CN201260147Y - 电动机节电控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种电动机节电控制器，属节电控制器技术领域。电动机节电控制器，包括有电源、保护单元、基准单元、比较控制单元、执行单元、信号检测单元、调整设定单元和报警系统，保护单元信号输出端连接基准单元、信号检测单元及执行单元信号输入端，执行单元信号输出端与信号检测单元输入端相连通，基准单元、信号检测单元、调整设定单元的输出端分别连接比较控制单元输入端，比较控制单元输出端分别连接执行单元及报警系统，特征：执行单元采用整流滤波单元与逆变器构成，整流滤波单元把交流电整流成直流电，并进行滤波，输出的直流电至逆变器，逆变器把直流电整理成随负载大小变化的50赫兹正弦交流电。本实用新型能代替传统接触器，使电动机保持在最佳状态运行，达到效率最大化。
Description
一、技术领域
本实用新型涉及一种电动机节电控制器，属于节电控制器技术领域。
二、背景技术
目前，电动机的节能方案大都是经可控变压后直接输入到电动机，虽然电压随负载变化了，但其波形已经不是正弦交流电了。这使电动机的运行特性发生了很大的变化，甚至不能正常工作。这也是以前的电动机节能控制器推广不开的重要原因之一。
随着电子技术的发展，出现了多种PWM(脉宽调制)技术，包括：脉宽PWM.电压控制PWM、SPWM.随机PWM等，PWM是Pulse Width Modulation的缩写，意为脉冲宽度调制，也叫脉宽调制。是电力电子学中调整电压所采用的一种技术。可以对脉冲的宽度进行调整以便得到需要的电压数值。电源接通时间占一个周期的比例为占空比。
三、发明内容
本实用新型的目的在于解决上述现有技术存在的不足之处，提供一种能代替传统接触器，使电动机保持在最佳状态运行，达到效率最大化的电动机节电控制器，该节电控制器能根据负载的大小自动调节输入电压的大小，并使电动机的工作电压为三相(或单相)正弦交流电，工作电流接近或等于额定电流(或一个指定值)。
本实用新型是通过以下技术方案实现的：
电动机节电控制器，包括有电源、保护单元、基准单元、比较控制单元、执行单元、信号检测单元、调整设定单元和报警系统，保护单元的信号输出端分别连接基准单元、信号检测单元及执行单元信号输入端，执行单元的信号输出端与信号检测单元的输入端相连通，基准单元、信号检测单元、调整设定单元的输出端分别连接比较控制单元的输入端，比较控制单元输出分别连接执行单元及报警系统，其特殊之处在于执行单元采用整流滤波单元与逆变器构成，整流滤波单元把交流电整流成直流电，并进行滤波波形技术处理，输出的直流电至逆变器，逆变器把已经处理好的直流电整理成随负载大小变化的50赫兹三相或单相正弦交流电；
所述信号检测单元是对电动机的实时电流电压信号进行监测的电流检测或/和电压检测器，并将数据送到比较控制单元，所检测到的信号可以是由于负载变化而引起的电流变化信号，也可以是由于负载变化而引起的电压变化信号、转数变化信号、矢量变化信号、力矩变化信号等；
所述比较控制单元是接收与其相连的信号检测单元、调整设定单元和基准单元所传送的数据、并把收到的数据进行综合分析比较和计算的中央控制器，其输出端连接控制执行单元的逆变器和报警单元正常工作；
所述保护单元是用作短路保护，浪涌保护或其它需要的保护的保护器，采用熔断器等实现；基准单元是提供给系统的直流工作电源和三相基准电源；报警单元是用于提供声光报警或其它形式报警的报警器；
所述调整设定单元是由输出端与比较控制单元相连、通过控制面板对系统进行调整和设定的调整器；
所述负载的过载保护可以是给电流一个设定值，通过检测执行单元的输入输出电压变化而实现，或者设定一个电压值，通过检测电流的变化而实现，或者通过对电动机的功率进行设定和控制而实现。
本实用新型一种电动机节电控制器，接通电源后，可根据负载所处的不同状态采用不同的启动模式，电动机如果处在空载或轻载状态，可选择正常的启动模式；电动机如果处在重载状态，可选择全压启动，启动完成后，自动转入节能状态；如果电网容量不能满足电动机的全压启动，可选择限流启动状态(可按额定电流的倍数设定启动电流或限压方式)，启动完成后，自动转入节能状态，具有过载保护、短路保护、过压保护、不平衡(含缺相)保护、漏电保护等功能，并且可以调整启动时间。
