CN201656901U - 三相异步电动机节电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种三相异步电动机节电器，它在三相输电线上分别装有晶闸管，本节电器还包括单片机控制中心、同步电路、相位检测电路及脉冲触发电路，同步电路分别与三相输电线中的任意两相电连接，相位检测电路与所采集相输电线上的晶闸管并联连接，同步电路与相位检测电路两者的信号输出端均与单片机控制中心的信号输入端电连接，单片机控制中心的信号输出端连接到脉冲触发电路的信号输入端，脉冲触发电路的脉冲输出端与晶闸管连接。本实用新型通过计算电机相电流后沿过零点的时刻与电网电压后沿过零点的时刻之差，即可通过晶闸管达到改变负载功率，该节电器控制简单精确、节能效果好。

Description

三相异步电动机节电器

技术领域

本实用新型涉及电机节电器领域，具体地说它是一种三相异步电动机节电器。

背景技术

在异步电动机产品的运行中，其经常是工作于空载和负载的两种状态，然而，普通的异步电动机在上述两种状态下是大量浪费电能，由于电机是长时间运行工作，所以其累计浪费的电能相当惊人，这无疑给企业带来了额外的浪费，增加产品的制造成本。为此，为了节省异步电机运转时电能的小号，提高电机的功率因素，人们设计出了电机节能器。

例如是中国专利ZL200820033314.1公开的一种交流接触器节电器，该技术方案所述披露节电器能在一定程度上实现节电的效果。但是，该节电器是针对传统电力配送行业中的交流接触器而进行改进的，它所适应的运用交流接触器等电路中，对于生产企业较多使用的异步电动机就不适用了，不能直接的应用在异步电动机上，而且，纵观该电路结构，只是用普通的电器元件组成，元器件较多，连接复杂麻烦，控制精度不高，一定程度上制约产品的推广使用。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种控制简单精确、节能效果好的三相异步电动机节电器。

本实用新型的发明目的是这样实现的：一种三相异步电动机节电器，包括用于连接异步电动机的三相输电线，其特征在于：所述三相输电线上分别装有晶闸管，所述三相异步电动机节电器还包括单片机控制中心、用于采集三相输电线的电压信号并输出方波信号的同步电路、用于采集三相输电线其中一相的相电流截止时刻的相位检测电路及与晶闸管连接的脉冲触发电路，同步电路分别与三相输电线中的任意两相电连接，相位检测电路与所采集相输电线上的晶闸管并联连接，同步电路与相位检测电路两者的信号输出端均与单片机控制中心的信号输入端电连接，单片机控制中心的信号输出端连接到脉冲触发电路的信号输入端，脉冲触发电路的脉冲输出端与晶闸管连接。

作为前述技术方案的进一步细化，所述同步电路内设置有过零比较器，过零比较器接收同步电路的输入信号，过零比较器的信号输出端连接在单片机控制中心的信号输入端。

作为本发明的进一步完善，所述三相异步电动机节电器还包括用于检测三相输电线电流值的电流采集电路，电流采集电路分别均与三相输电线的各相电线连接。

对于本发明所述单片机控制中心，它为8098单片机。

本实用新型对现有的电机节电器作出改进，它具有以下优点：

本实用新型利用晶闸管调功的节能原理，在三相输电线上设置晶闸管，并且设置相应的单片机控制中心、同步电路、相位检测电路及与晶闸管连接的脉冲触发电路，同步电路用于采集三相输电线的电压信号并输出方波信号，相位检测电路用于采集三相输电线其中一相的相电流截止时刻，由两者检测而得的电压电流信号被输入单片机控制中心，通过单片机控制中心计算而得电机相电流后沿过零点的时刻与电网电压后沿过零点的时刻之差，即可指令脉冲触发电路向晶闸管输出相应的脉冲信号，通过晶闸管实现调节负载上输出电压与电流的平均值，从而达到改变负载功率，达到节电目的，该节电器控制简单精确、节能效果好，能大大节省异步电动机的工作电能消耗。

