CN107437915B - 双调感式电动机节电控制器 - Google Patents
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Abstract
一种双调感式电动机节电控制器，该节电控制器通过改变电感的感抗来调节电动机的端电压，电动机在节电运行过程中，其电压波形无畸变，对电网不产生污染。本节电控制器的电路结构简单，可靠性高，节电效果达20%。其包括相位检测电路、根据检测的相位信号自动调节电抗器的感抗调节电路；所述的感抗调节电路，包括电抗器BK，电抗器BK的初级线圈串联在电动机的电流回路中，电抗器BK的次级线圈与桥式整流器QL1的输入端连接，桥式整流器QL1的输出端的负极接地，桥式整流器的输出端的正极接场效应管T3的源极，场效应管T3的漏极接地，场效应管T3的栅极接相位检测电路的输出端。
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端电压，达到节电目的，本节电器适用于单相交流电动机。
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的曲线2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，本发明提出一种双调感式电动机节电控制器，该节电控制器通过改变电感的感抗来调节电动机的端电压，电动机在节电运行过程中，其电压波形无畸变，对电网不产生污染。所述的电动机为单相交流电动机。
本发明的技术方案是，一种双调感式电动机节电控制器，其包括相位检测电路、根据检测的相位信号自动调节电抗器的感抗调节电路；
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，电流互感器LH的次级线圈的中心抽头通过电阻R1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的初级线圈与电动机端电压并联，降压变压器B1次级线圈L1的一端接三极管T1的集电极，降压变压器B1次级线圈L1的另一端接三极管T2的集电极，电阻R2的一端与三极管T1的发射极和三极管T2的发射极连接，电阻R2的另一端接稳压管DW1的阴极，稳压管DW1的阳极接降压变压器B1次级线圈L1的中心抽头，接降压变压器B1次级线圈L1的中心抽头接地；电阻R3的一端接接稳压管DW1的阴极，电阻R3的另一端接滤波电容C1的正极，滤波电容C1的负极接地；
所述的感抗调节电路，包括电抗器BK，电抗器BK的初级线圈串联在电动机的电流回路中，电抗器BK的次级线圈与桥式整流器QL1的输入端连接，桥式整流器QL1的输出端的负极接地，桥式整流器的输出端的正极接场效应管T3的漏极，场效应管T3的源极接地，场效应管T3的栅极接电位器W1的滑臂，电位器W1与滤波电容C1并联。
与现有技术相比，本节电控制器通过调节电抗器的感抗来调整电动机的端电压达到节电目的，调节电抗器的感抗时不会使电动机的端电压波形畸变，对电网的无污染；本节电控制器的电路结构简单，可靠性高。
附图说明
图1为本发明的电路原理图。
图2的曲线1为经电抗器调压的电动机端电压波形，曲线2为经可控硅调压的电动机端电压波形。
实施方式
现结合附图说明本发明的具体实施方式。
一种双调感式电动机节电控制器，其包括相位检测电路、根据检测的相位信号自动调节电抗器的感抗调节电路。
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，电流互感器LH的次级线圈的中心抽头通过电阻R1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的初级线圈与电动机并联，降压变压器B1次级线圈L1的一端接三极管T1的集电极，降压变压器B1次级线圈L1的另一端接三极管T2的集电极，电阻R2的一端与三极管T1的发射极和三极管T2的发射极连接，电阻R2的另一端接稳压管DW1的阴极，稳压管DW1的阳极接降压变压器B1次级线圈L1的中心抽头，接降压变压器B1次级线圈L1的中心抽头接地；电阻R3的一端接稳压管DW1的阴极，电阻R3的另一端接滤波电容C1的正极，滤波电容C1的负极接地。
