CN2170604Y - 异步电机降压补偿节电控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型是异步电机降压补偿节电控制器，特 别适用于油田抽油机，由电机各相绕组上串联的可控 硅，各相上并联的补偿电容以及触发控制电路、取样 电路、微积分电路、比较器构成。本实用新型在电机 各相上并联补偿电容，补偿电容的移相作用，使功率 因素角减小，无功电流减小，可控硅损耗很低，达到空 载、轻载时降压节电目的。经现场试验，使本实用新 型控制器安在抽油机上，其综合节电率达到23％，空 载节电率达到80～85％。

Description

本实用新型涉及电机节电控制器，适用于各种异步电机在有重载、轻载和空载工况下的节电控制器，特别适用于油田抽油机的工作情况。

在电动机空载、轻载运行时，其效率很低，因此将端电压降低，此时相当于一个更小的电机满负载工作，其效率大幅度提高，因此电机在空、轻载运行时能耗大幅度减少，以达到节电目的。由于可控硅作为调压元件，在电机各相绕组中串联可控硅可达到降低端电压目的。现有技术普遍采用如图1所示的节电控制器，其电路结构由与电机1各相绕组串联的可控硅2，与电源连接的触发控制电路3，电机1端电压取样电路4，接收取样信号输出并进行处理的微积分电路5，对触发控制电路3输出和微积分电路5输出进行比较的比较器6构成，其中比较器6输出信号控制可控硅2和反馈到微积分电路5上。其工作原理是：在满负载时，由触发控制电路经比较器控制可控硅使之全导通。在空载和轻载情况时，电机工作额定电压下，通过调整微积分电路输出电压，通过取样器取出电机端电压，经微积分电路处理，给定一个固定电压输入到比较器并控制电压进行相位比较，使比较器得到调压信号（触发控制电路输出电压与微积分电路给定电压的相位差），比较器得到的调压信号控制可控硅的导通角，使电机端电压降低；降压后的取样电压经微积分电路处理得到自动调节电压输入到比较器，比较器获自动调节信号，进一步控制可控硅导通角，至到电机端电压达到所需调节值稳定，这样降低了电机端电压，提高电机效率，达到节电目的。但是该电路中可控硅自身损耗较大，特别是在空载电流较大时，可控硅自身损耗较大，节电效果不好。对油田抽油机来说，其抽油机的工况很特殊，电机不但有轻、重载的交替，且每一工作循环存在着发电状态，电压矢量处于二象限，功率因素角很大，致使空载电流很大，约占电机额定电流的1／2左右。因二象限的COS函数为负值，有功电度表出现局部反转现象，接上调压器后，将电机端电压调低，虽能使电机效率提高，空载电流有所降低，但电流仍然较大，流经可控硅后，可控硅损耗很大，致使综合节电率很低，甚至不节电。

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种不但能降低空载和轻载时的端电压，而且可降低流经可控硅的相电流，节电效果理想的异步电机降压补偿节电控制器，特别适用于油田抽油机，使其有较高的节电率。

本实用新型的解决办法是：异步电机降压补偿节电控制器由电机各相绕组上串接的可控硅，与电源连接的触发控制电路，电机端电压取样电路，接收取样信号并进行处理的微积分电路，对触发控制电路输出和微积分电路输出进行比较的比较器构成，其中：比较器输出信号控制可控硅和反馈到微积分电路上，其特点是在电机各相上并联有补偿电容。其工作原理是：未加补偿电容时，电压相位超前电流相位，无功电流大，通过可控硅损耗大。并联补偿电容后，电机调压运行时，电容的充放电使电流相位超前于电压相位，功率因素角减小，使无功电流减小，线电流随之减小，流经可控硅的相电流减小，可控硅的损耗减小，节电器具有较好的节电效果。

本实用新型与现有技术相比的优点：由于本实用新型在电机各相上并联补偿电容，补偿电容的移相作用使功率因素角减小，无功电流减小，线电流随之减小，可控硅的损耗减小，达到降低节电控制器自身损耗的目的，使节电器效率提高，特别是对油田抽油机，并联补偿电容，电容的移相作用，使电压矢量由二象限转入（或接近）一象限，使功率因素角大大减小，无功电流减小很明显，可控硅损耗大大降低，节电效果理想。经现场测试，本实用新型使抽油机综合节电率达到23％，空载节电率达到80～85％。

本实用新型可结合附图进一步说明。

图1为现有技术的电路方框图，1为电机，2为可控硅，3为触发控制电路，4为取样电路，5为微积分电路，6为比较器；

图2为本实用新型并联补偿电容实施例1电路图；

图3为本实用新型并联补偿电容实施例2电路图；

图4为本实用新型并联补偿电容实施例3电路图。

实施例1如图2所示，电机各相补偿电容C并联在电机绕组L和串接在其上的可控硅2上，形成外补偿，补偿电容C充放电，使空载、轻载的无功电流减小，流经可控硅2的相电流减小，达到空载、轻载节电效果，但该实施例中充放电电流需通过可控硅，在可控硅上还存在不必要的损耗。

实施例2如图3所示，电机各相的补偿电容C并联在电机绕组L上，并联补偿电容C的绕组L与可控硅2串接，形成内补偿，其中补偿电容C上串联电感L₁。本实施例的线电流未经过可控硅形成回路，通过可控硅的电流小于线电流，同时也小于绕组电流，因此可控硅上的能耗进一步减小，从而达到较理想的节电率，在补偿电容C支路串联电感L₁，用以抑制高频电流。由于补偿电容C随电机功率增大而增大，因而补偿电流也随之增大，电感L₁必须有足够大的电流容量才能对高频电流进行有效抑制，因此采用本实施例的补偿方式使电感L₁体积较大，成本高。

实施例3如图4所示，各相上并联的补偿电容C由两个电容C₁、C₂构成，电容C₂并联在电机绕组L上，并联电容C₂的绕组L与可控硅2串联，并在电容C₂上串联电感L₁，电容C₁并联在电机绕组L和串接在其上的可控硅2上，使整体形成内外补偿，其中C₂＜C₁。本实施例由于存在补偿电容C₁，所以可使补偿电容C₂较小，充放电电流较小，电感L₁的电流容量小，易于制作，成本较低，得到理想的节电效果。

Claims (4)

1、一种异步电机降压补偿节电控制器，由电机(1)各相绕组L上串接的可控硅(2)，与电源连接的触发控制电路(3)、电机(1)端电压取样电路(4)，接收取样信号并进行处理的微积分电路(5)，对触发控制电路(3)输出和微积分电路(5)输出进行比较的比较器(6)构成，其中：比较器(6)输出信号控制可控硅(2)和反馈到微积分电路(5)上，其特征在于在电机(1)各相上并联有补偿电容C。

2、根据权利要求1所述的异步电机降压补偿节电控制器，其特征在于各相的补偿电容C并联在电机（1）绕组L和串接在其上的可控硅（2）上，形成外补偿。

3、根据权利要求1所述的异步电机降压补偿节电控制器，其特征在于各相的补偿电容C并联在电机绕组L上，并联补偿电容C的绕组L与可控硅（2）串接，形成内补偿，其中补偿电容C上串联电感L₁。

4、根据权利要求1所述的异步电机降压补偿节电控制器，其特征在于各相上并联的补偿电容C由两个电容（C₁、C₂）构成，电容C₂并联在电机（1）绕组L上，并联电容C₂的绕组L与可控硅（2）串联，并在电容C₂上串联电感L₁，电容C₁并联在电机（1）绕组L和串联在其上的可控硅（2）上，形成内外补偿，其中：C₂＜C₁。