CN107370437A - 移相式电动机节电器 - Google Patents

Abstract

一种移相式电动机节电器，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，电流互感器将电动机的电流Ia转换为对应的电压，整流电路整流后得到全波电压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，使双向可控硅的导通角减小，电动机的端电压降低，电动机的功率因数上升，节电可达20%。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。

Description

移相式电动机节电器

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双向可控硅、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双向可控硅的触发信号，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，提供一种移相式电动机节电器，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，一种移相式电动机节电器，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，其特征是，所述的触发电路包括电流互感器LH、时基集成电路IC1、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R2接地，桥式整流器QL1的输出端的正极接时基集成电路IC1的引脚2和引脚6，时基集成电路IC1的引脚5通过电容C2接地，时基集成电路IC1的引脚4和引脚8接工作电源的输出端，时基集成电路IC1的引脚1接地，时基集成电路IC1的引脚7通过电阻R1接工作电源的输出端，时基集成电路IC1的引脚7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得到全波电压Ui，其波形的下降沿与时基集成电路IC1中的基准电压进行比较，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，触发双向可控硅的脉冲信号也会滞后产生，使双向可控硅的导通角减小，电动机的端电压降低，电动机的功率因数上升。另外在电压Ui整流电路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。

一种移相式电动机节电器，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、时基集成电路IC1、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R2接地，桥式整流器QL1的输出端的正极接时基集成电路IC1的引脚2和引脚6，时基集成电路IC1的引脚5通过电容C2接地，时基集成电路IC1的引脚4和引脚8接工作电源的输出端，时基集成电路IC1的引脚1接地，时基集成电路IC1的引脚7通过电阻R1接工作电源的输出端，时基集成电路IC1的引脚7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，工作电源的输出的电压值用VDD表示。当电动机在额定电流状态下运行时，工作电源输出的电压可在9V、12V、15V中选择，工作电源输出的电压由电流互感器线圈的匝数比确定。

所述的光耦GE1的型号为TLP160G或TLP525G。

所述的时基集成电路IC1的型号为NE5555或5G1555，其引脚8和引脚1为电源输入端，其引脚7为时基集成电路中的三极管的集电极，时基集成电路中的三极管的发射极接地，引脚7状态的变化与引脚2、引脚6上的电压有关，其真值表如下：

引脚2（S）	引脚6（R）	引脚7
			≤1/3VDD	*	截止
≥2/3VDD	≥2/3VDD	导通

真值表中VDD为工作电源输出的电压，*为任意电压值。

全波整流器QL1输出的全波电压信号Ui输入给时基集成电路IC1的引脚2和引脚6，当全波电压信号Ui的电压（按正弦波的正半周规律变化如图2中曲线4所示）低于1/3VDD（图2中直线3’）时，时基集成电路IC1的引脚7截止，当全波电压信号Ui的电压高于2/3VDD（图2中直线3）时，时基集成电路IC1的引脚7导通。时基集成电路IC1的引脚7的截止期间，光耦GE1的发光二极管上形成电流脉冲T，如图2中波形5所示。

电容C2的作用是消除电磁干扰信号，电阻R1对光耦GE1的发光二极管限流。

工作原理是，电流互感器LH将电动机的电流信号（如图2中曲线2所示）转换为对应的电压信号，全波整流器QL1对电压信号进行全波整流，得到全波电压信号Ui如图2中曲线4所示，当全波电压信号Ui的电压低于1/3VDD时，时基集成电路IC1的引脚7截止，当全波电压信号Ui的电压高于2/3VDD时，时基集成电路IC1的引脚7导通。时基集成电路IC1的引脚7的截止期间，光耦GE1的发光二极管上形成电流脉冲T，如图2中波形5所示，光电可控硅导通，光电可控硅触发双向可控硅SCR，双向可控硅SCR导通的区域如图2中曲线6的阴影部分所示。

在小负荷运行过程中，功率因数下降，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，双向可控硅的导通角减小（如图3中曲线6所示），电动机的端电压下降，电动机的励磁电流下降，功率因数上升。

由于节电器的工作电源来至电流互感器，在电动机通电前电流互感器不能提供工作电源，双向可控硅处于截止状态，为启动电动机可在光电可控硅的两端并联一按钮（附图中未画出），按下按钮使电流互感器有电流通过，松开按钮节电器正常工作。

作为一种改进，用一桥式整流器QL2的输入端与光耦GE1的光电可控硅并联，桥式整流器QL2的输出端并联有电容C3；其原理是，在电动机通电瞬间，电容C3中有充电电流触发双向可控硅，由于桥式整流器QL2的反向电阻很大，电容C3只能充电而不能放电，当电容C3充电结束，桥式整流器QL2相当于断路，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C3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 (2)

1.一种移相式电动机节电器，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，其特征是，所述的触发电路包括电流互感器LH、时基集成电路IC1、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R2接地，桥式整流器QL1的输出端的正极接时基集成电路IC1的引脚2和引脚6，时基集成电路IC1的引脚5通过电容C2接地，时基集成电路IC1的引脚4和引脚8接工作电源的输出端，时基集成电路IC1的引脚1接地，时基集成电路IC1的引脚7通过电阻R1接工作电源的输出端，时基集成电路IC1的引脚7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；所述的时基集成电路IC1的型号为NE5555或5G1555；

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。

2.根据权利要求1所述的移相式电动机节电器，其特征是，光耦GE1的光电可控硅并联有一桥式整流器QL2的输入端，桥式整流器QL2的输出端并联有电容C3。