(fù)載率越率)。電機(jī)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(jī)電壓的平均值)來實(shí)現(xiàn)的。
[0016]如圖1所示，本發(fā)明公開了一種智能三相電動機(jī)高效節(jié)電器，所述節(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(hù)單元、缺相保護(hù)單元、開機(jī)關(guān)機(jī)軟停車單元和啟動運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換單元，調(diào)功單元的輸出端經(jīng)第二電流取樣單元與電動機(jī)連接，調(diào)功單元的采樣端分別與電壓取樣單元和第一電流取樣單元連接，所述電壓取樣單元的輸出端分為兩路，其中一路依次經(jīng)檢零單元和鋸齒波形成單元與調(diào)功信號合成單元的信號輸入端連接，另一路與鑒相單元的輸入端連接；第一電流取樣單元的輸出端與鑒相單元的輸入端連接；第二電流取樣模塊的采樣輸出端分別與軟啟動單元、過載保護(hù)單元和缺相保護(hù)單元的輸入端連接，軟啟動單元的輸出端經(jīng)啟動運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換單元與調(diào)功信號合成單元的輸入端連接；過載保護(hù)單元、缺相保護(hù)單元和開機(jī)關(guān)機(jī)軟停車單元的輸出端與調(diào)功信號合成單元的輸出端連接；調(diào)功信號合成單元的輸出端與切換開關(guān)連接，切換開關(guān)還分別與方波振蕩器以及調(diào)功單元連接，所述方波振蕩器的頻率可以為6KHz，當(dāng)然還可以使用其他頻率的振蕩器。
[0017]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動機(jī)負(fù)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)功單元用于完成電動機(jī)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到2.5倍，并連續(xù)可調(diào)；過載保護(hù)單元和缺相保護(hù)單元用于關(guān)斷可控硅，使電動機(jī)斷電，保護(hù)電動機(jī)；開機(jī)關(guān)機(jī)軟停車單元用于電動機(jī)停車功能的恒流斜坡軟停車。
[0018]具體應(yīng)用實(shí)例如下:
U2KC-560型溝滾機(jī)，電機(jī)為Y315-6-90KW，測試結(jié)果:各運(yùn)行一小時，用“佳蘇”有功電量為58度，不用為76度，有功節(jié)電率:(76-58) +76=25.28 %，電流下降率為14.5%。
[0019]2、在油田抽油機(jī)上通過測試，最低節(jié)電率為20.49%，最高為28.23%平均為23.86%，可提高整個系統(tǒng)效率5%以上，經(jīng)濟(jì)效益明顯，三個月即可收回全部投資。
[0020]3、在石材切割機(jī)上應(yīng)用，配套電機(jī)為22KW，不用節(jié)電器每小時耗電15.5度，用節(jié)電器每小時耗電13.1度，每小時節(jié)電2.4度，全年節(jié)電33*20*2.4=14400度。
[0021]本發(fā)明具有如下特點(diǎn):
1、恒流軟啟動。所述節(jié)電器中的軟啟動單元將啟動電流控制在額定電流的1-2.5倍，并持續(xù)可調(diào)，減少沖擊電流對電機(jī)、設(shè)備及電網(wǎng)造成的損害，改善系統(tǒng)穩(wěn)定性，適用于不同工礦條件下的電機(jī)啟動，完全可以取代傳統(tǒng)的電機(jī)啟動設(shè)備，節(jié)約大量的有色金屬。
[0022]2、高效節(jié)能。由于本節(jié)電器設(shè)有波形閉環(huán)自動跟蹤控制系統(tǒng)，在電機(jī)整個運(yùn)行過程中，節(jié)電器能根據(jù)電機(jī)負(fù)載的大小變化，連續(xù)的調(diào)節(jié)電機(jī)的輸入電壓，強(qiáng)制降低電機(jī)電源，保證電機(jī)始終工作在最高效率狀態(tài)，其電機(jī)電壓可以自動跟蹤調(diào)節(jié)范圍120V-380V，電機(jī)空載時的功率因數(shù)>0.92。
[0023]3、全方位保護(hù)。本節(jié)電器能對電機(jī)缺相、過載、過熱、欠壓等進(jìn)行自動高精度的保護(hù)，缺相保護(hù)包括對電機(jī)進(jìn)行缺相啟動保護(hù)；過載保護(hù)包括過載延時保護(hù)，延時時間連續(xù)可調(diào)，避免誤保護(hù)；過熱保護(hù)包括對電機(jī)、軸承和相關(guān)機(jī)械進(jìn)行多點(diǎn)保護(hù)，各種保護(hù)均具有自鎖功能。
[0024]4、功能完善。節(jié)電器具有故障診斷、軟停車、抗沖擊符合、無觸點(diǎn)配電等功能。在工作過程中遇有過載、缺相、供電異常、模塊觸發(fā)異常等情況時，均有相應(yīng)的LED指示，讓使用者一目了然。還均有抗沖擊負(fù)荷功能，當(dāng)電機(jī)遇有沖擊負(fù)荷時，節(jié)電器可在瞬間將電機(jī)電壓調(diào)整到380V避免堵轉(zhuǎn)。沖擊負(fù)荷過后節(jié)電器自動回到原來的節(jié)電狀態(tài)，節(jié)電器無觸點(diǎn)、無電弧、壽命長、免維護(hù)、安全可靠，同時還具有體積小、重量輕、調(diào)試安裝方便等一系列優(yōu)點(diǎn)。
【權(quán)利要求】
1.一種智能三相電動機(jī)高效節(jié)電器，其特征在于:所述節(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(hù)單元、缺相保護(hù)單元、開機(jī)關(guān)機(jī)軟停車單元和啟動運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換單元，調(diào)功單元的輸出端經(jīng)第二電流取樣單元與電動機(jī)連接，調(diào)功單元的采樣端分別與電壓取樣單元和第一電流取樣單元連接，所述電壓取樣單元的輸出端分為兩路，其中一路依次經(jīng)檢零單元和鋸齒波形成單元與調(diào)功信號合成單元的信號輸入端連接，另一路與鑒相單元的輸入端連接；第一電流取樣單元的輸出端與鑒相單元的輸入端連接；第二電流取樣模塊的采樣輸出端分別與軟啟動單元、過載保護(hù)單元和缺相保護(hù)單元的輸入端連接，軟啟動單元的輸出端經(jīng)啟動運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換單元與調(diào)功信號合成單元的輸入端連接；過載保護(hù)單元、缺相保護(hù)單元和開機(jī)關(guān)機(jī)軟停車單元的輸出端與調(diào)功信號合成單元的輸出端連接；調(diào)功信號合成單元的輸出端與切換開關(guān)連接，切換開關(guān)還分別與方波振蕩器以及調(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動機(jī)負(fù)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)功單元用于完成電動機(jī)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到2.5倍，并連續(xù)可調(diào)；過載保護(hù)單元和缺相保護(hù)單元用于關(guān)斷可控硅，使電動機(jī)斷電，保護(hù)電動機(jī)；開機(jī)關(guān)機(jī)軟停車單元用于電動機(jī)停車功能的恒流斜坡軟停車。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能三相電動機(jī)高效節(jié)電器，其特征在于:所述方波振蕩器的頻率為6KHz。
【文檔編號】H02P23/00GK104184384SQ201410447409
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月3日
【發(fā)明者】劉海闊, 柴云鶴, 霍志坤 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)河北省電力公司, 國網(wǎng)河北省電力公司邢臺供電分公司, 國網(wǎng)河北清河縣供電公司