CN210007642U - 一种电机节电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种电机节电器，涉及电气控制技术领域。电机节电器包括外壳、设置在外壳内部的多个电气控制模块和控制电路，电气控制模块包括：电机调速控制板、三相整流模块、逆变模块、驱动板和采样电路；三相整流模块与逆变模块相连并连接至电机调速控制板；逆变模块用于将三相直流电压转换成三相交流电压；采样电路对三相整流模块中的直流电压、逆变模块的输出交流电压和电流进行采集，并传输至电机调速控制板；电机调速控制板对控制电路中的电信号进行控制，调节电机的输出功率；驱动板分别连接电机调速控制板和逆变模块。本实用新型实施例能够解决现有技术中的节电装置节电效果不理想，不能根据负载智能调节电机输出功率的问题。

Description

一种电机节电器

技术领域

本实用新型实施例涉及电气控制技术领域，具体涉及一种电机节电器。

背景技术

目前，用于工业领域的电动机在工作时有空载和有载两种状态，而且在工作中需要频繁的交替转换，受不同工作性质所限，部分电机的空载率高达60％以上，而电动机空载时消耗的电能多半属于浪费，而电动机在工作时设置的额定功率是最大负荷功率增加一定的功率余度，所以电动机在载工作时一般也达不到电机的额定功率，此情况也造成一定的电能浪费。

现有的节约电能的方式包括采用电容补偿、调压技术和控制节电装置，然而电容补偿是应用最早的节电方法，是利用电容的储能特性对线路和电力设备进行无功补偿的节电方法，但只能有限地改善电网供电质量，提高线路功率因数，其在动力设备有载运行的供电迥路中，无法达到有效的有功节电率，而且对于变化的负载很难实现更好的补偿，在应用中受到很多限制，只能做为一种辅助的节能手段。调压技术由于其最低电压只能降到220V，不能再降低，影响了节能效果，在实际应用中，对于大容量电动机，自藕变压器的体积要做得很大，不易实现连续启动电压的增加和减少，而且其触头易损坏，寿命过短。控制节电装置利用专门的瞬变抑制元件和特殊的线路设计，采用电感的感应原理，有效过滤电网电路中瞬变浪涌和高次谐波，以减小和削弱谐波和浪涌的强度，从而保护系统安全并达到节能的目的。但这种方法并不能完全消除谐波和浪涌的干扰。

实用新型内容

为此，本实用新型实施例提供一种电机节电器，以解决现有技术中的节电装置节电效果不理想，不能根据负载智能调节电机输出功率的问题。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供如下技术方案：

根据本实用新型实施例的第一方面，

提供一种电机节电器，所述电机节电器包括外壳，以及设置在外壳内部的多个电气控制模块和控制电路，所述电气控制模块包括：电机调速控制板、三相整流模块、逆变模块、驱动板和采样电路；所述三相整流模块与逆变模块相连并连接至电机调速控制板，三相整流模块用于将三相交流电压进行整流后转换成三相直流电压；所述逆变模块用于将三相直流电压进行逆变处理，转换成三相交流电压；所述采样电路用于对三相整流模块中的直流电压、逆变模块的输出交流电压和电流进行采集，并将采集到的电压、电流大小及相位传输至电机调速控制板；所述电机调速控制板用于对控制电路中的电信号进行控制，包括对采样电路采集的所有电压、电流大小及相位进行分析，并根据电机负载的大小控制电机的输出功率；所述驱动板分别连接电机调速控制板和逆变模块，用于驱动逆变模块工作，并根据电机调速控制板输出的PWM信号控制逆变模块输出的电压、电流及频率大小。

进一步地，所述逆变模块的输出端设置有电流传感器，所述电流传感器连接至电机调速控制板的逆变输出采样接口，且电流传感器与电机调速控制板的电压输出接口相连。

进一步地，所述电机调速控制板还包括包括逆变输出采样接口、直流电容电压采样接口、交流电压采样接口和软启动继电器输出接口，所述逆变输出采样接口连接至逆变模块的输出端，所述直流电容电压采样接口连接至三相整流模块的输出端，所述逆变模块的前端设置有软启动控制模块，所述交流电压采样接口连接至电机节电器的电压输入端，所述软启动控制模块设置有充电接触器，所述软启动继电器输出接口连接至所述充电接触器。

进一步地，所述电机调速控制板还包括系统电流采样接口、PWM调制输出接口和风扇接口，所述系统电流采样接口连接至电机节电器所在的电路系统的电路中，所述PWM调制输出接口连接至驱动板，所述风扇接口连接有多个风扇。

