CN107425777B - 调流式电动机节电器 - Google Patents
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Abstract
一种电动机节电器，其包括相位检测电路、根据检测的相位信号自动调整电动机电流的电流控制电路；所述的电流控制电路，包括三极管T3、T4、二极管D1、D2；三极管T3的发射极与二极管D1的阳极连接，三极管T4的发射极与二极管D2的阳极连接，三极管T3的集电极与二极管D2的阴极连接，三极管T4的集电极与二极管D1的阴极连接，三极管T3的集电极和三极管T4的集电极构成串接在电动机MD的电流回路中的两端；三极管T3的发射极和三极管T4的发射极接地；本节电器没有采用可控硅，而是通过三极管T3和三极管T4来调整电动机电流，使电动机的端电压波形连续，谐波成分大大降低，对电网的污染小；本节电器可节电20%左右。
Description
技术领域
本发明涉及一种电动机节电器，其通过调整电动机的电流，达到节电目的。
背景技术
电动机在低于额定负载运行时，其功率因数降低，电动机的效率较低，造成电能的浪费。为达到节电目的，通常的方法是根据负载的大小通过可控硅来调整电动机的端电压，图2中的曲线3为可控硅调节后电动机端电压的波形，通过降低电动机端电压以提高功率因数。使用可控硅的不足之处是会产生高次谐波，污染电网；为消除高次谐波的影响，需要设滤波电路，增加了节电器的制造成本。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出一种调流式电动机节电器，该节电器输出的电压波形连续，谐波成分大大降低。
本发明的技术方案是，一种调流式电动机节电器，其包括相位检测电路、根据检测的相位信号自动调整电动机电流的电流控制电路以及启动电动机节电器的启动电路；
所述的相位检测电路包括电流互感器LH、降压变压器B1，电流互感器LH的初级线圈串接在电动机MD的电流回路中，电流互感器LH的次级线圈的一端接三极管T1的基极，电流互感器LH的次级线圈的另一端接三极管T2的基极，电阻R1的一端接电流互感器LH的次级线圈的中心抽头，电阻R1的另一端与三极管T1的发射极和三极管T2的发射极连接；降压变压器B1的初级线圈与市电电源并联，降压变压器B1次级线圈的一端接三极管T1的集电极，降压变压器B1次级线圈的另一端接三极管T2的集电极，降压变压器B1次级线圈的中心抽头通过电阻R2与三极管T1的发射极与三极管T2的发射极连接，降压变压器B1次级线圈的中心抽头接地；
所述的电流控制电路，包括三极管T3、三极管T4、二极管D1、二极管D2；三极管T3的发射极与二极管D1的阳极连接，三极管T4的发射极与二极管D2的阳极连接，三极管T3的集电极与二极管D2的阴极连接，三极管T4的集电极与二极管D1的阴极连接，三极管T3的集电极和三极管T4的集电极构成串接在电动机MD的电流回路中的两端；三极管T3的发射极和三极管T4的发射极接地；
三极管T1的发射极通过电阻R3与电位器W1的一端连接，电位器W1的另一端接地，电位器W1并联有电容C1，电位器W1的滑臂通过电阻R4接三极管T3的基极，电位器W1的滑臂通过电阻R5接三极管T4的基极。
与现有技术相比，本节电器没有采用可控硅，而是通过三极管T3和三极管T4来调整电动机电流，使电动机的端电压波形连续，谐波成分大大降低，对电网的污染小；本节电器可节电20%左右。
附图说明
图1为本发明的线路原理图。
图2为电动机端电压的波形图。
具体实施方式
现结合附图说明本发明的具体实施方式。
一种调流式电动机节电器，其包括相位检测电路、根据检测的相位信号自动调整电动机电流的电流控制电路以及用于启动电动机节电器的启动电路；