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次级线圈电压信号与电动机端电压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L1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L1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集电极电流在稳压管DW1上形成相位信号电压Uin；当电动机运行过程中功率因数降低（即负载小）时，电动机端电压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。
电阻R3的与滤波电容C1构成一滤波电路，对相位信号电压Uin进行滤波，滤波电容C1的电压与相位信号电压Uin成正比例关系。
所述的感抗调节电路，包括电抗器BK，电抗器BK的初级线圈串联在电动机的电流回路中，电抗器BK的次级线圈与桥式整流器QL1的输入端连接，桥式整流器QL1的输出端的负极接地，桥式整流器的输出端的正极接场效应管T3的源极，场效应管T3的漏极接地，场效应管T3的栅极接电位器W1的滑臂，电位器W1与滤波电容C1并联。场效应管T3为增强型绝缘栅场效应管。
感抗调节电路的原理是，场效应管T3的栅极电压跟随相位信号电压Uin变化，当相位信号电压Uin减小时，场效应管T3源极电流下降，电抗器BK的等效感抗增大，使电动机的端电压降低；当相位信号电压Uin增大时，场效应管T3源极电流上升，电抗器BK的等效感抗减小，使电动机的端电压增大；其节电效果可达20%。
采用电抗器调节电动机端电压的过程中，电动机端电压的波形为正弦波，如图2中曲线1所示；而经可控硅调压的电动机端电压波形不连续，如图2中曲线2所示，其含有高次谐波成分，对电网产生污染。
所述的感抗调节电路还包括一双向可控硅SCR，双向可控硅SCR的第一电极接电抗器BK次级线圈的一端，双向可控硅SCR的第二电极接电抗器BK次级线圈的另一端；双向可控硅SCR受控于一电流信号比较电路，所述的电流信号比较电路包括稳压管DW、电阻R4、电容C、光耦GE1，稳压管DW的阴极接三极管T1发射极和三极管T2发射极，稳压管DW的阳极通过电容C接电流互感器LH的次级线圈的中心抽头，稳压管DW的阳极接电阻R4的一端，电阻R4的另一端接光耦GE1的发光二极管的阳极，光耦GE1的发光二极管的阴极接电流互感器LH的次级线圈的中心抽头，光耦GE1的光电触发管的一端接双向可控硅SCR的第一电极，光耦GE1的光电触发管的另一端通过电阻R7接双向可控硅SCR控制极；
当电动机电流等于或大于一定值时（即电动机在额定负载状态运行时的电流），电流互感器LH的次级线圈感应的电压大于稳压管DW的稳压值，使光耦GE1的发光二极管的导通，光耦GE1的光电触发管触发双向可控硅SCR。使市电电压直接施加在电动机上。
所述的双向可控硅SCR也可用一相位信号电压比较电路来控制，所述的相位信号电压比较电路包括电位器W2、三极管T4、稳压管DW2，电位器W2与与滤波电容C1并联，电位器W2的滑臂接三极管T4的基极，三极管T4的发射极接稳压管DW2的阴极，稳压管DW2的阳极接地，稳压管DW2的阴极通过电阻R6接稳压电源VCC，三极管T4的集电极通过电阻R5接光耦GE1的发光二极管的阴极，光耦GE1的发光二极管的阳极接稳压电源VCC，光耦GE1的光电触发管的一端接双向可控硅SCR的第一电极，光耦GE1的光电触发管的另一端通过电阻R7接双向可控硅SCR控制极。
当相位信号电压Uin增大时，电位器W2滑臂的电压也增大，当电位器W2滑臂的电压大于稳压管DW2的稳压值时（即功率因数最大时），三极管T4导通，光耦GE1的发光二极管导通，光耦GE1的光电触发管导通，双向可控硅SCR导通。使电动机的端电压为额定电压。
