CN107302331A - 电流触发式电动机节电器 - Google Patents

Abstract

一种电流触发式电动机节电器，其包括串接在单相电动机MD供电回路中的双向可控硅SCR、触发双向可控硅导通的触发电路，所述的触发电路包括电流互感器LH、三极管T1、光耦GE1；电流互感器将单相电动机的电流Ia转换为对应的电压，该电压经整流后形成全波信号电压Ui，其波形与一基准电压Ug进行比较，当波形低于基准电压时，产生触发双向可控硅的脉冲信号，当电动机的功率因数降低时，使可控硅的导通角减小，单相电动机的端电压降低，单相电动机的功率因数上升，其节电效果可达20%。电流互感器提供同步信号和触发电路的电源，省去了传统的相位检测电路，使得节电器的电子线路结构大大减化。

Description

电流触发式电动机节电器

技术领域

本发明涉及一种电动机节电器，其通过调节电动机的端电压，达到节电的目的，可与小功率单相电动机配套使用。

背景技术

现有的电动机节电器其结构一般包括可控硅、相位检测电路、比较电路、触发电路以及工作电源，其中相位检测电路用来检测供电电压与电动机电流之间的相位，相位检测电路包括电流互感器、降压变压器以及一些电子元件；比较电路将相位信号与一设定值进行比较，触发电路根据比较结果输出触发可控硅的触发信号，工作电源要另外设置，为比较电路、触发电路提供工作电压。这类节电器的结构比较复杂，生产成本高，不利于推广。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种电流触发式电动机节电器，其结构简单，使用的电子元件少，并具有较好的节电效果。

本发明的技术方案是，一种电流触发式电动机节电器，其包括串接在单相电动机MD供电回路中的双向可控硅SCR、触发双向可控硅导通的触发电路以及启动触发电路工作的启动电路，其特征是，所述的触发电路包括电流互感器LH、三极管T1、光耦GE1，电流互感器LH的初级线圈串接在电动机的供电回路中，电流互感器LH的次级线圈与一桥式整流器QL1的输入端连接，桥式整流器QL1的输出端的负极接地，桥式整流器QL1的输出端的正极通过电阻R1接地，桥式整流器QL1的输出端的正极接三极管T1的基极，三极管T1的发射极接电位器W1的滑臂，电位器W1的一端接工作电源的输出端，电位器W1的另一端接地，三极管T1的集电极通过一限流电路接光耦GE1的发光二极管的阳极，光耦GE1的发光二极管的阴极接地，光耦GE1的光电可控硅的一端通过电阻R3接双向可控硅SCR的阳极，光电可控硅的另一端接双向可控硅SCR的控制极；

二极管D1的阳极与全波整流器QL1输出端的正极连接，二极管D1的阴极通过电容C1接地，二极管D1的阴极与电容C1之间的连接点为工作电源的输出端。

本发明的特点是，电流互感器将单相电动机的电流Ia转换为对应的电压，该电压经整流电路整流后形成全波信号电压Ui，其波形的下降沿与一基准电压Ug进行比较，当下降沿低于基准电压时，产生触发双向可控硅的脉冲信号，当电动机的功率因数降低时，电动机的电流会更滞后，触发可控硅的脉冲信号也会滞后产生，使可控硅的导通角减小，单相电动机的端电压降低，单相电动机的功率因数上升。另外在全波信号电压Ui的后级再设有滤波电路，作为触发电路的工作电源。本发明利用电流互感器提供同步信号和触发电路的电源，省去了传统的相位检测电路，使得节电器的电子线路结构大大减化，节电器线路的高压部分与低压部分通过耦合传递信号无直接的电连接，在调试低压部分时，避免操作工触电。

附图说明

图1为本发明的电气原理图。

图2为额定负荷时，图1中各相关点的波形图。

图3为小负荷时，图1中各相关点的波形图。

具体实施方式

现结合附图说明本发明的具体实施方式。

一种电流触发式电动机节电器，其包括串接在单相电动机MD供电回路中的双向可控硅SCR、触发双向可控硅导通的触发电路以及启动触发电路工作的启动电路。

所述的触发电路包括电流互感器LH、三极管T1、光耦GE1，电流互感器LH的初级线圈串接在电动机的供电回路中，电流互感器LH的次级线圈与一桥式整流器QL1的输入端连接，桥式整流器QL1的输出端的负极接地，桥式整流器QL1的输出端的正极通过电阻R1接地，桥式整流器QL1的输出端的正极接三极管T1的基极，三极管T1的发射极接电位器W1的滑臂，电位器W1的一端接工作电源的输出端，电位器W1的另一端接地，三极管T1的集电极通过一限流电路接光耦GE1的发光二极管的阳极，光耦GE1的发光二极管的阴极接地，光耦GE1的光电可控硅的一端通过电阻R6接双向可控硅SCR的阳极，光电可控硅的另一端接双向可控硅SCR的控制极。

工作电源电路包括二极管D1、电容C1，二极管D1的阳极与全波整流器QL1输出端的正极连接，二极管D1的阴极通过电容C1接地，二极管D1的阴极与电容C1之间的连接点为工作电源的输出端。这样可简化节电器的工作电源电路结构。