进一步地，所述电机节电器还设置有变压器、开关电源、断路器和双路互锁接触器，所述变压器用于将输入电压转换成适合开关电源的工作电压，并通过开关电源对电机调速控制板和驱动板供电，所述双路互锁接触器用于实现工频回路和节电回路的切换，所述断路器串接在控制电路中。

进一步地，所述三相整流模块的前端还设置有滤波模块，用于滤除浪涌电压。本实用新型实施例具有如下优点：

本实用新型将交流电压通过三项整流模块和逆变模块进行交-直-交变换，再通过采样电路对控制电路中的输入交流电压、整流后的直流电压大小以及逆变后的输出电流大小及相位进行采集，利用电机调速控制板内置芯片装在的控制程序对负载大小进行分析后，给出合适的输出频率，从而控制电机的输出功率大小，能够避免电机在空载状态下的大功率输出导致的电能浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本实用新型实施例提供的一种电机节电器的电路控制结构图；

图2为本实用新型实施例提供的一种电机节电器的部分电路控制结构图；

图3为本实用新型实施例提供的一种电机节电器的另一部分电路控制结构图；

图4为本实用新型实施例提供的一种电机节电器的装配结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种电机节电器的另一装配结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的一种电机节电器的外壳示意图。

图中：电机调速控制板1、驱动板2、逆变模块3、三相整流模块4、逆变输出采样接口5、直流电容电压采样接口6、电压输出接口7、交流电压采样接口8、系统电流采样接口9、PWM调制输出接口10、电压输入接口11、风扇接口12、风扇13、变压器14、开关电源15、电流传感器16、充电电容17、充电接触器18、双路互锁接触器19、软启动继电器输出接口20、外壳21、滤波模块22、断路器23。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供一种电机节电器，参考图6，外壳21以及设置在外壳21内部的多个电气控制模块和控制电路，外壳21包括采用冷轧钢板制成的封闭箱体，且箱体的表面设置有按钮和开关指示，用于实现对电路的人为控制和节电器的运行状态显示。

参考图1、图2和图3，电气控制模块包括：电机调速控制板1、三相整流模块4、逆变模块3、驱动板2和采样电路；三相整流模块4与逆变模块3相连并连接至电机调速控制板1，三相整流模块4用于将三相交流电压进行整流后转换成三相直流电压；逆变模块3用于将三相直流电压进行逆变处理，转换成三相交流电压；采样电路集成在电机调速控制板1，通过外部导线连接至检测点实现对信号的采集，驱动板2分别连接电机调速控制板1和逆变模块3，用于驱动逆变模块3工作，并根据电机调速控制板1输出的PWM信号控制逆变模块3输出的电压、电流及频率大小。三相整流模块4的前端还设置有滤波模块22，用于滤除电路的浪涌电压。

其中，三相整流模块4是由六个超快恢复二极管芯片和一个大功率高压晶闸管芯片按一定电路连成的三相整流桥，整体封装在一个PPS外壳内的整流设备。逆变模块3已广泛应用于逆变器中，能够把直流电转变成交流电。本实施例中采用三相整流模块4进行整流，再利用驱动板2驱动逆变模块3进行逆变，能够实现电压的交-直-交变换，能够通过PWM信号的空占比控制输出相序和频率，从而获得非常优越的控制特性。

本实施例的在采样电路用于对三相整流模块4中的直流电压、逆变模块3的输出交流电压和电流进行采集，并将采集到的电压、电流大小及相位传输至电机调速控制板1；电机调速控制板1用于对控制电路中的电信号进行控制，包括对采样电路采集的所有电压、电流大小及相位进行分析，并通过对电机负载大小进行检测，来时刻调控电机的输出功率，如，当电机空载时，电机调速控制板1通过执行控制程序的指令减小电机的输出功率，达到节省电能的作用。

进一步地，参考图1和图2，电机调速控制板1设置有逆变输出采样接口5、直流电容电压采样接口6、电压输出接口7、交流电压采样接口8和软启动继电器输出接口20，以及系统电流采样接口9、PWM调制输出接口10和风扇接口12。逆变输出采样接口5连接至逆变模块的输出端，用于检测经逆变模块逆变后的电流和电压的大小；直流电容电压采样接口6连接至三相整流模块的输出端，用于检测经三相整流模块4整流后的直流电压大小；逆变模块3的前端还设置有软启动控制模块，软启动控制模块包括充电接触器18和限流电阻R，充电接触器和限流电阻R并联。软启动继电器输出接口20连接至充电接触器18，用于实现对充电接触器18的开关量控制；交流电压采样接口8连接至电机节电器的电压输入端，用于实现对整个电路的输入电压进行采样分析。

其中，逆变模块3的输出端设置有电流传感器16，电流传感器16连接至电机调速控制板1的逆变输出采样接口5，且电流传感器16与电机调速控制板1的电压输出接口7相连，形成一个输出电流采样回路。