所述的相位检测电路包括电流互感器LH、降压变压器B1，电流互感器LH的初级线圈串接在电动机MD的电流回路中，电流互感器LH的次级线圈的一端接三极管T1的基极，电流互感器LH的次级线圈的另一端接三极管T2的基极，电阻R1的一端接电流互感器LH的次级线圈的中心抽头，电阻R1的另一端与三极管T1的发射极和三极管T2的发射极连接；降压变压器B1的初级线圈与市电电源并联，降压变压器B1次级线圈的一端接三极管T1的集电极，降压变压器B1次级线圈的另一端接三极管T2的集电极，降压变压器B1次级线圈的中心抽头通过电阻R2与三极管T1的发射极与三极管T2的发射极连接，降压变压器B1次级线圈的中心抽头接地。
相位检测电路的原理是，电流互感器LH的次级线圈的电压信号与电动机MD的电流回路中的电流ia同相，降压变压器B1次级线圈与市电电压ua同相；当电流互感器LH的次级线圈的一端的电压极性和降压变压器B1次级线圈的一端的电压极性都为正时，三极管T1集电极有电流产生，同理当电流互感器LH的次级线圈的另一端的电压极性和降压变压器B1次级线圈的另一端的电压极性都为正时，三极管T2集电极有电流产生；三极管T1集电极电流和三极管T2集电极电流在电阻R2上形成相位信号电压；当电动机运行过程中功率因数降低（即负载小）时，市电电压ua与电流ia之间的相位差增大，相位信号电压降低，反之亦然。
所述的电流控制电路，包括三极管T3、三极管T4、二极管D1、二极管D2；三极管T3的发射极与二极管D1的阳极连接，三极管T4的发射极与二极管D2的阳极连接，三极管T3的集电极与二极管D2的阴极连接，三极管T4的集电极与二极管D1的阴极连接，三极管T3的集电极和三极管T4的集电极构成串接电动机MD的电流回路中的两端；三极管T3的发射极和三极管T4的发射极接地；
三极管T1的发射极通过电阻R3与电位器W1的一端连接，电位器W1的另一端接地，电位器W1并联有电容C1，电位器W1的滑臂通过电阻R4接三极管T3的基极，电位器W1的滑臂通过电阻R5接三极管T4的基极。
电流控制电路的工作原理是，电阻R3和电容C1对相位信号进行滤波，电位器W1用来设定电动机运行时功率因数，当电动机运行过程功率因数降低时，相位信号电压相应地降低，三极管T3和三极管T4的集电极电流下降，即电动机的电流下降，功率因数提高。不管功率因数如何变化，相位信号电压不可能接近零，因此三极管T3和三极管T4不可能截止，在正半周电流期间三极管T3有电流通过，在负半周电流期间三极管T4有电流通过，电动机端电压的波形始终连续。
图2的曲线1为电动机在额定负载运行过程时电动机端电压的波形（功率因数最大），此时三极管T3和三极管T4处于饱和导通状态；图2的曲线2为电动机在小负载运行时电动机端电压的波形，该波形为削峰的正弦波，这时三极管T3处于放大调节状态；图2的曲线3为电动机在小负载运行时经可控硅调节后的过电动机端电压的波形，电动机端电压波有缺口，其高次谐波成分较大；而曲线2的电压波形连续，接近正弦基波的波形，高次谐波成分大大降低。
所述的电动机节电器的启动电路可由一按钮构成，按钮的一端接桥式整流器QL输出端的正极，按钮的另一端接电位器W1的滑臂；启动动机节电器时，按下按钮然后松开；在按钮按下的瞬间，整流器QL输出端的正极向三极管T3提供基极电压，使三极管T3导通，电流互感器有电流通过，相位检测电路产生相位信号，按钮松开后节电器进入正常工作状态。
所述的电动机节电器的启动电路包括二极管D3、二极管D4、电容C2、光耦GE1、电阻R6；二极管D3的阳极与降压变压器B1次级线圈的一端连接，二极管D4的阳极与降压变压器B1次级线圈的另一端连接，二极管D3的阴极与二极管D4的阴极连接，二极管D4的阴极通过电容C2与光耦GE1的发光二极管的阳极连接，光耦GE1的发光二极管的阴极通过电阻R6接地；光耦GE1的光电三极管的集电极接二极管D4的阴极，光耦GE1的光电三极管的发射极接电位器W1的滑臂。
