CN107276485A - 一种三相电动机节电器 - Google Patents

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Abstract

一种三相电动机节电器，其包括检测电动机端电压与电流之间相位的相位检测电路、根据相位检测电路输出的相位信号自动调节双向可控硅导通角的延时触发电路，双向可控硅为三个分别串接在三相电动机的三个绕组与对应的三相市电之间；本发明的特点是，通过相位电压信号自动调节双向可控硅的导通角，使电动机运行时的功率因数保持在较高的范围，达到节能目的；检测电路检测的相位电压信号为全波，除了提高相位电压信号的强度外还能有效地抑制奇次谐波的干扰，能更有效地调整电动机的端电压。

Description

一种三相电动机节电器
技术领域
本发明涉及一种三相电动机节电器。
背景技术
三相电动机在运行过程中其带动的负载有大有小，当负载小时电动机的效率会降低，这是因为电动机的铁损与电源电压相关，当负载变小时铁损几乎没有下降，通过测量电动机的功率因数或端电压与电流之间的相位角可反映出电动机的效率。实践证明当负载小时适当地降低电动机端电压可降低铁损，使功率因数保持在最佳范围内，达到节电的目的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种三相电动机节电器，在负载变化时自动调节电动机的输入电压，使电动机的效率保持在最佳范围内。
本发明的技术方案是，一种三相电动机节电器，其包括检测电动机端电压与电流之间相位的相位检测电路、根据相位检测电路输出的相位信号自动调节双向可控硅导通角的延时触发电路，双向可控硅为三个分别串接在三相电动机的三个绕组与对应的三相市电之间；其特征是，所述的相位检测电路包括将市电变换为低压的变压器B1、电流互感器LH，变压器B1的初级线圈与电源的线电压UBC连接，电流互感器LH的初级线圈与电动机的a相绕组串联，变压器的次级线圈L2的一端接三极管Q1的集电极，变压器的次级线圈L2的另一端接三极管Q2的集电极，三极管Q1的发射极与三极管Q2的发射极连接，三极管Q1的发射极接电阻R1的一端，电阻R1的另一端接稳压管DW1的阴极，稳压管DW1的阳极接地，变压器的次级线圈L2的中心抽头接地，电流互感器LH的次级线圈与变换器B2的初级线圈连接，变换器B2的次级线圈的一端接三极管Q1的基极，变换器B2的次级线圈的另一端接三极管Q2的基极，三极管Q1的发射极通过电阻R2接变换器次级线圈的中心抽头，电阻R3的一端接稳压管DW1的阴极，电阻R3的另一端通过电容C3接地；电阻R3与电容C3的连接点为相位检测电路的输出端，输出平滑的相位电压信号。
本发明的特点是，通过相位电压信号自动调节双向可控硅的导通角，使电动机运行时的功率因数保持在较高的范围；检测电路检测的相位电压信号为全波，除了提高相位电压信号的强度外还能有效地抑制奇次谐波的干扰，能更有效地调整电动机的端电压。
附图说明
图1为本发明的电路原理图。
图2为图1中相位检测电路的波形图。
具体实施方式
现结合附图说明本发明的具体方式。
一种三相电动机节电器，其包括检测电动机端电压与电流之间相位的相位检测电路、根据相位检测电路输出的相位信号自动调节双向可控硅导通角的延时触发电路，双向可控硅为三个分别串接在三相电动机的三个绕组与对应的三相市电之间。
所述的相位检测电路包括将市电变换为低压的变压器B1、电流互感器LH，变压器B1的初级线圈与电源的线电压UBC连接，电流互感器LH的初级线圈与电动机的a相绕组串联，变压器的次级线圈L2的一端接三极管Q1的集电极，变压器的次级线圈L2的另一端接三极管Q2的集电极，三极管Q1的发射极与三极管Q2的发射极连接，三极管Q1的发射极接电阻R1的一端，电阻R1的另一端接稳压管DW1的阴极，稳压管DW1的阳极接地，变压器的次级线圈L2的中心抽头接地，电流互感器LH的次级线圈与变换器B2的初级线圈连接，变换器B2的次级线圈的一端接三极管Q1的基极，变换器B2的次级线圈的另一端接三极管Q2的基极，三极管Q1的发射极通过电阻R2接变换器次级线圈的中心抽头，电阻R3的一端接稳压管DW1的阴极，电阻R3的另一端通过电容C3接地。
在相位检测电路中，变换器B2将电流互感器LH输出的电流信号转换成控制三极管Q1和三极管Q2导通或截止的电压信号，当三极管Q1的集电极和基极对地电位均为正时或三极管Q2的集电极和基极对地电位均为正时，电阻R1上有电流通过，形成了对应于相位角的电压U’；图2中显示了功率因数=1即线电压UBC与相电流Ia之间相位角为90度时的波形以及对应于相位角的电压U’的波形，在实际中电动机的功率因数小于1.0，相电流Ia的波形要右移，功率因数越低电压U’越大；电压U’经电容C3滤波后为平滑的相位电压信号UD。
