CN207166390U - 调感式电动机节电器 - Google Patents
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Abstract
一种调感式电动机节电器，该节电器通过改变电感的感抗来调节电动机的端电压，电动机在节电运行过程中，其电压波形无畸变，对电网不产生污染。其包括相位检测电路、根据检测的相位信号自动调整电动机端电压的感抗选择电路；所述的感抗选择电路，包括电抗器DKQ，可控硅选通电路；电抗器线圈的首端与尾端之间设有多个抽头，电抗器线圈的首端与电动机的电流回路的一断点连接，电抗器线圈的首端、尾端以及各抽头分别通过对应的可控硅与电动机的电流回路的另一断点连接；所述的可控硅选通电路根据相位检测电路输出的相位信号电压，使某一可控硅导通，使其余的可控硅截止。本节电器可节电20%左右；感抗选择电路的结构简单，可靠性高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电动机节电器，其通过调整电动机的电流，达到节电目的，本节电器适用于单相电动机。
背景技术
电动机在低于额定负载运行时，其功率因数降低，电动机的效率较低，造成电能的浪费。为达到节电目的，通常的方法是根据负载的大小通过可控硅来调整电动机的端电压，图2的曲线3为可控硅调节后电动机端电压的波形，通过降低电动机端电压以提高功率因数。使用可控硅的不足之处是会产生高次谐波，污染电网；为消除高次谐波的影响，需要设滤波电路，增加了节电器的制造成本。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型提出一种调感式电动机节电器，该节电器通过改变电感的感抗来调节电动机的端电压，电动机在节电运行过程中，其电压波形无畸变，对电网不产生污染。所述的电动机为单相交流电动机。
本实用新型的技术方案是，一种调感式电动机节电器，其包括相位检测电路、根据检测的相位信号自动调整电动机端电压的感抗选择电路；
所述的感抗选择电路，包括电抗器DKQ，可控硅选通电路；电抗器线圈的首端与尾端之间设有多个抽头，电抗器线圈的首端与电动机的电流回路的一断点连接，电抗器线圈的首端、尾端以及各抽头分别通过对应的可控硅与电动机的电流回路的另一断点连接；
其特征是，所述的可控硅选通电路根据相位检测电路输出的相位信号电压，使某一可控硅导通，使其余的可控硅截止；
所述的相位检测电路包括电流互感器LH、降压变压器B1，电流互感器LH的初级线圈串接在电动机MD的电流回路中，电流互感器LH的次级线圈的一端接三极管T5的基极，电流互感器LH的次级线圈的另一端接三极管T6的基极，电阻R7的一端接电流互感器LH的次级线圈的中心抽头，电阻R7的另一端与三极管T1的发射极和三极管T2的发射极连接；降压变压器B1的初级线圈与市电电源并联，降压变压器B1次级线圈L1的一端接三极管T5的集电极，降压变压器B1次级线圈L1的另一端接三极管T6的集电极，降压变压器B1次级线圈L1的中心抽头通过电阻R8与三极管T5的发射极和三极管T6的发射极连接，降压变压器B1次级线圈L1的中心抽头接地；电阻R8上电压为相位信号电压Uin，相位信号电压Uin输送至可控硅选通电路的输入端。
与现有技术相比，本节电器通过选择电抗器的感抗来调整电动机的端电压，使电动机的端电压波形无畸变，对电网的无污染，本节电器可节电20%左右；另本节电器的感抗选择电路的结构简单，可靠性高。
附图说明
图1为本实用新型的相位检测电路、感抗选择电路以及稳压电路原理图。
图2为感抗选择电路中的可控硅选通电路原理图。
具体实施方式
现结合附图说明本实用新型的具体实施方式。
一种调感式电动机节电器，其包括相位检测电路、根据检测的相位信号自动调整电动机端电压的感抗选择电路以及使节电器启动启动电路。
