CN201887719U

CN201887719U - 全自动三相电机功率适配器

Info

Publication number: CN201887719U
Application number: CN2010206019259U
Authority: CN
Inventors: 陈小榴
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-10-27
Filing date: 2010-10-27
Publication date: 2011-06-29
Anticipated expiration: 2020-10-27

Abstract

本实用新型公开了一种全自动三相电机功率适配器，其特征在于包括相位差检测电路、电源电路、CPU控制电路、电流放大电路、触发电路。三相电经可控硅与电机相连接，相位差检测电路的输入端连接可控硅的输入及输出端，相位差检测电路的输出端连接CPU控制电路，CPU控制电路连接电流放大电路，电流放大电路的输出端连接触发电路，三相电经触发电路与电机相连。由于采用了相位差检测电路、CPU控制电路、电流放大电路，由电流放大电路输出信号的变化来改变可控硅导通角，将加在电机上的电压升高或降低，以改变输入电机的功率。本实用新型结构简单，对电机负载的变化实现功率自动匹配，工作稳定可靠，节电效果明显，适合于三相电机配套使用。

Description

全自动三相电机功率适配器

技术领域

本发明涉及一种电机功率适配器，特别是一种全自动的三相电机功率适配器。

背景技术

在工农业生产中，普遍使用的机械设备所选择的电机都是按照机械所需的最大功率来配套，而电机在空载和轻载运行时，电机效率和功率因数降低，造成大量能源浪费。目前，人们研究了一些电机轻载时降低输入电机的功率的装置，这类装置主要有：一种是利用三个电抗器与三个双向可控硅并联串接在电机的主回路上，满载时可控硅全导通电机全压工作，轻载时可控硅关断，电流经过电抗器产生压降，电机低压运行从而达到降低输入电机的功率的目的。但是，这种装置对电机的输入功率不能动态跟踪，且装有电抗器，而电抗器的线圈体积大，铁芯重，安装不便，也损耗一定电能。另一种是采用微电脑技术，通过电压传感器和电流传感器采集电机的电压及电流，追踪电机运行的工作状态，再通过可控硅调整电机的电压以调节输入电机的功率，以达到电机的最佳功率运行状态，但这种装置的缺点是不同型号电机的额定电流和功率因素不同，电机的有功功率计算复杂，技术难度大。还有一种是通过模拟的方法测量出输入电压与电流的相位差，根据输入电压与电流的相位差的大小而调整电机的电压，达到功率适配的目的。此种装置通过模拟的方法测量输入电压与电流的相位差，其准确度较低，且电路较复杂，在不同负载率下不一定能取得最佳节电效果等弊端。

发明内容

本发明的目的在于避免上述现有技术的不足之处而提供一种简单、可靠的，可以根据电机负载的变化自动调节加在电机上的功率而实现对三相电机功率的最佳匹配。

本发明是这样来实现上述目的的：

全自动三相电机功率适配器，其特征在于包括相位差检测电路、电源电路、CPU控制电路、电流放大电路、触发电路。三相电经可控硅与三相电机相连接，三相电的其中二相与电源电路的输入端相连接，电源电路的输出端为相位差检测电路及CPU控制电路提供5V电源，相位差检测电路的输入端连接可控硅的输入端及输出端，相位差检测电路的输出端连接CPU控制电路，CPU控制电路连接电流放大电路，电流放大电路的输出端连接触发电路，三相电经触发电路后与三相电机相连。

本发明的有益效果是：由于采用了相位差检测电路、CPU控制电路、电流放大电路，由电流放大电路输出信号的变化来改变可控硅导通角，将加在电机上的电压升高或降低，以改变输入电机的功率。当在电源接线端加上电压时，相位差检测电路检测到电机的电压与电流的相位差很小时，CPU控制电路输出一个占空比高的方波信号，经电容滤波后形成一个高电压信号加到电流放大电路的输入端，经放大后通过可控硅触发电路调整可控硅完全导通，使可控硅输出电压最高，以保证电机起动时的输入功率最大。在电机处于空载时，输入电机的电压与电流的相位差最大，CPU控制电路输出一个占空比低的方波信号，经电容滤波后形成一个低电压信号加到电流放大电路的输入端，再经电流放大电路放大后输出至可控硅触发电路，控制可控硅部分导通，降低电压和电流，从而降低输入电机的功率；随着电机的负载增大时，输入电机的电压与电流的相位差变小，CPU控制电路输出方波信号的占空比增大，经电容滤波后形成的电压信号强度增大，输入到电流放大电路的电流信号增大，调整可控硅的导通角，升高电压，从而升高输入电机的功率；当电机重载时，电机的电压与电流的相位差很小，CPU控制电路输出一个占空比高的方波信号，经电容滤波后形成一个高电压加到电流放大电路输入端，经电流放大电路放大后输出到可控硅触发电路，调整可控硅完全导通。从而实现重载可控硅全导通，空载或轻载部分导通，降低电压和电流，从而实现电机功率的自动适配。