所述的稳压电源VCC由一稳压电路提供，所述的稳压电路包括降压变压器B1次级线圈L2、桥式整流器QL2、稳压集成块IC1，桥式整流器QL2的输入端与降压变压器B1次级线圈L2连接，桥式整流器QL2的输出端的负极接地，桥式整流器QL2的输出端的正极通过电容C2接地，桥式整流器QL2的输出端的正极接稳压集成块IC1的引脚1，稳压集成块IC1的引脚2接地，稳压集成块IC1的引脚3通过电容C3接地，稳压集成块IC1的引脚3输出稳压电源VCC，稳压集成块IC1的型号为7809。
Claims (3)
1.一种双调感式电动机节电控制器，其包括相位检测电路、根据检测的相位信号自动调节电抗器的感抗调节电路；
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，电流互感器LH的次级线圈的中心抽头通过电阻R1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的初级线圈与电动机并联，降压变压器B1次级线圈L1的一端接三极管T1的集电极，降压变压器B1次级线圈L1的另一端接三极管T2的集电极，电阻R2的一端与三极管T1的发射极和三极管T2的发射极连接，电阻R2的另一端接稳压管DW1的阴极，稳压管DW1的阳极接降压变压器B1次级线圈L1的中心抽头，接降压变压器B1次级线圈L1的中心抽头接地；电阻R3的一端接稳压管DW1的阴极，电阻R3的另一端接滤波电容C1的正极，滤波电容C1的负极接地；
所述的感抗调节电路，包括电抗器BK，电抗器BK的初级线圈串联在电动机的电流回路中，电抗器BK的次级线圈与桥式整流器QL1的输入端连接，桥式整流器QL1的输出端的负极接地，桥式整流器的输出端的正极接场效应管T3的漏极，场效应管T3的源极接地，场效应管T3的栅极接电位器W1的滑臂，电位器W1与滤波电容C1并联；
稳压电路包括降压变压器B1次级线圈L2、桥式整流器QL2、稳压集成块IC1，桥式整流器QL2的输入端与降压变压器B1次级线圈L2连接，桥式整流器QL2的输出端的负极接地，桥式整流器QL2的输出端的正极通过电容C2接地，桥式整流器QL2的输出端的正极接稳压集成块IC1的引脚1，稳压集成块IC1的引脚2接地，稳压集成块IC1的引脚3通过电容C3接地，稳压集成块IC1的引脚3输出稳压电源VCC，稳压集成块IC1的型号为7809。
2.根据权利要求1所述的双调感式电动机节电控制器，其特征是，所述的感抗调节电路包括一双向可控硅SCR，双向可控硅SCR的第一电极接电抗器BK次级线圈的一端，双向可控硅SCR的第二电极接电抗器BK次级线圈的另一端；双向可控硅SCR受控于一电流信号比较电路，所述的电流信号比较电路包括稳压管DW、电阻R4、电容C、光耦GE1，稳压管DW的阴极接三极管T1发射极和三极管T2发射极，稳压管DW的阳极通过电容C接电流互感器LH的次级线圈的中心抽头，稳压管DW的阳极接电阻R4的一端，电阻R4的另一端接光耦GE1的发光二极管的阳极，光耦GE1的发光二极管的阴极接电流互感器LH的次级线圈的中心抽头，光耦GE1的光电触发管的一端接双向可控硅SCR的第一电极，光耦GE1的光电触发管的另一端通过电阻R7接双向可控硅SCR控制极。
3.根据权利要求1所述的双调感式电动机节电控制器，其特征是，所述的感抗调节电路包括一双向可控硅SCR，双向可控硅SCR的第一电极接电抗器BK次级线圈的一端，双向可控硅SCR的第二电极接电抗器BK次级线圈的另一端；所述的双向可控硅SCR用一相位信号电压比较电路来控制，所述的相位信号电压比较电路包括电位器W2、三极管T4、稳压管DW2，电位器W2与与滤波电容C1并联，电位器W2的滑臂接三极管T4的基极，三极管T4的发射极接稳压管DW2的阴极，稳压管DW2的阳极接地，稳压管DW2的阴极通过电阻R6接稳压电源VCC，三极管T4的集电极通过电阻R5接光耦GE1的发光二极管的阴极，光耦GE1的发光二极管的阳极接稳压电源VCC，光耦GE1的光电触发管的一端接双向可控硅SCR的第一电极，光耦GE1的光电触发管的另一端通过电阻R7接双向可控硅SCR控制极。
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