本實用新型涉及一種接觸器節(jié)能電路。

背景技術：

隨著社會的不斷進步與科學技術的不斷發(fā)展，人們越來越關心我們賴以生存的地球，世界上大多數國家也充分認識到了環(huán)境對我們人類發(fā)展的重要性。各國都在采取積極有效的措施改善環(huán)境，減少污染。這其中最為重要也是最為緊迫的問題就是能源問題，要從根本上解決能源問題，除了尋找新的能源，節(jié)能是關鍵的也是目前最直接有效的重要措施，通過努力，人們在節(jié)能技術的研究和產品開發(fā)上都取得了巨大的成果。

節(jié)能是指加強用能管理，采用技術上可行，經濟上合理以及環(huán)境和社會可以承受的措施，減少從能源生產到消費各個環(huán)節(jié)中的損失和浪費，更加有效、合理地利用能源。其中，技術上可行是指在現有技術基礎上可以實現；經濟上合理就是要有一個合適的投入產出比；環(huán)境可以接受是指節(jié)能還要減少對環(huán)境的污染，其指標要達到環(huán)保要求；社會可以接受是指不影響正常的生產與生活水平的提高；有效就是要降低能源的損失與浪費。

在工業(yè)節(jié)能上，主要有變頻節(jié)能、補償節(jié)能和軟啟節(jié)能等幾種方式。

變頻節(jié)能具有一定的優(yōu)勢，變頻器可以軟啟動馬達，通過調頻調壓調電流的手段，在空輕載時能在維持轉速的同時減小電流，起到節(jié)能的作用，總體用在啟動頻繁的馬達上，節(jié)能效果比較明顯。變頻器主要包括控制電路、運算電路、檢測電路、控制信號的輸入輸出電路和驅動電路。一種主要的控制方式是開環(huán)控制，通過U/f控制亦即電壓與頻率成正比的控制方式，在改變電機電源頻率的同時改變電機電源的電壓，使電機磁通保持一定，在較寬的調速范圍內，電機的頻率和功率因素不下降。

變頻器節(jié)能主要表現在風機、水泵等應用上，并逐漸擴展到大多數的工業(yè)設備甚至家用電器。為了保證生產的可靠性，各種生產機械在設計配用動力驅動時，都留有一定的富余量。當電機不能在滿負荷下運行時，除達到動力驅動要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成電能的浪費。風機、泵類等設備傳統(tǒng)的調速方法是通過調節(jié)入口或出口的擋板、閥門開度來調節(jié)給風量和給水量，其輸入功率大，且大量的能源消耗在擋板、閥門的截流過程中。當使用變頻調速時，如果流量要求減小，通過降低泵或風機的轉速即可滿足要求。一般風機水泵類負載消耗能量和轉速的立方成正比，具體可以通過VarSuv節(jié)能計算器得出。一般經驗數值節(jié)能比例可以達到30‐50％左右。

在工業(yè)應用上，無功功率不但增加線損和設備的發(fā)熱，更主要的是功率因數的降低導致電網有功功率的降低，大量的無功電能消耗在線路當中，設備使用效率低下，浪費嚴重，使用變頻調速裝置后，由于變頻器內部濾波電容的作用，從而減少了無功損耗，增加了電網的有功功率。

電機硬啟動對電網造成嚴重的沖擊，而且還會對電網容量要求過高，啟動時產生的大電流和震動時對擋板和閥門的損害極大，對設備、管路的使用壽命極為不利。而使用變頻節(jié)能裝置后，利用變頻器的軟啟動功能將使啟動電流從零開始，最大值也不超過額定電流，減輕了對電網的沖擊和對供電容量的要求，延長了設備和閥門的使用壽命。節(jié)省了設備的維護費用。從理論上講，變頻器可以用在所有帶有電動機的機械設備中，電動機在啟動時，電流會比額定高5‐6倍的，不但會影響電機的使用壽命而且消耗較多的電量.系統(tǒng)在設計時在電機選型上會留有一定的余量，電機的速度是固定不變，但在實際使用過程中，有時要以較低或者較高的速度運行，因此進行變頻改造是非常有必要的。變頻器可實現電機軟啟動、補償功率因素、通過改變設備輸入電壓頻率達到節(jié)能調速的目的，而且能給設備提供過流、過壓、過載等保護功能。