附图说明

附图的图面说明如下：

图1为本发明的电路方框图。

图2为实现图1的电路原理图。

具体实施方式如下：

参照图1，全自动三相电机功率适配器，包括相位差检测电路A1、电源电路A2、CPU控制电路A3、电流放大电路A4、触发电路A5。电源电路A2给相位差检测电路A1及CPU控制电路A3供电，相位差检测电路A1的输出端连接CPU控制电路A3，CPU控制电路A3连接电流放大电路A4，电流放大电路A4的输出端连接触发电路A5，三相电L1、L2、L3经触发电路A5后与三相电机相连。

下面参照图2对各电路的组成及原理作详细的描述：

1)相位差检测电路A1，用于产生电压与电流的相位差信号。包括桥式整流器D4及D5、光耦T10及T11、三极管T12、电阻R13、R14、R15、R16、R17、R18。桥式整流器D4的输入端分别与可控硅T3的输入端和输出端相连，桥式整流器D4的输出端经限流电阻R12后与光耦T10的输入端相连，光耦T10的输出端与中央处理器U1的19脚和电阻R18相连，电阻R18的另一端接+5V电源，光耦T10的另一输出端与电源电路的负极相连；电阻R14、R15的一端分别接可控硅T2、T1的输入端，电阻R14、R15的另一端接电源电路的负极，电阻R11的一端接可控硅T3的输入端，电阻R11的另一端接桥式整流器D5的输入端，桥式整流器D5的另一输入端接电源电路的负极，桥式整流器D5的输出端经限流电阻R13后与光耦T11的输入端相连，光耦T11的输出端与三极管T12的基极和电阻R16相连，光耦T11的另一输出端与电源电路的负极相连，三极管T12的集电极与中央处理器U1的11脚和电阻R17相连，R16、R17的另一端接+5V电源，三极管T12的发射极接电源电路的负极。当接通电源后，正弦交流电信号经桥式整流器D5全波整流后，形成半周期的正向正弦波信号，输入光耦T11后输出一个脉冲信号，经三极管T12反向后输入中央处理器U1的11脚；与此相同，可控硅T3的输入端和输出端的电压差信号经桥式整流器D4全波整流后，形成半周期的正向正弦波信号，输入光耦T10后输出一个脉冲信号输入到中央处理器U1的19脚，经中央处理器U1计算出以上两个脉冲信号的时间差，则可得到电压与电流的相位差。

2)电源电路A2，给相位差检测电路A1及CPU控制电路A3提供+5V的直流电。包括变压器B1、桥式整流器D6、滤波电容C5及C6、三端稳压器T13。380V交流电经变压器B1变为9V后，再经桥式整流器D6和滤波电容C5滤波后输入三端稳压器T13，由三端稳压器T13输出+5V的直流电。

3)CPU控制电路A3，用于处理相位差检测电路A1输出的相位差信号，并控制输入到电流放大电路A4的输入电流。包括中央处理器U1、二极管D3、电阻R19、电容C4、以及其它外围电路(略)。中央处理器U1的11脚、19脚分别与相位差检测电路A1的输出端连接，中央处理器U1的1脚与R19相连，R19与与二极管D3相连，二极管D3与电容C4和电流放大电路的输入电阻R10相连。中央处理器U1的11脚与19脚分别接收到相位差检测电路A1输出的脉冲信号后，通过程序计算出二个不同信号的相邻二个脉冲之间的时间差值，该时间差值的大小即代表输入电机的电压与电流的相位差的大小。根据该时间差值的大小，中央处理器U1的1脚输出不同占空比的方波。当时间差值大时，中央处理器U1的1脚输出一个占空比低的方波，经电容C4滤波后形成一个低电压输入到电阻R10，从而输入一个小的电流信号到电流放大电路的输入端；当该时间差值变小时，中央处理器U1的1脚输出的方波其占空比变大，经电容C4滤波后加到R10的电压也变大，输入电流放大电路A4的电流信号变大。从而实现由电压和电流的相位差的大小，而改变输入到电流放大电路A4电流的大小。

