CN109039212A - 单相电机的空载节能装置 - Google Patents
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Abstract
一种单相电机的空载节能装置,其包括主电路、控制电路以及为控制电路提供工作电源的电源电路;主电路包括桥式整流器QL,单相电机串联在桥式整流器QL的输入端,桥式整流器QL输出端的分别接有串联的第一电感器L1和三极管T1以及第二电感器L2和三极管T2;控制电路包括方波振荡器、功率因数调节器,三极管T1和三极管T2在方波振荡器的控制下交替导通;电机轻载时,功率因数下降,功率因数调节器自动使方波振荡器的振荡频率增高,电机的端电压降低,无功电流减小,使功率因数上升,具有较高的节能效果。调压时第一电感器L1和第二电感器L2交替有电流通过,单相电机的电流连续,高次谐波成分小,可大大降低对电网的污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种单相电机的节能装置。
背景技术
单相电机的空载或轻载时,其功率因数下降,可以采用降压的方法,来补偿功率因数,现有的单相电机的节能装置一般采用可控硅,通过改变可控硅的导通角实现调压,以达到节能,但使用可控硅,电机电流的高次谐波成分较大,会对电网造成污染。
发明内容
针对现有技术的不足之处,本发明提出一种单相电机的空载节能装置,其节能效果好,在调电压时,电流高次谐波成分小,可降低对电网的污染。
本发明的技术方案是,一种单相电机的空载节能装置,其包括主电路、控制电路,其特征是,主电路包括桥式整流器QL,单相电机串联在桥式整流器QL的输入端,桥式整流器QL输出端的负极接地桥式整流器QL输出端的正极通过第一电感器L1接三极管T1的集电极,三极管T1的发射极接地,桥式整流器QL输出端的正极通过第二电感器L2接三极管T2的集电极,三极管T2的发射极接地;第一电感器L1并联有续流二极管D1,第一电感器L2并联有续流二极管D2;
控制电路包括方波振荡器、反相器和功率因数调节器,方波振荡器包括运算放大器A1,运算放大器A1的反相输入端通过电容C1接地,运算放大器A1的反相输入端与输入端之间串联有电阻R6、光耦GE的光敏电阻,运算放大器A1的同相输入端通过电阻R5接地,运算放大器A1的同相输入端通过电阻R4接工作电源VDD,运算放大器A1的同相输入端与输出端之间接有电阻R3;运算放大器A1的输出端接反相器的输入端,反相器的输出端通过电阻R1接三极管T1基极,方波振荡器的输出端通过电阻R2接三极管T2基极;
功率因数调节器包括功率因数检测器、比较器A2,功率因数检测器的输出端接比较器A2的反相输入端,比较器A2的同相输入端通过电阻R8接工作电源VDD,比较器A2的同相输入端通过可变电阻R7接地,比较器A2的输出端接电阻R11的一端,电阻R11的另一端通过电容C2接地,电阻R11的另一端通过电阻R9接三极管T3的基极,三极管T3的发射极通过电阻R10接工作电源VDD,三极管T3的集电极接光耦GE的发光二极管的阳极,光耦GE的发光二极管的阴极接地。
单相电机的空载节能装置的工作原理是,三极管T1和三极管T2在方波振荡器的控制下交替导通,第一电感器L1和第二电感器L2交替有电流通过,单相电机转动。当方波振荡器的振荡频率增高时,第一电感器L1和第二电感器L2中的电流减小,即第一电感器L1和第二电感器L2的反电势增大,使单相电机的端电压降低。
当单相电机空载或轻载时,其功率因数低于额定值,功率因数检测器输出的信号电压低于设定值,比较器输出高电平,发光二极管的电流增大,光敏电阻的阻值降低,方波振荡器的振荡频率增大,单相电机的端电压降低,单相电机的无功电流降,使单相电机功率因数增大。
其有益效果是,通过功率因数检测器输出的信号电压来调节单相电机的电压,使单相电机的功率因数接近额定值,降低电能消耗;调压时第一电感器L1和第二电感器L2交替有电流通过,单相电机的电流连续,高次谐波成分小,可大大降低对电网的污染。
附图说明
图1为本发明的电路原理图。
图2为图1电路中相关点的波形图。
具体实施方案
现结合附图说明本发明的具体实施方案。
一种单相电机的空载节能装置,其包括主电路、控制电路以及为控制电路提供工作电源的电源电路。