所述的相位检测电路包括电流互感器LH、降压变压器B1，电流互感器LH的初级线圈串接在电动机MD的电流回路中，电流互感器LH的次级线圈的一端接三极管T5的基极，电流互感器LH的次级线圈的另一端接三极管T6的基极，电阻R7的一端接电流互感器LH的次级线圈的中心抽头，电阻R7的另一端与三极管T1的发射极和三极管T2的发射极连接；降压变压器B1的初级线圈与市电电源并联，降压变压器B1次级线圈L1的一端接三极管T5的集电极，降压变压器B1次级线圈L1的另一端接三极管T6的集电极，降压变压器B1次级线圈L1的中心抽头通过电阻R8与三极管T5的发射极和三极管T6的发射极连接，降压变压器B1次级线圈L1的中心抽头接地；电阻R8上电压为相位信号电压Uin，相位信号电压Uin输送至可控硅选通电路的输入端。
相位检测电路的原理是，电流互感器LH的次级线圈的电压信号与电动机MD的电流回路中的电流ia同相，降压变压器B1次级线圈的电源电压ua同相；当电流互感器LH的次级线圈的一端的电压极性和降压变压器B1次级线圈L1的一端的电压极性都为正时，三极管T5集电极有电流产生，同理当电流互感器LH的次级线圈的另一端的电压极性和降压变压器B1次级线圈L1的另一端的电压极性都为正时，三极管T6集电极有电流产生；三极管T5集电极电流和三极管T6集电极电流在电阻R8上形成相位信号电压Uin；当电动机运行过程中功率因数降低（即负载小）时，电源电压ua与电流ia之间的相位差增大，相位信号电压降低，反之亦然。
所述的感抗选择电路，包括电抗器DKQ，可控硅选通电路；电抗器线圈的首端K4与尾端K1之间设有第一抽头K2、第二抽头K3，电抗器线圈的首端与电动机的电流回路的一断点KD1连接，电抗器线圈的尾端可控硅G1与电动机的电流回路的另一断点KD2连接；电抗器线圈的第一抽头通过可控硅G2与电动机的电流回路的另一断点KD2连接；电抗器线圈的第二抽头通过可控硅G3与电动机的电流回路的另一断点KD2连接；电抗器线圈的首端通过可控硅G4与电动机的电流回路的另一断点KD2连接；所述的可控硅选通电路根据相位检测电路输出的相位信号电压，使某一可控硅导通，使其余的可控硅截止。所述的可控硅为双向可控硅。
所述的可控硅选通电路，可由A/D转换器、单片机以及功率放大电路构成，A/D转换器将相位信号电压Uin转换成数字信号，单片机对数字信号信号进行判别，然后输出选通信号，功率放大电路对选通信号进行功率放大，控制对应的可控硅导通；但这种可控硅选通电路的结构比较复杂，同时需要设计人员具备程序设计知识。
所述的可控硅选通电路也为这样的结构，其包括相位信号功率放大单元、使可控硅G1导通的第一选通单元、使可控硅G2导通的第二选通单元、使可控硅G3导通的第三选通单元、使可控硅G4导通的第四选通单元。
所述的相位信号功率放大单元，包括电阻R5、电容C3、三极管T8，电阻R5的一端接相位信号电压Uin，电阻R5的另一端通过电容C3接地，电阻R5的另一端接三极管T8的基极，三极管T8的集电极接稳压电源VCC，三极管T8的发射极通过电阻R6接地，三极管T8的发射极输出的电压Uin’具有较强的带负载能力。
第一选通单元包括电位器W1、三极管T1、光耦GE1、电阻R1、二极管D1、电阻R11、电阻R12、可控硅G1，电位器W1的一端接电压Uin’， 电位器W1的另一端接地，电阻R1的一端接电位器W1的滑臂，电阻R1的另一端接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极接三极管T1的基极，三极管T1的发射极接地，三极管T1的集电极接光耦GE1的发光二极管的阴极，光耦GE1的发光二极管的阳极通过电阻R11接稳压电源VCC，光耦GE1的光电可控硅一端接可控硅G1的控制极，光耦GE1的光电可控硅另一端通过电阻R12接可控硅G1的阳极。
第二选通单元包括电位器W2、三极管T2、光耦GE2，电阻R2、二极管D2、电阻R21、电阻R22、可控硅G2，，第二选通单元中各元件的连接形式与第一选通单元中各元件的连接形式相似。