当单相电动机在额定负载状态运行时，工作电源输出的电压VDD可为9V、12V或15V，优选为12V。工作电源输出的电压的等级由电流互感器线圈的匝数比决定。

光耦GE1的型号为TLP160G或TLP525G。

三极管T1可为PNP型的硅三极管，为提高形成脉冲的灵敏度可选择PNP型的锗三极管，因为锗三极管的基极电压Ube仅为硅三极管的1/2。

电位器W1对工作电源输出的电压VDD进行分压形成基准电压Ug，基准电压Ug施加在三极管T1的发射极，基准电压Ug的波形为直线如图2中曲线3所示，三极管T1基极上的波形为全波整流波形如图2中曲线4所示，当全波整流波形的下降沿或上升沿高于基准电压Ug时，三极管T1导通截止；当全波整流波形的下降沿或上升沿低于于基准电压Ug时，三极管T1导通，三极管T1的集电极电流形成触发脉冲T如图2中曲线5所示。

三极管T1的集电极电流通过光耦GE1的发光二极管，光耦GE1的光电可控硅导通触发双向可控硅SCR，双向可控硅SCR的导通区域如图2中曲线6所示。

所述的限流电路为一电阻R2，电阻R2的一端接三极管T1的集电极，电阻R2的另一端接光耦GE1的发光二极管的阳极，电阻起限流作用，以保护发光二极管，所述的电阻R2如图1中的虚线部分所示。

作为一种改进，所述的限流电路由电位器W2和稳压管DW1组成，电位器W2的一端接三极管T1的集电极，电位器W2的另一端接光耦GE1的发光二极管的阳极，电位器W2的滑臂接稳压管DW1的阴极，稳压管DW1的阳极接地。当工作电源输出的电压VDD在一定范围内，电位器W2起限流作用与电阻R2的作用相同，当工作电源输出的电压VDD高于一定值时，稳压管DW1起分流作用，调节电位器W2可改变分流比，这样可更好的对发光二极管进行保护。

触发脉冲T的宽度与基准电压Ug相关，基准电压Ug越高触发脉冲T的宽度越宽，调节电位器W1可调节基准电压Ug，使单相电动机在额定负载运行时双向可控硅SCR的导通角接近180度。

单相电动机在额定负载运行时，市电的电压u波形如图2中曲线1所示、单相电动机电流波形如图2中曲线2所示，双向可控硅SCR的导通角接近180度如图2中曲线6所示。

单相电动机在小负荷运行过程中，功率因数下降，单相电动机的电流波形相对市电的电压u波形（如图3中曲线1所示）右移，触发脉冲T右移，可控硅的导通角减小（如图3中曲线6所示），单相电动机的端电压下降，单相电动机的励磁电流下降，功率因数上升。

所述的启动电路可为一按钮，按钮的两端与光耦GE1的光电可控硅两端并联（附图中未画出），当单相电动机接通市电后，按下按钮触发双向可控硅，单相电动机有电流，电流互感器感应出电压，松开按钮节电器进入正常工作状态。

作为一种改进所述的启动电路由可二极管D2和电容C2组成，二极管D2的阳极接光耦GE1的光电可控硅的一端，二极管D2的阴极通过电容C2接光耦GE1的光电可控硅的另一端；其启动原理是，在电动机通电瞬间，电容C2中有充电电流，该充电电流足以触发双向可控硅，由于二极管D2的反向电阻很大，可认为电容C2只能充电而不能放电，当电容C2充电结束后，启动电路中所能形成电流极小，无法再次触发双向可控硅，节电器的进入正常工作状态；充电时间常数与电阻R3的阻值和电容C2的电容量有关，充电时间常数大于10毫秒就能使节电器的进入正常工作状态。

本发明适用于1KW以下的电阻启动式或电容启动式单相电动机，其节电效果可达20%。另外使用的电子元件较少，降低故障率；节电器的体积可大大缩小，便于安装在电动机的接线盒内，可与电动机一体化。

Claims (3)

1.一种电流触发式电动机节电器，其包括串接在单相电动机MD供电回路中的双向可控硅SCR、触发双向可控硅导通的触发电路以及启动触发电路工作的启动电路，其特征是，所述的触发电路包括电流互感器LH、三极管T1、光耦GE1，电流互感器LH的初级线圈串接在电动机的供电回路中，电流互感器LH的次级线圈与一桥式整流器QL1的输入端连接，桥式整流器QL1的输出端的负极接地，桥式整流器QL1的输出端的正极通过电阻R1接地，桥式整流器QL1的输出端的正极接三极管T1的基极，三极管T1的发射极接电位器W1的滑臂，电位器W1的一端接工作电源的输出端，电位器W1的另一端接地，三极管T1的集电极通过一限流电路接光耦GE1的发光二极管的阳极，光耦GE1的发光二极管的阴极接地，光耦GE1的光电可控硅的一端通过电阻R3接双向可控硅SCR的阳极，光电可控硅的另一端接双向可控硅SCR的控制极；

二极管D1的阳极与全波整流器QL1输出端的正极连接，二极管D1的阴极通过电容C1接地，二极管D1的阴极与电容C1之间的连接点为工作电源的输出端；

光耦GE1的型号为TLP160G或TLP525G。

2.根据权利要求1所述的电流触发式电动机节电器，其特征是，所述的限流电路由电位器W2和稳压管DW1组成，电位器W2的一端接三极管T1的集电极，电位器W2的另一端接光耦GE1的发光二极管的阳极，电位器W2的滑臂接稳压管DW1的阴极，稳压管DW1的阳极接地。

3.根据权利要求1所述的电流触发式电动机节电器，其特征是，所述的启动电路由二极管D2和电容C2组成，二极管D2的阳极接光耦GE1的光电可控硅的一端，二极管D2的阴极通过电容C2接光耦GE1的光电可控硅的另一端。