需要说明的是，充电接触器18通过铜排连接至电机调速控制板1的软启动继电器输出接口20。电机在软启动阶段，首先保持充电接触器18断开，通过限流电阻R对电路中的电流进行限制，保证充电电容17的充电安全性，充电完成时，此时充电接触器18闭合，限流电阻R被短路，保证正常的运行电流，能够起到保护电机主继电器的作用，也能够减少接触器接触时火花拉弧，降低冲击，增加安全性。

进一步地，系统电流采样接口9用于对电机节电器所在的电路系统的电流进行采样，PWM调制输出接口10连接至驱动板2，风扇接口12连接有多个风扇13，用于对节电器进行散热。

本实施例的电机节电器还设置有变压器14、开关电源15、断路器23和双路互锁接触器19，变压器14用于将输入电压转换成适合开关电源15的工作电压，并通过开关电源15对电机调速控制板1和驱动板供电，双路互锁接触器19用于实现工频回路和节电回路的切换，参考图4，断路器23串接在控制电路中，用来分配电能，对节电器各个器件的电源通断进行控制，对电源线路及电动机等实行保护，当发生严重的过载或者短路及欠压等故障时自动切断电路。

参考图4和图5，本实施例的电机节电器在实际的电子器件排板中，各个模块之间优选地采用铜排连接，各个电子器件之通过1.5平方导线连接，具体的各个模块之间的排版位置可在信号传输正确的前提下，根据电路板的大小灵活调节。

本实用新型实施例，将交流电压通过三项整流模块和逆变模块3进行交-直-交变换，再通过采样电路对控制电路中的输入交流电压、整流后的直流电压大小以及逆变后的输出电流大小及相位进行采集，利用电机调速控制板1内置芯片装在的控制程序对负载大小进行分析后，给出合适的输出频率、电压和电流，从而控制电机的输出功率大小，能够避免电机在空载状态下的大功率输出导致的电能浪费。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种电机节电器，其特征在于，所述电机节电器包括外壳，以及设置在外壳内部的多个电气控制模块和控制电路，所述电气控制模块包括：电机调速控制板、三相整流模块、逆变模块、驱动板和采样电路；

所述三相整流模块与逆变模块相连并连接至电机调速控制板，三相整流模块用于将三相交流电压进行整流后转换成三相直流电压；

所述逆变模块用于将三相直流电压进行逆变处理，转换成三相交流电压；

所述采样电路用于对三相整流模块中的直流电压、逆变模块的输出交流电压和电流进行采集，并将采集到的电压、电流大小及相位传输至电机调速控制板；

所述电机调速控制板用于对控制电路中的电信号进行控制，包括对采样电路采集的所有电压、电流大小及相位进行分析，并根据电机负载的大小控制电机的输出功率；

所述驱动板分别连接电机调速控制板和逆变模块，用于驱动逆变模块工作，并根据电机调速控制板输出的PWM信号控制逆变模块输出的电压、电流及频率大小。

2.如权利要求1所述的一种电机节电器，其特征在于，所述逆变模块的输出端设置有电流传感器，所述电流传感器连接至电机调速控制板的逆变输出采样接口，且电流传感器与电机调速控制板的电压输出接口相连。

3.如权利要求1所述的一种电机节电器，其特征在于，所述电机调速控制板还包括逆变输出采样接口、直流电容电压采样接口、交流电压采样接口和软启动继电器输出接口，所述逆变输出采样接口连接至逆变模块的输出端，所述直流电容电压采样接口连接至三相整流模块的输出端，所述逆变模块的前端设置有软启动控制模块，所述交流电压采样接口连接至电机节电器的电压输入端，所述软启动控制模块设置有充电接触器，所述软启动继电器输出接口连接至所述充电接触器。

4.如权利要求1所述的一种电机节电器，其特征在于，所述电机调速控制板还包括系统电流采样接口、PWM调制输出接口和风扇接口，所述系统电流采样接口连接至电机节电器所在的电路系统的电路中，所述PWM调制输出接口连接至驱动板，所述风扇接口连接有多个风扇。

5.如权利要求1所述的一种电机节电器，其特征在于，所述电机节电器还设置有变压器、开关电源、断路器和双路互锁接触器，所述变压器用于将输入电压转换成适合开关电源的工作电压，并通过开关电源对电机调速控制板和驱动板供电，所述双路互锁接触器用于实现工频回路和节电回路的切换，所述断路器串接在控制电路中。

6.如权利要求1所述的一种电机节电器，其特征在于，所述三相整流模块的前端还设置有滤波模块，用于滤除浪涌电压。

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