4)电流放大电路A4

电流放大电路A4，将中央处理器U1输出的电流信号进行放大，以驱动触发电路A5，包括三组电流放大子电路A41、A42、A43，每个子电路分别包括光电耦合器T7、T8、T9，电阻R7、R8、R9，电阻R4、R5、R6，三极管T4、T5、T6，输入限流电阻R10。中央处理器U1电流输出端经限流电阻R10与光电耦合器T7、T8、T9的输入端串连，光电耦合器T7、T8、T9的输出端与电阻R7、R8、R9和三极管T4、T5、T6的基极相连，电阻R7、R8、R9的另一端与电阻R4、R5、R6和触发电路A3的桥式整流器D1、D2、D3输出端相连，电阻R4、R5、R6的另一端与三极管T4、T5、T6的集电极相连，三极管T4、T5、T6的发射极与触发电路A5的桥式整流器D1、D2、D3另一输出端相连。以其中第一相L1为例，当A3输出的电流信号增大时，经过R10的电流增加，光电耦合器T7内发射的红外线也增加，使光电耦合器T7内三极管导通加深，经电阻R7的电流也增加，驱动三极管T4导通加深，起到电流放大的作用。

5)触发电路A5

根据电流放大电路A4的控制信号控制可控规的导通角，实现对电机的电压和电流的调节，以实现功率适配的目的。包括三组用于各相的触发子电路A51、A52、A53，每个子电路包括电容C1、C2、C3，电阻R1、R2、R3，触发二极管DZ1、DZ2、DZ3，双向可控规T1、T2、T3，桥式整流器D1、D2、D3。每相电的输入端与双向可控规T1、T2、T3串接后与电机相连，同时每相电的输入端与电容C1、C2、C3相连，电容C1、C2、C3的另一端与桥式整流器D1、D2、D3的输入端和电阻R1、R2、R3相连，桥式整流器D1、D2、D3的另一输入端与电机相连，电阻R1、R2、R3的另一端与触发二极管DZ1、DZ2、DZ3相连，触发二极管DZ1、DZ2、DZ3的另一端与双向可控规T1、T2、T3的控制端相连。以其中第一相L1为例，当A4输出的控制信号增大时，电容C1的冲放电加快，则经触发二极管DZ1触发可控硅T1的导通角加大，从而输出高电压给电动机工作；反之，当A4输出的控制信号减小时，电容C1的冲放电减慢，则经触发二极管DZ1触发可控硅T1的导通角减小，从而输出低电压给电动机工作。第二相与第三相同理。因此可控硅T1、T2、T3的输出电压随输入电机的电压与电流的相位差变小而增大。相反当输入电机的电压与电流的相位差增大时，可控硅T1、T2、T3的导通角变小，输出电压降低，实现功率适配的目的。

本发明结构简单，对电机负载的变化实现功率自动匹配，工作稳定可靠，生产成本低，节电效果明显，适合于三相电机配套使用。

Claims

1.全自动三相电机功率适配器，其特征在于包括相位差检测电路(A1)、电源电路(A2)、CPU控制电路(A3)、电流放大电路(A4)、触发电路(A5)，电源电路(A2)给相位差检测电路(A1)及CPU控制电路(A3)供电，相位差检测电路(A1)的输出端连接CPU控制电路(A3)，CPU控制电路(A3)连接电流放大电路(A4)，电流放大电路(A4)的输出端连接触发电路(A5)，三相电L1、L2、L3经触发电路(A5)后与三相电机相连。

2.根据权利要求1所述的全自动三相电机功率适配器，其特征在于所述相位差检测电路(A1)，用于产生电压与电流的相位差信号，包括桥式整流器D4及D5、光耦T10及T11、三极管T12、电阻R13、R14、R15、R16、R17、R18，桥式整流器D4的输入端分别与可控硅T3的输入端和输出端相连，桥式整流器D4的输出端经限流电阻R12后与光耦T10的输入端相连，光耦T10的输出端与中央处理器U1的19脚和电阻R18相连，电阻R18的另一端接+5V电源，光耦T10的另一输出端与电源电路的负极相连；电阻R14、R15的一端分别接可控硅T2、T1的输入端，电阻R14、R15的另一端接电源电路的负极，电阻R11的一端接可控硅T3的输入端，电阻R11的另一端接桥式整流器D5的输入端，桥式整流器D5的另一输入端接电源电路的负极，桥式整流器D5的输出端经限流电阻R13后与光耦T11的输入端相连，光耦T11的输出端与三极管T12的基极和电阻R16相连，光耦T11的另一输出端与电源电路的负极相连，三极管T12的集电极与中央处理器U1的11脚和电阻R17相连，R16、R17的另一端接+5V电源，三极管T12的发射极接电源电路的负极。