本实用新型的电动机节电控制器首先使电动机的工作电流达到或接近额定电流(或一个设定值)，通过改变电动机的工作电压而达到节能的目的。
本实用新型的电动机节电控制器和传统的变频器的主要区别在于：传统的变频器是通过改变电动机的转速达到节能的目的。而大多数的机械加工设备主轴电动机的转速是恒定的，不能变的。主轴转速的变化通过齿轮变速来实现，转速的降低和扭矩的提升成比例关系，这也是传统的变频器做不到的。
本实用新型的电动机节电控制器能代替传统接触器，使电动机保持在最佳状态运行，达到效率最大化的电动机节电控制器，该节电控制器能根据负载的大小自动调节其输入电压的大小，并使电动机的工作电压接近或等于三相(或单相)正弦交流电，工作电流接近或等于额定电流(或一个指定值)。
四、附图说明
图1：本实用新型的结构原理连接框图。
五、具体实施方式
参考图1，对本实用新型的电动机节电控制器进行详细的说明。
实施例1
电动机节电控制器，包括有电源、基准单元、保护单元、比较控制单元、执行单元、调整设定单元、信号检测单元和报警系统，保护单元的信号输出端分别连接基准单元、信号检测单元及执行单元信号输入端，执行单元的信号输出端与信号检测单元的输入端相连通，基准单元、信号检测单元、调整设定单元的输出端分别连接比较控制单元的输入端，比较控制单元输出分别连接执行单元及报警系统，执行单元采用整流滤波单元与逆变器构成，整流滤波单元把交流电整流成直流电，并进行滤波波形技术处理，输出的直流电至逆变器，逆变器把已经处理好的直流电整理成随负载大小变化的50赫兹三相或单相正弦交流电；
接通电源，电动机在启动模式下启动。启动完成后，比较控制单元把信号检测单元监测到的电流值与设定值(电动机的额定电流或其他设定值)进行比较，当电动机的工作电流小于(或大于)设定值时，则输出一个信号去控制执行单元，减小(或增加)SPWM波形脉冲的宽度去控制逆变器，使电动机的工作电压下降(或上升)，电动机的工作电流随之上升(或下降)，一直到电动机的工作电流等于或接近设定值时(或设定值附近的一个范围内)，则系统保持一个稳定的电压输出，使电动机的工作电流始终接近于额定电流(或其他设定值)。
本实施例以脉宽SPWM控制法加以说明。SPWM控制是把每脉冲宽度均相等的脉冲列作为PWM波形，并按正弦波进行调制，通过改变脉冲列的周期调整频率，改变脉冲的宽度调整电压。本专利技术就是在不改变PWM波形周期(50HZ)脉冲的前提下，其脉冲宽度按正弦波进行调制，通过调整脉冲的宽度达到控制电压的目的。
(一)过载保护：当负载加大时，如果电动机的工作电流超过设定值，系统为了保证电动机的工作电流和设定值接近或相等，会自动升高电动机的输入电压以降低电流，但当电压检测单元监测到执行单元逆变器的输出电压达到设定值时，就会输出一个信号到比较控制单元：1、在系统允许的范围内可任意设定电流值，信号检测单元检测的电流超过某一设定值时，比较控制单元就会输出一个信号给报警单元，从而提醒操作者注意(可根据需要设1个或几个报警点)。2、当电流继续上升，超过设定值的另一个值时，比较控制单元就会输出一个停止信号，使执行单元断开电动机电源，起到过载保护的目的。
(二)短路保护：采用快速熔断器或其他保护措施。
(三)不平衡保护：比较控制单元把信号检测单元检测的三相电流进行比较，当监测到三相电流不平衡度达到某一设定值时，比较控制单元就会输出一个停止信号，使执行单元断开电动机电源，达到保护的目的。同时比较控制单元输出一个信号给报警单元来提醒操作者注意。
(四)过压保护：比较控制单元把电压检测单元检测的三相输入电压和基准单元中的基准电压进行比较，当电压检测单元检测的系统输入电压超过基准单元中的基准电压的某一值时(在系统允许的范围内可任意设定)，比较控制单元就会输出一个停止信号，使执行单元断开电动机电源，达到保护的目的。同时比较控制单元输出一个信号给报警单元提醒操作者注意。
(五)漏电保护：比较控制单元把信号检测单元检测的三相电流进行矢量计算，如果其数值超过某一值时(在系统允许的范围内可任意设定)，比较控制单元就会输出一个停止信号，使执行单元断开电动机电源，达到保护的目的。同时比较控制单元输出一个信号给报警单元提醒操作者注意。