然而，目前現有的節(jié)能技術和設備，還是存在進一步改進的空間，其系統(tǒng)或設備的復雜性、節(jié)能效率、節(jié)能成本以及對工業(yè)設備的運作特性支持和良好適應性，均存在不同程度的不足，需要進一步改進和提升。

技術實現要素：

鑒于以上情形，為了解決上述技術存在的問題，本實用新型提出一種接觸器節(jié)能電路，所述電路包括變頻器和工作電機,還包括設置在變頻器和工作電機之間的接觸器KM1，以及與變頻器并聯的接觸器KM2，所述KM2的第一連接端設置在變頻器和系統(tǒng)供電母線之間，所述KM2的第二連接端設置在接觸器KM1和工作電機之間；還包括節(jié)能控制器，所述節(jié)能控制器分別與變頻器、接觸器KM1和KM2連接。

根據本實用新型的接觸器節(jié)能電路，運行時首先設定負載切換值A，然后對系統(tǒng)供電母線供電，接通電路，對變頻器進行軟啟動，變頻器輸出電流驅動工作電機；同時，節(jié)能控制器檢測實時負載狀態(tài)，負載檢測系統(tǒng)檢測控制器輸出的負載信號值B；比較負載切換值A與負載信號值B；若負載切換值A大于負載信號值B，保持接觸器KM1閉合，變頻器驅動工作電機；若負載信號值B大于負載切換值A，接觸器KM1斷開，接觸器KM2閉合，三相電源與工作電機直接連接并驅動。

根據本實用新型的接觸器節(jié)能電路，所述電機額定功率大于所述變頻器額定功率。

可選地，所述變頻器控制電路包括運算電路和檢測電路，所述運算電路設置兩個V/f算法模型，第一算法模型包括變量V1和f1，第二算法模型包括變量V2和f2。所述變頻器控制電路通過第一算法模型或第二算法模型來計算電機負載變化時最佳的電機勵磁；若負載切換值A大于負載信號值B，變頻器控制電路中用第二算法模型來計算電機負載變化時最佳的電機勵磁，并對負載加以補償，輸出所需頻率和電壓的逆變電源；若負載信號值B大于負載切換值A，變頻器控制電路中用第一算法模型來計算電機負載變化時最佳的電機勵磁，并對負載加以補償，輸出所需頻率和電壓的逆變電源。

優(yōu)選地，所述負載檢測系統(tǒng)設置在節(jié)能控制器內，并作為節(jié)能控制器的組成模塊通過節(jié)能控制器的連接端和負載切換系統(tǒng)連接。

在采取本實用新型提出的技術后，根據本實用新型實施例的接觸器節(jié)能電路，通過設置在變頻器和工作電機之間的接觸器KM1，以及與變頻器并聯的接觸器KM2，工作電機所需的電流可以由變頻器提供，也可以通過與變頻器并聯的接觸器KM2提供，工作電機的額定功率大于變頻器的額定功率，降低了現有技術中對變頻器的選配要求，可以采用較小的變頻器來支持較大的電機，尤其適用于間隙性工作的設備，在輕載(空載)時可以以節(jié)能模式運行，在重載(工作)時可以使工作電機全功率運行，滿足設備的動力需求。在降低節(jié)能成本的同時提高了節(jié)能效率，能夠很好地支持工業(yè)設備的運作特性，具有良好的適應性。

