CN109039212B - 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，第二电感器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；
方波振荡器的振荡频率调节范围在5KHZ至20KHZ之间。
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