第三选通单元包括电位器W3、三极管T3、光耦GE3，电阻R3、二极管D3、电阻R31、电阻R32、可控硅G3，，第三选通单元中各元件的连接形式与第一选通单元中各元件的连接形式相似。
第四选通单元包括电位器W4、三极管T4、光耦GE4，电阻R4、二极管D4、电阻R41、电阻R42、可控硅G4，，第四选通单元中各元件的连接形式与第一选通单元中各元件的连接形式相似。
在第四选通单元中三极管T4的集电极与钳位电路QW3的输入端连接，钳位电路QW3的第一输出端与第一选通单元中二极管D1的阳极连接，钳位电路QW3的第二输出端与第二选通单元中二极管D2的阳极连接，钳位电路QW3的第三输出端与第三选通单元中二极管D3的阳极连接；钳位电路QW3的由三个二极管组成，各二极管的阴极并联构成钳位电路QW3的输入端，各二极管的阳极分别为钳位电路QW3的第一输出端、第二输出端、第三输出端。
在第三选通单元中三极管T3的集电极与钳位电路QW2的输入端连接，钳位电路QW2的第一输出端与第一选通单元中二极管D1的阳极连接，钳位电路QW2的第二输出端与第二选通单元中二极管D2的阳极连接，钳位电路QW2由两个二极管组成，各二极管的阴极并联构成钳位电路QW2的输入端，各二极管的阳极分别为钳位电路QW2的第一输出端、第二输出端。
在第二选通单元中三极管T2的集电极与钳位电路QW1的输入端连接，钳位电路QW1的输出端与第一选通单元中二极管D1的阳极连接，钳位电路QW1由一个二极管组成，该二极管的阴极为钳位电路QW1的输入端，该二极管的阳极为钳位电路QW1的输出端。
所述的各钳位电路中的二极管为锗二极管，这样可使更有利于对应的三极管截止。
可控硅选通电路的原理是，电阻R5、电容C3对相位信号电压Uin进行滤波；三极管T8、电阻R6构成一射极跟随器对相位信号电压Uin进行功率放大，其输出电压Uin’具有较强的带负载能力。
分别调节电位器W1、W2、W3、W4，使其有不同的分压比，其中电位器W1滑臂上电压为Uin1’、 电位器W2滑臂上电压为Uin2’、 电位器W3滑臂上电压为Uin3’、 电位器W4滑臂上电压为Uin4’，其中Uin1’＞ Uin2’ ＞ Uin3’ ＞ Uin4’，其之间的电压差与相位信号电压Uin相适应。
当电压Uin’最大时，即功率因数最大，电位器W4滑臂上的电压Uin4’能使三极管T4导通，光耦GE4的发光二极管有电流通过，光耦GE4的光电可控硅导通，可控硅G4导通，三极管T4导通时其集电极电压为低电平，钳位电路QW3的三个输出端，使对应的三极管T1、T2、T3截止，相应地可控硅G1、G2、G3也截止，电动机的端电压最大；
当电压Uin’降低一个等级时，三极管T4截止，三极管T3导通，钳位电路QW2的两个输出端使对应的三极管T1、T2截止，可控硅G3导通，电动机的端电压低于可控硅G4导通时的电压；
当电压Uin’再降低一个等级时，三极管T4、T3截止，三极管T2导通，钳位电路QW1的输出端使对应的三极管T1截止，可控硅G2导通，电动机的端电压低于可控硅G3导通时的电压；
当电压Uin’最低时，仅三极管T1导通，三极管T4、T3、 T2截止，可控硅G1导通，电动机的端电压最小。
电抗器的抽头越多，所需选通单元也相应的增多，电动机端电压的调节越精细，比如选通单元为五个，第五选通单元的电路结构也与第一选通单元的电路结构相同，其钳位电路由四个二极管组成，该钳位电路的输入端与第五选通单元中三极管的集电极连接，该钳位电路的四个输出端分别接第一至第四选通单元中二极管的阳极；本钳位电路的结构使得选通单元的增加或减少变得方便。
所述的节电器启动电路，包括按钮QA，按钮QA串联在稳压电源VCC与电位器W1的一端之间，当电动机接通电源后，按下按钮QA，然后松开，在按钮QA闭合时三极管T1导通，可控硅G1导通，电流互感器有电流流过，产生相位信号电压，节电器进入正常工作状态。