启动电路的原理是，电动机节电器通电后，二极管D3和二极管D4对降压变压器B1次级线圈的交流电压进行全波整流，该全波整流电压对电容C2充电，光耦GE1的发光二极管中有电流通过，光耦GE1的光电三极管导通，向三极管T3、三极管T4提供基极电压，三极管T3或三极管T4导通，电流互感器有电流通过，相位检测电路输出相位信号电压；当电容C2充电结束后的发光二极管中几乎无电流通过，电动机节电器进入正常工作状态；充电时间常数由电容C2的容量与电阻R6的阻值决定，充电时间常数大于20毫秒即可。
所述的电动机节电器的启动电路也可由二极管D3、二极管D4、电容C2、按钮QA构成；二极管D3的阳极与降压变压器B1次级线圈的一端连接，二极管D4的阳极与降压变压器B1次级线圈的另一端连接，二极管D3的阴极与二极管D4的阴极连接，二极管D4的阴极通过电容C2接地，按钮串接在二极管D4的阴极与电位器W1的滑臂之间。电动机节电器通电后，按下按钮向三极管T3、三极管T4提供基极电压，然后松开按钮电动机节电器进入正常工作状态。
Claims (2)
1.一种调流式电动机节电器，其包括相位检测电路、根据检测的相位信号自动调整电动机电流的电流控制电路以及启动电动机节电器的启动电路；
其特征是，所述的相位检测电路包括电流互感器LH、降压变压器B1，电流互感器LH的初级线圈串接在电动机MD的电流回路中，电流互感器LH的次级线圈的一端接三极管T1的基极，电流互感器LH的次级线圈的另一端接三极管T2的基极，电阻R1的一端接电流互感器LH的次级线圈的中心抽头，电阻R1的另一端与三极管T1的发射极和三极管T2的发射极连接；降压变压器B1的初级线圈与市电电源并联，降压变压器B1次级线圈的一端接三极管T1的集电极，降压变压器B1次级线圈的另一端接三极管T2的集电极，降压变压器B1次级线圈的中心抽头通过电阻R2与三极管T1的发射极与三极管T2的发射极连接，降压变压器B1次级线圈的中心抽头接地；
所述的电流控制电路，包括三极管T3、三极管T4、二极管D1、二极管D2；三极管T3的发射极与二极管D1的阳极连接，三极管T4的发射极与二极管D2的阳极连接，三极管T3的集电极与二极管D2的阴极连接，三极管T4的集电极与二极管D1的阴极连接，三极管T3的集电极和三极管T4的集电极构成串接在电动机MD的电流回路中的两端；三极管T3的发射极和三极管T4的发射极接地；
三极管T1的发射极通过电阻R3与电位器W1的一端连接，电位器W1的另一端接地，电位器W1并联有电容C1，电位器W1的滑臂通过电阻R4接三极管T3的基极，电位器W1的滑臂通过电阻R5接三极管T4的基极；
二极管D3的阳极与降压变压器B1次级线圈的一端连接，二极管D4的阳极与降压变压器B1次级线圈的另一端连接，二极管D3的阴极与二极管D4的阴极连接，二极管D4的阴极通过电容C2接地，按钮QA串接在二极管D4的阴极与电位器W1的滑臂之间。
2.根据权利要求1所述的调流式电动机节电器，其特征是，所述的启动电路包括二极管D3、二极管D4、电容C2、光耦GE1、电阻R6；二极管D3的阳极与降压变压器B1次级线圈的一端连接，二极管D4的阳极与降压变压器B1次级线圈的另一端连接，二极管D3的阴极与二极管D4的阴极连接，二极管D4的阴极通过电容C2与光耦GE1的发光二极管的阳极连接，光耦GE1的发光二极管的阴极通过电阻R6接地；光耦GE1的光电三极管的集电极接二极管D4的阴极，光耦GE1的光电三极管的发射极接电位器W1的滑臂。
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