CN109067293A - 单相电机的节电器 - Google Patents

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    • H02P29/50—Reduction of harmonics

Abstract

一种单相电机的节电器，其包括主电路、控制电路，主电路包括桥式整流器QL1，单相电机串联在桥式整流器的输入端，桥式整流器输出端接有相串联的第一电感器L1和三极管T1以及相串联第二电感器L2和三极管T2；控制电路包括方波振荡器和频率调节器，三极管T1和三极管T2在方波振荡器的控制下交替导通，频率调节器根据电流信号控制方波振荡器的振荡频率，当振荡频率增高时，单相电机的端电压降低，反之亦然。有益效果是，通过电机的电流信号来调节单相电机的电压，使单相电机的输出功率与负载相匹配，避免电能的浪费；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

单相电机的节电器
技术领域
本发明涉及一种单相电机的节电器。
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电器一般采用可控硅，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节电器，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，一种单相电机的节电器，其包括主电路、控制电路以及为控制电路提供稳压电源的电源电路，其特征是，主电路包括桥式整流器QL1，单相电机串联在桥式整流器QL1的输入端，桥式整流器 QL1输出端的负极接地，桥式整流器QL1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QL1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、反相器和频率调节器，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接稳压电源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；
频率调节器包括电流互感器、三极管T3、光耦GE，电流互感器的输出端与全波整流器QL2的输入端连接，全波整流器QL2输出端的负极接地，全波整流器QL2输出端的正极通过电解电容C2接地，全波整流器QL2输出端的正极通过电阻R7接三极管T3的基极，三极管T3的基极通过电阻R9接地，三极管T3发射极通过电阻R8接稳压电源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的感抗增大，使单相电机的端电压降低。
当单相电机的负载变轻或空载时其电流下降，电流互感器输出信号的电压值也下降，发光二极管的电流增大，光敏电阻的阻值减小，方波振荡器的振荡频率增大，单相电机的端电压降低；当单相电机的负载增大时，电流互感器输出信号的电压值上升，发光二极管的电流减小，光敏电阻的阻值增大，方波振荡器的振荡频率降低，单相电机的端电压升高。
其有益效果是，通过电机的电流信号来调节单相电机的电压，使单相电机的输出功率与负载相匹配，避免电能的浪费；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稳压电源的电源电路。
主电路包括桥式整流器QL1，单相电机串联在桥式整流器QL1的输入端，桥式整流器 QL1输出端的负极接地，桥式整流器QL1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QL1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QL1输出端正极；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QL1输出端正极。
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。
控制电路包括方波振荡器、反相器IC1和频率调节器，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接稳压电源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IC1的输入端，反相器IC1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；
频率调节器包括电流互感器、三极管T3、光耦GE，电流互感器的输出端与全波整流器QL2的输入端连接，全波整流器QL2输出端的负极接地，全波整流器QL2输出端的正极通过电解电容C2接地，全波整流器QL2输出端的正极通过电阻R7接PNP型的三极管T3的基极，三极管T3的基极通过电阻R9接地，三极管T3发射极通过电阻R8接稳压电源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。
频率调节器工作原理是，电流互感器CT检测单相电机的电流，当负载变小或空载时，单相电机的电流变小，电流互感器输出的信号电压也低，三极管T3的集电极电流增大，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升高，单相电机的端电压降低；当负载增大时，电流互感器输出的信号电压也升高，三极管T3的集电极电流降低，发光二极管的电流降低，光敏电阻的阻值增大，方波振荡器的振荡频率降低，单相电机的端电压升高。
所述的电源电路可由常规的降压变压器、整流滤波电路、稳压电路组成，输出稳压电源VDD。
为降低成本，所述的电源电路也可由电流互感器CT、全波整流器QL2、电解电容C2、电阻R10、稳压管DW1组成，电流互感器CT的输出端接全波整流器QL2的输入端，全波整流器QL2的输出端的负极接地，全波整流器QL2的输出端的正极通过电解电容C2接地，全波整流器QL2的输出端的正极通过电阻R10接稳压管DW1的阴极，稳压管DW1的阳极接地，稳压管DW1的阴极为稳压电源VDD的输出端。使用时闭合开关K，然后再打开，使方波振荡器形成振荡。所述的开关K并联在桥式整流器的输入端。

Claims (2)

1.一种单相电机的节电器，其包括主电路、控制电路以及为控制电路提供稳压电源的电源电路，其特征是，主电路包括桥式整流器QL1，单相电机串联在桥式整流器QL1的输入端，桥式整流器QL1输出端的负极接地，桥式整流器QL1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QL1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、反相器和频率调节器，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接稳压电源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；
频率调节器包括电流互感器、三极管T3、光耦GE，电流互感器的输出端与全波整流器QL2的输入端连接，全波整流器QL2输出端的负极接地，全波整流器QL2输出端的正极通过电解电容C2接地，全波整流器QL2输出端的正极通过电阻R7接三极管T3的基极，三极管T3的基极通过电阻R9接地，三极管T3发射极通过电阻R8接稳压电源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。
2.根据权利要求1所述的单相电机的节电器，其特征是，全波整流器QL2输出端的正极通过电阻R10接稳压管DW1的阴极，稳压管DW1的阳极接地。
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