所述的节电器启动电路也可采用另一种结构，即所述的节电器启动电路包括二极管D10、电容C、电阻R，二极管D10的阳极接稳压电源VCC，二极管的阴极通过串联的电容C4、电阻R接三极管T1的基极；当电动机接通电源后，对电容C4充电，三极管T1的基极有电流通过，三极管T1导通，可控硅G1导通，电流互感器有电流流过，产生相位信号电压，当对电容C4充电结束后，充电几乎为零，节电器进入正常工作状态。
所述的稳压电源VCC由一整流稳压电路产生，整流稳压电路包括降压变压器B1的次级线圈L2、桥式整流器QL、电容C1、电容C2、集成稳压电路IC1组成，桥式整流器QL的输入端与次级线圈L2连接，桥式整流器QL的输出端的负极接地，桥式整流器QL的输出端的正极通过电容C1接地，桥式整流器QL的输出端的正极接集成稳压电路IC1引脚1，集成稳压电路IC1引脚2接地，集成稳压电路IC1引脚3通过电容C2接地，集成稳压电路IC1引脚3输出稳压电源VCC。集成稳压电路IC1的型号为7812。
Claims (4)
1.一种调感式电动机节电器，其包括相位检测电路、根据检测的相位信号自动调整电动机端电压的感抗选择电路以及启动电动机节电器的启动电路；
所述的感抗选择电路，包括电抗器DKQ，可控硅选通电路；电抗器线圈的首端与尾端之间设有多个抽头，电抗器线圈的首端与电动机的电流回路的一断点连接，电抗器线圈的首端、尾端以及各抽头分别通过对应的可控硅与电动机的电流回路的另一断点连接；
其特征是，所述的可控硅选通电路根据相位检测电路输出的相位信号电压，使某一可控硅导通，使其余的可控硅截止；
所述的相位检测电路包括电流互感器LH、降压变压器B1，电流互感器LH的初级线圈串接在电动机MD的电流回路中，电流互感器LH的次级线圈的一端接三极管T5的基极，电流互感器LH的次级线圈的另一端接三极管T6的基极，电阻R7的一端接电流互感器LH的次级线圈的中心抽头，电阻R7的另一端与三极管T1的发射极和三极管T2的发射极连接；降压变压器B1的初级线圈与市电电源并联，降压变压器B1次级线圈L1的一端接三极管T5的集电极，降压变压器B1次级线圈L1的另一端接三极管T6的集电极，降压变压器B1次级线圈L1的中心抽头通过电阻R8与三极管T5的发射极和三极管T6的发射极连接，降压变压器B1次级线圈L1的中心抽头接地；电阻R8上电压为相位信号电压Uin，相位信号电压Uin输送至可控硅选通电路的输入端。
2.根据权利要求1所述的调感式电动机节电器，其特征是，所述的感抗选择电路，包括电抗器DKQ，可控硅选通电路；电抗器线圈的首端K4与尾端K1之间设有第一抽头K2、第二抽头K3，电抗器线圈的首端与电动机电流回路的一断点KD1连接，电抗器线圈的尾端可控硅G1与电动机的电流回路的另一断点KD2连接；电抗器线圈的第一抽头通过可控硅G2与电动机的电流回路的另一断点KD2连接；电抗器线圈的第二抽头通过可控硅G3与电动机的电流回路的另一断点KD2连接；电抗器线圈的首端通过可控硅G4与电动机的电流回路的另一断点KD2连接；所述的可控硅选通电路根据相位检测电路输出的相位信号电压，使某一可控硅导通，使其余的可控硅截止，所述的可控硅为双向可控硅。
3.根据权利要求1所述的调感式电动机节电器，其特征是，所述的可控硅选通电路，其包括相位信号功率放大单元、使可控硅G1导通的第一选通单元、使可控硅G2导通的第二选通单元、使可控硅G3导通的第三选通单元、使可控硅G4导通的第四选通单元；
所述的相位信号功率放大单元，包括电阻R5、电容C3、三极管T8，电阻R5的一端接相位信号电压Uin，电阻R5的另一端通过电容C3接地，电阻R5的另一端接三极管T8的基极，三极管T8的集电极接稳压电源VCC，三极管T8的发射极通过电阻R6接地，三极管T8的发射极输出的电压Uin’具有较强的带负载能力；
第一选通单元包括电位器W1、三极管T1、光耦GE1、电阻R1、二极管D1、电阻R11、电阻R12、可控硅G1，电位器W1的一端接电压Uin’， 电位器W1的另一端接地，电阻R1的一端接电位器W1的滑臂，电阻R1的另一端接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极接三极管T1的基极，三极管T1的发射极接地，三极管T1的集电极接光耦GE1的发光二极管的阴极，光耦GE1的发光二极管的阳极通过电阻R11接稳压电源VCC，光耦GE1的光电可控硅一端接可控硅G1的控制极，光耦GE1的光电可控硅另一端通过电阻R12接可控硅G1的阳极；