主电路包括桥式整流器QL,单相电机串联在桥式整流器QL的输入端,桥式整流器QL输出端的负极接地,桥式整流器QL输出端的正极通过第一电感器L1接三极管T1的集电极,三极管T1的发射极接地,桥式整流器QL输出端的正极通过第二电感器L2接三极管T2的集电极,三极管T2的发射极接地;续流二极管D1的阳极接三极管T1的集电极,续流二极管D1的阴极接桥式整流器QL输出端;续流二极管D2的阳极接三极管T2的集电极,续流二极管D2的阴极接桥式整流器QL输出端。
第一电感器L1和第二电感器L2由高频磁环和线圈组成,其电感量相等;高频磁环和线圈的规格视电机的额定功率而定。
功率因数调节器包括功率因数检测器、比较器A2,功率因数检测器的输出端接比较器A2的反相输入端,比较器A2的同相输入端通过电阻R8接工作电源VDD,比较器A2的同相输入端通过可变电阻R7接地,比较器A2的输出端接电阻R11的一端,电阻R11的另一端通过电容C2接地,电阻R11的另一端通过电阻R9接三极管T3的基极,三极管T3的发射极通过电阻R10接工作电源VDD,三极管T3的集电极接光耦GE的发光二极管的阳极,光耦GE的发光二极管的阴极接地。
现结合图2说明单相电机的节能装置主电路的工作原理,图2中曲线ud为桥式整流器输出电压波形,曲线i1为第一电感器L1的电流波形,曲线i2为第二电感器L2的电流波形,曲线i为桥式整流器输出电流波形,i=i1+i2;曲线uf为方波振荡器的输出波形。方波振荡器的振荡频率调节范围在5KHZ至20KHZ之间。
三极管T1和三极管T2在方波振荡器的控制下交替导通,第一电感器L1和第二电感器L2交替有电流通过, 三极管T1或三极管T2截止时,其对应的电感器通过续流二极管释放电流;方波振荡器的振荡频率增高,第一电感器L1和第二电感器L2中的阻止电流变化的能力增大,即第一电感器L1和第二电感器L2的感抗增大(反电势增大),使单相电机的端电压降低。改变方波振荡器的振荡频率,可调节单相电机的端电压。由于第一电感器L1和第二电感器L2交替有电流通过, 这样桥式整流器和单相电机的电流波形连续,高次谐波成分大大降低。
功率因数调节器工作原理是,功率因数检测器检测功率因数,当空载或轻载时单相电机的功率因数低,功率因数检测器输出的信号电压也低,调节可变电阻R7可对功率因数进行设定;当功率因数检测器输出的信号电压低于设定值时,比较器输出高电平,通过电阻R11对电容C2充电,三极管T3的基极电压逐渐上升,发光二极管的电流逐渐增大,光敏电阻的阻值逐渐变低,方波振荡器的振荡频率升高,单相电机的端电压降低,单相电机的无功电流降低,单相电机功率因数上升,当单相电机功率因数接近设定值时,比较器输出低电平,电容C2放电,三极管T3的基极电压下降。通过比较器的调节,使三极管T3的基极电压维持在一定的值上,相应地单相电机功率因数也维持在设定值上。
Claims (1)
1.一种单相电机的空载节能装置,其包括主电路、控制电路,其特征是,主电路包括桥式整流器QL,单相电机串联在桥式整流器QL的输入端,桥式整流器QL输出端的负极接地桥式整流器QL输出端的正极通过第一电感器L1接三极管T1的集电极,三极管T1的发射极接地,桥式整流器QL输出端的正极通过第二电感器L2接三极管T2的集电极,三极管T2的发射极接地;第一电感器L1并联有续流二极管D1,第一电感器L2并联有续流二极管D2;
控制电路包括方波振荡器、反相器和功率因数调节器,方波振荡器包括运算放大器A1,运算放大器A1的反相输入端通过电容C1接地,运算放大器A1的反相输入端与输入端之间串联有电阻R6、光耦GE的光敏电阻,运算放大器A1的同相输入端通过电阻R5接地,运算放大器A1的同相输入端通过电阻R4接工作电源VDD,运算放大器A1的同相输入端与输出端之间接有电阻R3;运算放大器A1的输出端接反相器的输入端,反相器的输出端通过电阻R1接三极管T1基极,方波振荡器的输出端通过电阻R2接三极管T2基极;
功率因数调节器包括功率因数检测器、比较器A2,功率因数检测器的输出端接比较器A2的反相输入端,比较器A2的同相输入端通过电阻R8接工作电源VDD,比较器A2的同相输入端通过可变电阻R7接地,比较器A2的输出端接电阻R11的一端,电阻R11的另一端通过电容C2接地,电阻R11的另一端通过电阻R9接三极管T3的基极,三极管T3的发射极通过电阻R10接工作电源VDD,三极管T3的集电极接光耦GE的发光二极管的阳极,光耦GE的发光二极管的阴极接地。
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