启动模式：电动机如果处在空载或轻载状态，可选择正常的启动模式，电动机如果处在重载状态，可选择全压启动，启动完成后，自动转入节能状态。如果电网容量不能满足电动机的全压启动，可选择限流启动状态(可按额定电流的倍数设定启动电流或限压方式)，启动完成后自动转入节能状态。
保护单元：用作短路保护，浪涌保护或其它需要的保护。
基准单元：给系统提供工作电源和三相基准电源。
整流滤波单元：可控功率元器件或其他整流元器件，把三相(或单相)交流电变为直流电，进行滤波和相关的技术处理后，作为逆变器的直流电源。
逆变器：采用SPWM技术将直流电变换为频率为50赫兹电压可调的三相交流电。它是由六个功率开关器件(GTR、IGBT、GTO等)组成的三相桥式逆变电路再加上控制电路和其他相关电路组成。控制电路是为主电路提供控制信号，对逆变器的开关控制，并通过外部接口电路传送控制信息等。
报警单元：提供声光报警或其它需要的报警方式。
信号检测单元：对电动机的电流电压等进行实时监测，并将数据送到比较控制单元。
调整设定单元：控制面板，对系统进行调整和设定。
比较控制单元：把各单元送到的数据进行综合分析、比较和计算，控制执行单元和其他工作单元正常工作。
本实施例的电动机节电控制器，具有以下优点：
1、本控制器能代替传统的接触器。
2、本控制器能根据负载大小自动调节输入电压的大小，并使电动机的工作电压为(或接近)三相(或单相)正弦交流电，工作电流接近或等于额定电流(或一个指定值)，使电动机保持在最佳状态运行，达到效率最大化。
3、本控制器具有过载保护、短路保护、过压保护、不平衡(含缺相)保护、漏电保护等功能。
4、本控制器可实现多种启动模式，如轻载启动、重载启动、限流启动等，并且可以调整启动时间。
Claims (7)
1、电动机节电控制器，包括有电源、保护单元、基准单元、比较控制单元、执行单元、信号检测单元、调整设定单元和报警系统，保护单元的信号输出端分别连接基准单元、信号检测单元及执行单元信号输入端，执行单元的信号输出端与信号检测单元的输入端相连通，基准单元、信号检测单元、调整设定单元的输出端分别连接比较控制单元的输入端，比较控制单元输出分别连接执行单元及报警系统，其特征在于执行单元采用整流滤波单元与逆变器构成，整流滤波单元把交流电整流成直流电，并进行滤波波形技术处理，输出的直流电至逆变器，逆变器把已经处理好的直流电整理成随负载大小变化的50赫兹三相或单相正弦交流电。
2、按照权利要求1所述电动机节电控制器，其特征在于所述信号检测单元是对电动机的实时电流电压信号进行监测的电流检测或/和电压检测器。
3、按照权利要求1所述电动机节电控制器，其特征在于所述比较控制单元是连接接收与其相连的信号检测单元、调整设定单元和基准单元所传送的数据、并把收到的数据进行综合分析比较和计算的中央控制器，其输出端连接控制执行单元的逆变器和报警单元。
4、按照权利要求1所述电动机节电控制器，其特征在于所述保护单元是用作短路保护、浪涌保护或其它需要的保护的保护器，采用熔断器。
5、按照权利要求1所述电动机节电控制器，其特征在于所述基准单元是提供给系统的直流工作电源和三相基准电源。
6、按照权利要求1所述电动机节电控制器，其特征在于所述报警单元是用于提供声光报警或其它形式报警的报警器。
7、按照权利要求1所述电动机节电控制器，其特征在于所述调整设定单元是由输出端与比较控制单元相连、通过控制面板对系统进行调整和设定的调整器。
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Cited By (2)
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| CN112350644A (zh) * | 2020-10-21 | 2021-02-09 | 苏州索斯曼电气有限公司 | 一种具有短路保护功能的电机控制器 |
| CN112491326A (zh) * | 2020-11-19 | 2021-03-12 | 南京鲁贝斯控制技术有限公司 | 一种具有监控功能的变频控制系统 |
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2008
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