CN111293950A - 一种应用于电动机的三相无功补偿器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于电动机的三相无功补偿器，包括有三相四线制供电电源、微处理器和三相电信号检测单元；在供电电源的每相线路与中性线之间均并联有若干个电容，每个电容所在的线路上串联一个接触器；三相电信号检测单元用于检测供电电源的每相电压、电流和频率及相位，并将检测到的数据传输至微处理器；所述微处理器根据接收到的数据计算出功率因数，并实时控制各个接触器的开关状态，以对功率因数的大小进行调整；本发明结构简单、设计巧妙，从而大大降低了电动机工作时的功率消耗，提高了设备的使用效率，减小了用户的用电成本。
Description
技术领域
本发明涉及感性负载运行控制技术领域，尤其是一种应用于电动机的三相无功补偿器。
背景技术
当前，随着全球提出绿色环保低碳减排，用户要求节能降低用电成本。很多客户采用很多大型电机设备生产加工产品，由于电机是感性负载，无功消耗量过大，电机在投入电网运行时，电流相位滞后，电压相位超前90度，造成功率因数低于国家标准，从而需要多交电费。由于我国市场管理混乱，一些假冒产品采用简易电路对无功进行补偿，但是往往没有很好地匹配相应的感性负载，造成过补或欠补现象，使用者在损失电费同时也造成了国家资源的浪费。
发明内容
本发明的目的就是要解决当前市场上进行无功补偿的简易电路不能很好地匹配相应的感性负载，造成过补或欠补现象，使用者在损失电费同时也造成了国家资源的浪费的问题，为此提供一种应用于电动机的三相无功补偿器。
本发明的具体方案是：一种应用于电动机的三相无功补偿器，包括有三相四线制供电电源、微处理器和三相电信号检测单元；在供电电源的每相线路与中性线之间均并联有若干个电容，每个电容所在的线路上串联一个接触器；所述三相电信号检测单元用于检测供电电源的每相电压、电流和频率及相位，并将检测到的数据传输至微处理器；所述微处理器根据接收到的数据计算出功率因数，并实时控制各个接触器的开关状态，以对功率因数的大小进行调整。
本发明中所述供电电源的每相线路与中性线之间均并联有三个电容，每个电容所在的线路上串联一个接触器的常开触点，每个接触器的线圈对应连接微处理器的开关量输出接口。
本发明中所述三相电信号检测单元包括有用于采样供电电源的三相线路上电压、电流信息的三路电压采样电路和三路电流采样电路；每路电压采样电路均由电压互感器、运放处理电路A和钳位电路A组成；每路电流采样电路均由霍尔传感器、运放处理电路B和钳位电路B组成。
本发明中所述运放处理电路A和运放处理电路B均采用由两个运算放大器构成的电压跟随器电路，在其中一路电压采样电路中，钳位电路A连接其中一个运算放大器的输出端，另一个运算放大器的输出端频率检测电路；频率检测电路采用三极管，三极管的基极连接运算放大器的输出端，三极管的发射极接地，三极管的集电极作为输出端，以用于向微处理器输入过零点电平信号，从而实现对供电电源供电频率的检测。
本发明中所述电压互感器的一次侧的两端分别连接供电电源的每相线路与中性线，电压互感器的二次侧装有稳压二极管与滤波电容，并与运放处理电路A中运算放大器的同相输入端、反相输入端对应连接；所述霍尔传感器的两个输入端串接在供电电源的每相线路上，霍尔传感器的输出端连接运放处理电路B；所述钳位电路A的钳位电压为3.3V，钳位电路B的钳位为5V。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)本发明结构简单、设计巧妙，能自动将电动机工作时的功率因数从0.5～0.6提升至0.8～0.9，从而大大降低了电动机工作时的功率消耗，提高了设备的使用效率，减小了用户的用电成本；
(2)本发明中各个模块的集成度高，大大便于产品的安装调试；
(3)本发明实现了对电动机功率因数的自动调节，大大提高了电动机的使用寿命。
附图说明
图1是本发明的电气连接结构示意图；
图2是本发明中三路电压采样电路的电气原理图；
图3是本发明中其中一路电流采样电路的电气原理图。
图中：1—供电电源，2—微处理器，3—三相电信号检测单元，4—电压互感器，5—运放处理电路A，6—钳位电路A，7—霍尔传感器，8—运放处理电路B，9—钳位电路B，10—频率检测电路。
具体实施方式