附圖說明

圖1示出了本實用新型實施例一節(jié)能控制電路的示意圖

圖2示出了本實用新型實施例一節(jié)能控制電路的控制方法步驟

圖3示出了本實用新型實施例二節(jié)能控制方法的連接示意圖

圖4示出了本實用新型實施例二節(jié)能控制方法的控制方法步驟

圖5示出了本實用新型實施例二節(jié)能控制方法的算法模型示意圖

圖6示出了本實用新型實施例三同步饋電節(jié)能電路的示意圖

圖7示出了本實用新型實施例三同步饋電節(jié)能電路的控制方法步驟

圖8示出了本實用新型實施例四接觸器節(jié)能電路的示意圖

圖9示出了本實用新型實施例四接觸器節(jié)能電路的控制方法步驟

圖10示出了本實用新型實施例五可控硅節(jié)能電路的示意圖

圖11示出了本實用新型實施例五可控硅節(jié)能電路的控制方法步驟

具體實施方式

下面將參照附圖對本實用新型的各個優(yōu)選的實施方式進行描述。提供以下參照附圖的描述，以幫助對由權利要求及其等價物所限定的本實用新型的示例實施方式的理解。其包括幫助理解的各種具體細節(jié)，但它們只能被看作是示例性的。因此，本領域技術人員將認識到，可對這里描述的實施方式進行各種改變和修改，而不脫離本實用新型的范圍和精神。而且，為了使說明書更加清楚簡潔，將省略對本領域熟知功能和構造的詳細描述。

如圖1所示，作為本實用新型的實施例一，一種節(jié)能控制電路，具有輕載運行回路1和重載運行回路2，所述輕載運行回路1包括變頻器VVVF和節(jié)能控制器11，所述重載運行回路2與所述輕載運行回路1并行連接，并共同串接于系統(tǒng)供電母線L1/L2/L3與工作電機M之間，所述節(jié)能控制器11與變頻器VVVF連接，在所述輕載運行回路1和重載運行回路2與電路母線L1/L2/L3之間設置負載切換系統(tǒng)3，所述節(jié)能控制器11與負載切換系統(tǒng)3連接。在系統(tǒng)供電母線L1/L2/L3與負載切換系統(tǒng)3之間設有空氣開關QS和總開關KM，在變頻器VVVF和工作電機M之間設有控制開關KM1。

在根據本實用新型實施例一的節(jié)能控制電路中，還包括負載檢測系統(tǒng)4，所述負載檢測系統(tǒng)4分別與節(jié)能控制器11和負載切換系統(tǒng)3連接。

尤其重要的是，所述工作電機M的額定功率大于所述變頻器VVVF的額定功率，降低了對變頻器的選配要求，可以采用較小的變頻器來支持較大的電機，滿足設備運行需求的同時，節(jié)省了設備成本。

如圖2所示，根據本實用新型實施例一的節(jié)能控制電路，步驟S1在節(jié)能控制器11中預先設定負載切換值A，步驟S2再對系統(tǒng)供電母線L1/L2/L3供電，接通輕載運行回路1，接著在步驟S3對變頻器VVVF進行軟啟動，步驟S4中變頻器VVVF輸出電流驅動工作電機M。在設備運行過程中，根據設備不同工作模式的要求和實時負載情況，負載切換系統(tǒng)3根據節(jié)能控制器11的指令在輕載運行回路1和重載運行回路2之間切換，分別由輕載運行回路1或重載運行回路2驅動工作電機M。

根據本實用新型實施例一的節(jié)能控制電路中，所述的負載切換系統(tǒng)3根據節(jié)能控制器11的指令在輕載運行回路1和重載運行回路2之間進行切換的方法包括：在步驟S5中節(jié)能控制器11檢測實時負載狀態(tài)，步驟S6負載檢測系統(tǒng)4檢測節(jié)能控制器11輸出的負載信號值B，接著在步驟S7比較負載切換值A與負載信號值B，根據步驟S7的比較結構，若負載信號值B大于負載切換值A，則在步驟S8中啟動負載切換系統(tǒng)3，此時系統(tǒng)執(zhí)行步驟S9，斷開輕載運行回路1，并接通重載運行回路2。

在采取本實用新型提出的技術后，根據本實用新型實施例一的節(jié)能控制電路，采用了兩種不同負載情況下的運行回路，工作電機的額定功率大于變頻器的額定功率，降低了現有技術中對變頻器的選配要求，可以采用較小的變頻器來支持較大的電機，尤其適用于間隙性工作的設備，在輕載(空載)時可以以節(jié)能模式運行，在重載(工作)時可以使工作電機全功率運行，滿足設備的動力需求。在降低節(jié)能成本的同時提高了節(jié)能效率，能夠很好地支持工業(yè)設備的運作特性，具有良好的適應性。