第二选通单元包括电位器W2、三极管T2、光耦GE2，电阻R2、二极管D2、电阻R21、电阻R22、可控硅G2，，第二选通单元中各元件的连接形式与第一选通单元中各元件的连接形式相似；
第三选通单元包括电位器W3、三极管T3、光耦GE3，电阻R3、二极管D3、电阻R31、电阻R32、可控硅G3，，第三选通单元中各元件的连接形式与第一选通单元中各元件的连接形式相似；
第四选通单元包括电位器W4、三极管T4、光耦GE4，电阻R4、二极管D4、电阻R41、电阻R42、可控硅G4，，第四选通单元中各元件的连接形式与第一选通单元中各元件的连接形式相似；
在第四选通单元中三极管T4的集电极与钳位电路QW3的输入端连接，钳位电路QW3的第一输出端与第一选通单元中二极管D1的阳极连接，钳位电路QW3的第二输出端与第二选通单元中二极管D2的阳极连接，钳位电路QW3的第三输出端与第三选通单元中二极管D3的阳极连接；钳位电路QW3的由三个二极管组成，各二极管的阴极并联构成钳位电路QW3的输入端，各二极管的阳极分别为钳位电路QW3的第一输出端、第二输出端、第三输出端；
在第三选通单元中三极管T3的集电极与钳位电路QW2的输入端连接，钳位电路QW2的第一输出端与第一选通单元中二极管D1的阳极连接，钳位电路QW2的第二输出端与第二选通单元中二极管D2的阳极连接，钳位电路QW2由两个二极管组成，各二极管的阴极并联构成钳位电路QW2的输入端，各二极管的阳极分别为钳位电路QW2的第一输出端、第二输出端；
在第二选通单元中三极管T2的集电极与钳位电路QW1的输入端连接，钳位电路QW1的输出端与第一选通单元中二极管D1的阳极连接，钳位电路QW1由一个二极管组成，该二极管的阴极为钳位电路QW1的输入端，该二极管的阳极为钳位电路QW1的输出端。
4.根据权利要求1所述的调感式电动机节电器，其特征是，所述的节电器启动电路包括二极管D10、电阻R、电容C，二极管D10的阳极接稳压电源VCC，二极管的阴极通过顺序串联的电阻R、电容C接三极管T1的基极。
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| CN107508525A (zh) * | 2017-09-29 | 2017-12-22 | 丁毅 | 调感式电动机节电器 |
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Legal Events
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| GR01 | Patent grant | ||
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Effective date of registration: 20201229 Address after: 225500 Xingjiang Road No. 35, modern science and Technology Industrial Park, Jiangyan District, Taizhou, Jiangsu Patentee after: Deli Motor Co.,Ltd. Address before: Room 301, jiangluoyuan street, heilitang District, Jiangsu Province Patentee before: Ding Yi |
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