所述的延时触发电路由三个结构相同的第一延时单元、第二延时单元和第三延时单元以及一信号放大单元组成。
信号放大单元包括电位器W1、三极管Q3、电阻R4，电位器W1的一端接电阻R3与电容C3之间的连接点，电位器W1的另一端接地，电位器W1的滑臂接三极管Q3的基极，三极管Q3的集电极接稳压电源VDD，三极管Q3的发射极通过电阻R4接地，信号放大单元对相位电压信号UD进行功率放大，三极管Q3的发射极为信号放大单元的输出端；
第一延时单元包括全波整流器D1、光耦GE1、电阻R5、电阻R11、三极管Q4、电容C4、单结晶体管Q7、脉冲变压器M1，三极管Q4为PNP型三极管；其中全波整流器D1的输入端为第一延时单元的同步信号输入端，三极管Q4的基极为第一延时单元的控制端，脉冲变压器M1次级线圈为第一延时单元的输出端；全波整流器D1的输入端接线电压UAB，全波整流器D1输出端的正极接光耦GE1的发光二极管的阳极，光耦GE1的发光二极管的阴极通过电阻R5接全波整流器D1输出端的负极，光耦GE1的光电三极管的集电极接稳压电源VDD，光耦GE1的光电三极管的发射极通过电阻R11接三极管Q4的发射极，三极管Q4的集电极通过电容C4接地，三极管Q4的基极接三极管Q3的发射极，三极管Q4的集电极接单结晶体管Q7的发射极，单结晶体管Q7的第二基极通过电阻R8接电源VDD，单结晶体管Q7的第一基极通过脉冲变压器M1的初级线圈接地，脉冲变压器M1次级线圈的两端分别与第一双向可控硅SCR1的控制极G1和阴极T11连接。
第二延时单元包括全波整流器D2、光耦GE2、电阻R6、电阻R12、三极管Q5、电容C5、单结晶体管Q8、脉冲变压器M2；其中全波整流器D2的输入端为第二延时单元的同步信号输入端，三极管Q5的基极为第二延时单元的控制端，脉冲变压器M2次级线圈为第二延时单元的输出端；全波整流器D2的输入端接线电压UBC，三极管Q5的基极接三极管Q3的发射极，脉冲变压器M2次级线圈的两端分别与第二双向可控硅SCR2的控制极G2和阴极T12连接；
第三延时单元包括全波整流器D3、光耦GE3、电阻R7、电阻R13、三极管Q6、电容C6、单结晶体管Q9、脉冲变压器M3；其中全波整流器D3的输入端为第三延时单元的同步信号输入端，三极管Q6的基极为第三延时单元的控制端，脉冲变压器M3次级线圈为第三延时单元的输出端；波整流器D3的输入端接线电压UCA，三极管Q6的基极接三极管Q3的发射极，脉冲变压器M3次级线圈的两端分别与第三双向可控硅SCR3的控制极G3和阴极T13连接。
延时触发电路的工作原理（以第一延时单元为例）是，当全波整流器D1输出端出现上升波形时，光耦GE1的光电三极管导通，当全波整流器D1输出端的波形接近零点时，光耦GE1的光电三极管截止，光电三极管导通时，三极管Q4的发射极与电源VDD连通，三极管Q4通过电阻R11对电容C4恒流充电，电容C4上的电压升至一定值时，单结晶体管Q7导通并对电容C4放电，电容C4上的电压下降至一定值时单结晶体管Q7截止，如此循环形成振荡，脉冲变压器输出脉冲信号使双向可控硅导通，三极管Q4的基极受控于相位电压信号UD，当功率因数降低时，相位电压信号UD增大，三极管Q4的集电极电流减小，电容C4的充电速度变慢，双向可控硅的导通区域减小，电动机的端电压降低，功率因数上升，调节电位器W1可使功率因数保持在较高的范围内。
由于三个延时单元的工作电源为同一的稳压的电源VDD，因此三个延时单元的充电电流大小是一致的，这样双向可控硅的导通区域大小也一致，使得电动机的端电压能保证三相平衡。
电动机MD的绕组的接线方式为三角形接线，即电动机的a相绕组的一端通过电流互感器接第一双向可控硅SCR1的阴极T11，第一双向可控硅SCR1的阳极T21接A相电源，a相绕组的另一端接B相电源；电动机MD的b相绕组的一端接第二双向可控硅SCR2的阴极T12，第二双向可控硅SCR2的阳极T22接B相电源，b相绕组的另一端接C向电源；电动机MD的c相绕组的一端接第三双向可控硅SCR3的阴极T13，第二双向可控硅SCR2的阳极T23接C相电源，c相绕组的另一端接A向电源。
直流稳压电路为延时触发电路提高工作电源，直流稳压电路包括变压器B1的次级线圈L1、桥式整流器QL1、电容C1、电容C2、集成稳压块IC1，桥式整流器QL1的输入端与次级线圈L1连接，桥式整流器QL1的输出端的正极通过电容C1接地，桥式整流器QL1的输出端的负极接地，集成稳压块IC1的引脚1接桥式整流器QL1的输出端的正极，集成稳压块IC1的引脚2接地，集成稳压块IC1的引脚3通过电容C2接地，集成稳压块IC1的引脚3为直流稳压电路的输出端，集成稳压块IC1的型号为7812，其输出的电源VDD为12V。