圖3所示為本實用新型實施例二的一種節(jié)能控制方法的連接示意圖，如圖所示，系統(tǒng)供電母線L1/L2/L3經過空氣開關QS和總開關KM與變頻器VVVF連接，變頻器VVVF經過切換開關KM1與工作電機M連接，同時設置節(jié)能控制器11和負載檢測系統(tǒng)4，節(jié)能控制器11和負載檢測系統(tǒng)4相互連接并分別與變頻器VVVF連接。

如圖4所示，作為本實用新型實施例二的一種節(jié)能控制方法，包括如下步驟：步驟S1，在節(jié)能控制器11中設定負載切換值A，用于在預先設定的功率負載情況下進行系統(tǒng)切換以實現節(jié)能；步驟S2對系統(tǒng)供電母線L1/L2/L3供電，步驟S3對變頻器VVVF進行軟啟動，步驟S4變頻器VVVF輸出電流驅動工作電機M。在步驟S5中，節(jié)能控制器11檢測實時負載狀態(tài)，接著進行步驟S6，負載檢測系統(tǒng)4檢測節(jié)能控制器11輸出的負載信號值B，步驟S7中節(jié)能控制器11比較負載切換值A與負載信號值B，負載檢測系統(tǒng)4根據比較結果向變頻器VVVF的控制電路發(fā)出控制信號，所述變頻器VVVF的控制電路通過第一算法模型或第二算法模型來計算電機負載變化時最佳的電機勵磁；若負載切換值A大于負載信號值B，在步驟S8’中，變頻器VVVF的控制電路中用第二算法模型來計算電機負載變化時最佳的電機勵磁，對負載加以補償，并執(zhí)行步驟S9’，輸出所需較低電壓和頻率的逆變電源以驅動工作電機M；若負載信號值B大于負載切換值A，則執(zhí)行步驟S8，變頻器VVVF的控制電路中用第一算法模型來計算電機負載變化時最佳的電機勵磁，并對負載加以補償，然后執(zhí)行步驟S9，輸出所需較高電壓和頻率的逆變電源以驅動工作電機M。

所述變頻器控制VVVF的電路包括運算電路和檢測電路，如圖5所示，所述運算電路設置有兩個V/f算法模型，第一算法模型包括變量V1和f1，第二算法模型包括變量V2和f2。所述變量V1的值大于變量V2的值，所述工作電機M額定功率大于所述變頻器VVVF的額定功率。

作為本實用新型實施例二的節(jié)能控制方法，所述變量V1的值為380V，所述變量V2的值為200V。

作為本實用新型實施例二的節(jié)能控制方法，所述變量f1和f2的值為50HZ。

在采取本實用新型提出的技術后，根據本實用新型實施例二的節(jié)能控制方法，針對變頻器的算法采用了兩種不同負載情況下的算法模型，工作電機的額定功率大于變頻器的額定功率，降低了現有技術中對變頻器的選配要求，可以采用較小的變頻器來支持較大的電機，尤其適用于間隙性工作的設備，在輕載(空載)時可以以節(jié)能模式運行，在重載(工作)時可以使工作電機全功率運行，滿足設備的動力需求。在降低節(jié)能成本的同時提高了節(jié)能效率，能夠很好地支持工業(yè)設備的運作特性，具有良好的適應性。

如圖6所示，作為本實用新型實施例三的一種同步饋電節(jié)能電路，所述電路包括變頻器VVVF和工作電機M，系統(tǒng)供電母線L1/L2/L3經過空氣開關QS和總開關KM與變頻器VVVF連接，變頻器VVVF經過切換開關KM1與工作電機M連接，同時設置節(jié)能控制器11和外部切換端子XT，所述節(jié)能控制器11分別與外部切換端子XT和變頻器VVVF連接。所述外部切換端子XT的第一連接端設置在變頻器VVVF和系統(tǒng)供電母線L1/L2/L3之間，所述外部切換端子XT的第二連接端設置在切換開關KM1和工作電機M之間。