附图说明

附图1为本实用新型最佳实施例的电路结构图；

附图2为本实用新型所述单片机控制中心的运转方框图

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。

根据图1所示，本实用新型所述的三相异步电动机节电器，包括用于连接异步电动机M的三相输电线1，三相输电线1外接交流电网，内为异步电动机M输电。本实用新型对传统节电器产品作出改进，在三相输电线1上分别装有晶闸管2，所述三相异步电动机节电器还包括单片机控制中心3、用于采集三相输电线1的电压信号并输出的方波信号的同步电路4、用于采集三相输电线1其中一相的相电流截止时刻的相位检测电路5及与晶闸管2连接的脉冲触发电路6，在本实施例中，单片机控制中心3为8098单片机，在本实施例以外的实施方案，单片机控制中心3也可采用其它的芯片，只要制造者往芯片内烧结相应的常规程序即可，相应的程序为计算相电流后沿过零点的时刻与电网电压后沿过零点的时刻之差所用的一切程序。同步电路4分别与三相输电线1中的任意两相电连接，在本实施例中为A、C两相。相位检测电路5与所采集相输电线上的晶闸管2并联连接，同步电路4与相位检测电路5两者的信号输出端均与单片机控制中心3的信号输入端电连接，单片机控制中心3的信号输出端连接到脉冲触发电路6的信号输入端，脉冲触发电路6的脉冲输出端与晶闸管2连接。作为前述技术方案的进一步细化，所述同步电路4内设置有过零比较器41，过零比较器41接收同步电路4的输入信号，过零比较器41的信号输出端连接在单片机控制中心3的信号输入端。作为本发明的进一步完善，所述三相异步电动机节电器还包括用于检测三相输电线1电流值的电流采集电路7，电流采集电路7分别均与三相输电线1的各相电线连接，采集器主要使用三相桥式整流电路，由于交流电的电流有效值I与直流侧的整流电路I_d间存在着一定的比例关系I＝0.816I_d，因此测量交流侧电流，就可反映出直流电流的大小，单片机控制中心3由此可检测得到异步电动机M或三相输电线1中的电流值大小，以便于单片机控制中心3对整体电路的控制。

本实用新型通过单片机控制中心3计算而得电机相电流后沿过零点的时刻与电网电压后沿过零点的时刻之差，即可指令脉冲触发电路6向晶闸管2输出相应的脉冲信号，通过晶闸管2实现调节负载上输出电压与电流的平均值，从而达到改变负载功率，达到节电目的，该节电器控制简单精确、节能效果好，能大大节省异步电动机M的工作电能消耗。

同时，本发明所采用的单片机控制中心3，还具有输入输出能缺相保护、温度保护，可灵活控制电机的正反转节电效果，能跟踪电机温升自动关闭输出，保护电机。该控制中心也带有自动检测功能，开机时能自动检测有否缺相，可控硅温度检测是不良好，在开路/短路状态下能进入自我保护功能。

本技术方案以外，异步电动机M运行中，故障检测及保护尤为重要。所以在软件设计中要不时进行断相、过流等主要故障检测。电机在未启动或运转期间发生的断相故障引起电流过大，长时间会损害电机。因此，对于断相故障，一旦发生，在超过20秒后如不恢复正常，则执行软停车程序。此时，指示灯显示断相故障，且不能再启动电机，必须检查问题所在。

该节电器还采用交流互感器作为过电流故障的检测元件，它既能反映主电路中的电流值，又能使控制电路与主电路隔开，减少了干扰。由交流互感器检测到的三相交流电流经三相桥式整流、电容滤波、电阻分压，可得到0-5V的电压信号。

过流保护采用“反时限”方法，它根据用户要求的过流时间，制成保护表来设定时间常数。注意：在软启动中，因为启动电流为电动机额定电流的2-3倍，所以在软启动子程序中，电流的过流上限在软件设计中，本文采用了模块化设计。它主要完成了软启动功能、故障检测功能、节能功能、软停车功能，主程序框图见图2。

Claims (4)

1.一种三相异步电动机节电器，包括用于连接异步电动机(M)的三相输电线(1)，其特征在于：所述三相输电线(1)上分别装有晶闸管(2)，所述三相异步电动机节电器还包括单片机控制中心(3)、用于采集三相输电线(1)的电压信号并输出方波信号的同步电路(4)、用于采集三相输电线(1)其中一相的相电流截止时刻的相位检测电路(5)及与晶闸管(2)连接的脉冲触发电路(6)，同步电路(4)分别与三相输电线(1)中的任意两相电连接，相位检测电路(5)与所采集相输电线上的晶闸管(2)并联连接，同步电路(4)与相位检测电路(5)两者的信号输出端均与单片机控制中心(3)的信号输入端电连接，单片机控制中心(3)的信号输出端连接到脉冲触发电路(6)的信号输入端，脉冲触发电路(6)的脉冲输出端与晶闸管(2)连接。

2.根据权利要求1所述的三相异步电动机节电器，其特征在于：所述同步电路(4)内设置有过零比较器(41)，过零比较器(41)接收同步电路(4)的输入信号，过零比较器(41)的信号输出端连接在单片机控制中心(3)的信号输入端。

3.根据权利要求1所述的三相异步电动机节电器，其特征在于：所述三相异步电动机节电器还包括用于检测三相输电线(1)电流值的电流采集电路(7)，电流采集电路(7)分别均与三相输电线(1)的各相电线连接。

4.根据权利要求1所述的三相异步电动机节电器，其特征在于：所述单片机控制中心(3)为8098单片机。

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