Claims (2)

1.一种三相电动机节电器，其包括检测电动机端电压与电流之间相位的相位检测电路、根据相位检测电路输出的相位信号自动调节双向可控硅导通角的延时触发电路，双向可控硅为三个分别串接在三相电动机的三个绕组与对应的三相市电之间；其特征是，所述的相位检测电路包括将市电变换为低压的变压器B1、电流互感器LH，变压器B1的初级线圈与电源的线电压UBC连接，电流互感器LH的初级线圈与电动机的a相绕组串联，变压器的次级线圈L2的一端接三极管Q1的集电极，变压器的次级线圈L2的另一端接三极管Q2的集电极，三极管Q1的发射极与三极管Q2的发射极连接，三极管Q1的发射极接电阻R1的一端，电阻R1的另一端接稳压管DW1的阴极，稳压管DW1的阴极接地，变压器的次级线圈L2的中心抽头接地，电流互感器LH的次级线圈与变换器B2的初级线圈连接，变换器B2的次级线圈的一端接三极管Q1的基极，变换器B2的次级线圈的另一端接三极管Q2的基极，三极管Q1的发射极通过电阻R2接变换器次级线圈的中心抽头，电阻R3的一端接稳压管DW1的阴极，电阻R3的另一端通过电容C3接地；电阻R3与电容C3的连接点为相位检测电路的输出端，输出平滑的相位电压信号。
2.根据权利要求1所述的一种三相电动机节电器，其特征是，所述的延时触发电路由三个结构相同的第一延时单元、第二延时单元和第三延时单元以及一信号放大单元组成；
信号放大单元包括电位器W1、三极管Q3、电阻R4，电位器W1的一端接电阻R3与电容C3之间的连接点，电位器W1的另一端接地，电位器W1的滑臂接三极管Q3的基极，三极管Q3的集电极接稳压电源VDD，三极管Q3的发射极通过电阻R4接地，信号放大单元对相位电压信号UD进行功率放大，三极管Q3的发射极为信号放大单元的输出端；
第一延时单元包括全波整流器D1、光耦GE1、电阻R5、电阻R11、三极管Q4、电容C4、单结晶体管Q7、脉冲变压器M1；全波整流器D1的输入端接线电压UAB，全波整流器D1输出端的正极接光耦GE1的发光二极管的阳极，光耦GE1的发光二极管的阴极通过电阻R5接全波整流器D1输出端的负极，光耦GE1的光电三极管的集电极接稳压电源VDD，光耦GE1的光电三极管的发射极通过电阻R11接三极管Q4的发射极，三极管Q4的集电极通过电容C4接地，三极管Q4的基极接三极管Q3的发射极，三极管Q4的集电极接单结晶体管Q7的发射极，单结晶体管Q7的第二基极通过电阻R8接电源VDD，单结晶体管Q7的第一基极通过脉冲变压器M1的初级线圈接地，脉冲变压器M1次级线圈的两端分别与第一双向可控硅SCR1的控制极G1和阴极T11连接；
第二延时单元包括全波整流器D2、光耦GE2、电阻R6、电阻R12、三极管Q5、电容C5、单结晶体管Q8、脉冲变压器M2；全波整流器D2的输入端接线电压UBC，三极管Q5的基极接三极管Q3的发射极，脉冲变压器M2次级线圈的两端分别与第二双向可控硅SCR2的控制极G2和阴极T12连接；
第三延时单元包括全波整流器D3、光耦GE3、电阻R7、电阻R13、三极管Q6、电容C6、单结晶体管Q9、脉冲变压器M3；波整流器D3的输入端接线电压UCA，三极管Q6的基极接三极管Q3的发射极，脉冲变压器M3次级线圈的两端分别与第三双向可控硅SCR3的控制极G3和阴极T13连接。
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