如圖7所示，本同步饋電節(jié)能電路運行時，首先執(zhí)行步驟S1在節(jié)能控制器11中設定負載切換值A，隨后步驟S2對系統(tǒng)供電母線L1/L2/L3供電，接通電路，步驟S3對變頻器VVVF進行軟啟動，并執(zhí)行步驟S4，變頻器VVVF輸出電流驅動工作電機M；在運行過程中，執(zhí)行步驟S5，節(jié)能控制器11檢測實時負載狀態(tài)，以及步驟S6，設置在節(jié)能控制器11中的負載檢測系統(tǒng)檢測節(jié)能控制器11輸出的負載信號值B；在步驟S7中，節(jié)能控制器11比較負載切換值A與負載信號值B；若步驟S8’發(fā)現負載切換值A大于負載信號值B，則執(zhí)行步驟S9’，保持變頻器VVVF驅動；若步驟S8發(fā)現負載信號值B大于負載切換值A，則啟動外部切換端子XT，執(zhí)行步驟S9，通過同步饋電直接由三相電源給工作電機M供電。

進一步地，所述外部切換端子XT啟動時，切換所述變頻器的電流為零。

更進一步地，所述通過同步饋電直接由三相電源給工作電機M供電時的電流相位與變頻器VVVF驅動時的電流相位相同。

根據本實用新型提出的同步饋電節(jié)能電路，所述工作電機M額定功率大于所述變頻器VVVF額定功率。

在采取本實用新型提出的技術后，根據本實用新型實施例三的同步饋電節(jié)能電路，通過設置外部切換端子XT，工作電機所需的電流可以由變頻器提供，也可以通過同步饋電直接由三相電源提供，工作電機的額定功率大于變頻器的額定功率，降低了現有技術中對變頻器的選配要求，可以采用較小的變頻器來支持較大的電機，尤其適用于間隙性工作的設備，在輕載(空載)時可以以節(jié)能模式運行，在重載(工作)時可以使工作電機全功率運行，滿足設備的動力需求。在降低節(jié)能成本的同時提高了節(jié)能效率，能夠很好地支持工業(yè)設備的運作特性，具有良好的適應性。

圖8所示為根據本實用新型內容的實施例四的一種接觸器節(jié)能電路，所述電路包括變頻器VVVF和工作電機M,系統(tǒng)供電母線L1/L2/L3經過空氣開關QS和總開關KM與變頻器VVVF連接，變頻器VVVF與工作電機M連接。還包括設置在變頻器VVVF和工作電機M之間的接觸器KM1，以及與變頻器VVVF并聯的接觸器KM2，所述KM2的第一連接端設置在變頻器VVVF和系統(tǒng)供電母線L1/L2/L3之間，所述KM2的第二連接端設置在接觸器KM1和工作電機M之間；還包括節(jié)能控制器11，所述節(jié)能控制器11分別與變頻器VVVF、接觸器KM1和KM2連接。

如圖9所示，根據本實用新型實施例四的接觸器節(jié)能電路，運行時首先執(zhí)行步驟S1在節(jié)能控制器11中設定負載切換值A，然后步驟S2對系統(tǒng)供電母線L1/L2/L3供電，接通電路，步驟S3對變頻器VVVF進行軟啟動，接著在步驟S4中變頻器VVVF輸出電流驅動工作電機M；同時，在步驟S5中節(jié)能控制器11檢測實時負載狀態(tài)，并執(zhí)行步驟S6，設置在節(jié)能控制器11中的負載檢測系統(tǒng)檢測節(jié)能控制器11輸出的負載信號值B；在步驟S7中，節(jié)能控制器11比較負載切換值A與負載信號值B；若負載切換值A大于負載信號值B，執(zhí)行步驟S8’，保持接觸器KM1閉合，步驟S9’中通過變頻器VVVF驅動工作電機M；若負載信號值B大于負載切換值A，執(zhí)行步驟S8，接觸器KM1斷開，接觸器KM2閉合，步驟S9中三相電源與工作電機M直接連接并驅動工作電機M。