参见图1，本发明提供了一种应用于电动机的三相无功补偿器，包括有三相四线制供电电源1、微处理器2和三相电信号检测单元3；在供电电源1的每相线路U/V/W与中性线N之间均并联有三个电容，每个电容所在的线路上串联一个接触器的常开触点，每个接触器的线圈对应连接微处理器2的开关量输出接口；所述三相电信号检测单元3用于检测供电电源1的每相电压、电流和频率及相位，并将检测到的数据传输至微处理器2；所述微处理器2根据接收到的数据计算出电动机的功率因数，并实时控制各个接触器的开关状态，从而调节每相线路与中性线之间并联的电容的数量，进而对电动机功率因数的大小进行实时调整，以便将电动机工作时的无功消耗降至最低。
参见图2、图3，本实施例中所述三相电信号检测单元3包括有用于采样供电电源的三相线路上电压、电流信息的三路电压采样电路和三路电流采样电路；每路电压采样电路均由电压互感器4、运放处理电路A5和钳位电路A6组成；每路电流采样电路均由霍尔传感器7、运放处理电路B8和钳位电路B9组成。
参见图2，本实施例中所述运放处理电路A5和运放处理电路B8均采用由两个运算放大器构成的电压跟随器电路，在对第一相线路U的电压进行采用的电压采样电路中，电压采样电路由运算放大器IC3A和IC3B组成，其中钳位电路A6连接在运算放大器IC3A的输出端，运算放大器IC3A的输出端频率检测电路10，而另外两相线路V、W的电压采样电路中的钳位电路A6连接在运算放大器IC3B的输出端；频率检测电路10采用三极管Q2，三极管Q2的基极连接运算放大器IC3B的输出端，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极作为输出端，以用于向微处理器2输入过零点电平信号，从而实现对供电电源1供电频率的检测。
参见图2，本实施例中所述电压互感器4的一次侧的两端分别连接供电电源1的每相线路与中性线，电压互感器4的二次侧装有稳压二极管与滤波电容，并与运放处理电路A5中运算放大器的同相输入端、反相输入端对应连接；参见图3，所述霍尔传感器7的两个输入端串接在供电电源1的每相线路上，霍尔传感器7的输出端连接运放处理电路B8，其中运放处理电路B8用以对从霍尔传感器7的输出端输出的信号进行缩小处理以供微处理器2采样接收；所述钳位电路A6的钳位电压为3.3V，钳位电路B9的钳位为5V。
Claims (5)
1.一种应用于电动机的三相无功补偿器，其特征是：包括有三相四线制供电电源、微处理器和三相电信号检测单元；在供电电源的每相线路与中性线之间均并联有若干个电容，每个电容所在的线路上串联一个接触器；所述三相电信号检测单元用于检测供电电源的每相电压、电流和频率及相位，并将检测到的数据传输至微处理器；所述微处理器根据接收到的数据计算出功率因数，并实时控制各个接触器的开关状态，以对功率因数的大小进行调整。
2.根据权利要求1所述的一种应用于电动机的三相无功补偿器，其特征是：所述供电电源的每相线路与中性线之间均并联有三个电容，每个电容所在的线路上串联一个接触器的常开触点，每个接触器的线圈对应连接微处理器的开关量输出接口。
3.根据权利要求1或2所述的一种应用于电动机的三相无功补偿器，其特征是：所述三相电信号检测单元包括有用于采样供电电源的三相线路上电压、电流信息的三路电压采样电路和三路电流采样电路；每路电压采样电路均由电压互感器、运放处理电路A和钳位电路A组成；每路电流采样电路均由霍尔传感器、运放处理电路B和钳位电路B组成。
4.根据权利要求3所述的一种应用于电动机的三相无功补偿器，其特征是：所述运放处理电路A和运放处理电路B均采用由两个运算放大器构成的电压跟随器电路，在其中一路电压采样电路中，钳位电路A连接其中一个运算放大器的输出端，另一个运算放大器的输出端频率检测电路；频率检测电路采用三极管，三极管的基极连接运算放大器的输出端，三极管的发射极接地，三极管的集电极作为输出端，以用于向微处理器输入过零点电平信号，从而实现对供电电源供电频率的检测。
5.根据权利要求3所述的一种应用于电动机的三相无功补偿器，其特征是：所述电压互感器的一次侧的两端分别连接供电电源的每相线路与中性线，电压互感器的二次侧装有稳压二极管与滤波电容，并与运放处理电路A中运算放大器的同相输入端、反相输入端对应连接；所述霍尔传感器的两个输入端串接在供电电源的每相线路上，霍尔传感器的输出端连接运放处理电路B；所述钳位电路A的钳位电压为3.3V，钳位电路B的钳位为5V。
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