根據本實用新型的接觸器節(jié)能電路，所述工作電機M額定功率大于所述變頻器VVVF的額定功率。

在采取本實用新型提出的技術后，根據本實用新型實施例四的接觸器節(jié)能電路，通過設置在變頻器和工作電機之間的接觸器KM1，以及與變頻器并聯的接觸器KM2，工作電機所需的電流可以由變頻器提供，也可以通過與變頻器并聯的接觸器KM2提供，工作電機的額定功率大于變頻器的額定功率，降低了現有技術中對變頻器的選配要求，可以采用較小的變頻器來支持較大的電機，尤其適用于間隙性工作的設備，在輕載(空載)時可以以節(jié)能模式運行，在重載(工作)時可以使工作電機全功率運行，滿足設備的動力需求。在降低節(jié)能成本的同時提高了節(jié)能效率，能夠很好地支持工業(yè)設備的運作特性，具有良好的適應性。

圖10所示為本實用新型的實施例五，一種可控硅節(jié)能電路，所述電路包括變頻器VVVF和工作電機M，系統(tǒng)供電母線L經過空氣開關QS和總開關KM與變頻器VVVF連接，變頻器VVVF與工作電機M連接。還包括設置在變頻器VVVF和工作電機M之間的接觸器KM1，以及與變頻器VVVF并聯的可控硅整流元件KS，所述可控硅整流元件KS的第一連接端設置在變頻器VVVF和系統(tǒng)供電母線L之間，所述可控硅整流元件KS的第二連接端設置在接觸器KM1和工作電機M之間；還包括節(jié)能控制器11，所述可控硅整流元件KS的控制端G與節(jié)能控制器11連接，所述節(jié)能控制器11還分別與接觸器KM1和變頻器VVVF連接。

如圖11所示，根據本實用新型的可控硅節(jié)能電路，運行時首先執(zhí)行步驟S1，在節(jié)能控制器11中設定負載切換值A，然后步驟S2對系統(tǒng)供電母線L供電，接通電路，步驟S3對變頻器VVVF進行軟啟動，步驟S4變頻器VVVF輸出電流驅動工作電機M；同時在步驟S5中，節(jié)能控制器11檢測實時負載狀態(tài)，步驟S6時設置在節(jié)能控制器11中的負載檢測系統(tǒng)檢測節(jié)能控制器11輸出的負載信號值B；接著執(zhí)行步驟S7，節(jié)能控制器11比較負載切換值A與負載信號值B；若負載切換值A大于負載信號值B，執(zhí)行步驟S8’，保持接觸器KM1閉合，接著執(zhí)行步驟S9’，變頻器VVVF驅動工作電機M；若負載信號值B大于負載切換值A，執(zhí)行步驟S8，接觸器KM1斷開，可控硅整流元件KS導通，接著執(zhí)行步驟S9，三相電源與工作電機M直接連接并驅動工作電機M。

根據本實用新型的可控硅節(jié)能電路，優(yōu)選地，所述的可控硅整流元件KS為雙向可控硅整流元件。

根據本實用新型的可控硅節(jié)能電路，所述工作電機M額定功率大于所述變頻器VVVF的額定功率。

在采取本實用新型提出的技術后，根據本實用新型實施例五的可控硅節(jié)能電路，通過設置與變頻器并聯的可控硅整流元件，工作電機所需的電流可以由變頻器提供，也可以通過與變頻器并聯的可控硅整流元件提供，工作電機的額定功率大于變頻器的額定功率，降低了現有技術中對變頻器的選配要求，可以采用較小的變頻器來支持較大的電機，尤其適用于間隙性工作的設備，在輕載(空載)時可以以節(jié)能模式運行，在重載(工作)時可以使工作電機全功率運行，滿足設備的動力需求。在降低節(jié)能成本的同時提高了節(jié)能效率，能夠很好地支持工業(yè)設備的運作特性，具有良好的適應性。

以上對本實用新型進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本實用新型的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本實用新型的限制。

通過以上的實施方式的描述，本領域的技術人員可以清楚地了解到本實用新型可實施。當然，以上所列的情況僅為示例，本實用新型并不僅限于此。本領域的技術人員應該理解，根據本實用新型技術方案的其他變形或簡化，都可以適當地應用于本實用新型，并且應該包括在本實用新型的范圍內。