CN2539335Y

CN2539335Y - 进相节能器

Info

Publication number: CN2539335Y
Application number: CN 01255756
Authority: CN
Inventors: 李綦伟; 文伟忠
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-09-15
Filing date: 2001-09-15
Publication date: 2003-03-05
Anticipated expiration: 2011-09-15

Abstract

一种进相节能器，包括马达起动器、短路保护器、限涌流器、自动调节器、进相运行器、指示放电器、进相器、放电继电器、放电器，其特征在于短路保护器的输出端与限涌流器的输入端连接，限涌流器的输出端与自动调节器的输入端连接，自动调节器的输出端与进相运行器的输入端连接，进相运行器的输出端与指示放电器、进相器、放电继电器并联，放电继电器的输出端与放电器连接。

Description

进相节能器

本实用新型属于一种应用于交流异步电动机(马达)的节能设备。它能使马达的电感性电路改变成人们所渴求能耗最省之纯电阻性电路的一种装置。

目前，无论国内外，工矿企业以及事业单位中，广泛大量使用交流异步电动机(马达)，以作动力拖动。其优点是交流异步电动机结构简单、运行可靠、维修管理方便以及价格低廉。

但注意到：正因为这种电动机的大量使用，也给电网带来严重影响，甚至危害。因为马达在整个运行过程中，从电网吸收大量感性无功功率，以使马达励磁。这样，如果不采取足够的补偿措施，则会因电网无功功率严重不足，造成电网电压大幅下降，甚至发生电压崩溃，致使电器大面积烧毁，电网无法运行，以及导致产品数量不足，产品质量低劣。

为解决电网的无功严重不足，目前，人们普遍采用的方法是，在用电户变压器的低压侧装置无功补偿柜，以集中补偿马达所耗损的无功功率。

但是，采用在变压器旁装置无功补偿柜的集中补偿方法，只能补偿变压器以外的高压电网，而对用电户内的低压电网损耗并没有改善。户内电网的运行电流依然没有减少，线损仍然没有降低。而且，又平冒出另一缺点：由于集中补偿柜不能随各马达同步、快速投入和切出电网，有的甚至长期不切出电网，这样，当负荷低谷时，特别在夜晚，由于电网无功过裕，使电压升高，危害电网中一切电器安全并给电网调度带来困难。过大的容性电流反而增加了网损。

还注意到，马达从电网中吸收用以励磁的感性无功功率，一方面使马达运行线路总电流增大，另一方面感性电流的相位滞后于电压相位，因而实际用于作有功的电流分量只是总电流一部分。这样线路的能耗增加了，电源的利用率也大大降低。

本实用新型的目的在于提供一种进相节能器，使马达的感性电路改造成能耗最省的纯电阻性电路。

本实用新型包括短路保护器、限涌流器、自动调节器、进相运行器、指示放电器、进相器、放电继电器、放电器，短路保护器的输出端与限涌流器的输入端连接，限涌流器的输出端与自动调节器的输入端连接，自动调节器的输出端与进相运行器的输入端连接，进相运行器的输出端与指示放电器、进相器、放电继电器并联，放电继电器的输出端与放电器连接。

本实用新型具有下列特点：

1.使马达电感性电路改造成能耗最省的纯电阻性电路

马达励磁需从电网中吸收感性无功功率，其电路属电感性电路。根据电工学原理，电感性电路的电流相位滞后于电压相位，因而马达在工作过程中作了无用功。在三相交流电路中，仅当电路为纯电阻性电路时，电路能耗最省。因为该种电路，使流过负载的电流100％作了有用功(COSφ＝100％)。

本实用新型就是基于这一原理，在马达起动器输出端或马达出线盒的电源进线端并接本新型进相器。进相器是根据马达实际工况，由自动调节器选择恰当进相电容器，使马达局部就地获得所需励磁电流。于是马达从电感性电路进相成纯电阻性电路。

2.在发电——用电整个系统中均能大幅节能

本实用新型能就地向马达提供无功功率，因而无需从遥远的发电机处取得无功电源，整个输电线路电流最小。不但高压输电线路能耗大幅减少，而且用电户内电网线路能耗也大幅减少。

3.提高电网的调度能力，快速平衡无功功率

本实用新型因并接于马达出线盒的电源进线端，与马达同步投入运行或切出，而且马达所需无功功率受自动调节器的节制，能同步准确就地提供马达所需无功功率，因而克服无功补偿柜不能随马达同步投切的缺陷。采用本新型能使电网无功充裕而不过量，电压平稳而不会大幅波动。供电质量的提高，必然使产品数量增加，产品质量提高。

4.马达起动转矩倍增，起动电流大幅下降

通常异步电动机的起动电流为额定电流的4～8倍。强大的起动电流必然在线路上产生巨大的压降。从电工原理得知，马达的电磁转矩与电压平方成正比。因而，马达的电磁转矩随着大的压降而大幅降低。本实用新型在马达起动过程中能使进相器中全部的进相容量投入起动，以削去80％以上的线路无功电流，线路电流小，压降也小，电压平稳，电磁转矩倍增，起动时间小。通常起动电流降50％以上，起动时间快60％以上。

5.提高电源有功出力，增加电源容量

本新型具有进相功能，能使马达的电感性电路进相，改变成纯电阻性电路，使局部电路的功率因数COSφ＝100％，因而电源的有功出力普遍增加，增幅通常在20％以上，同时电源容量相应增加20％以上。这是因为原被无功功率所占具的容量为所增加的有功所代替。

6.经济紧凑型进相节能器

在某些场合中，从经济紧凑出发，可省去进相节能器中个别元件：对于那些要求不太高的电路，常希望仅改造成接近于纯电阻性电路。例如，能使电路的功率因数COSφ在滞后90％至超前95％范围内。这已经产生可观的经济效益。这样可简化进相节能器的结构及降低成本：此时在进相运行器CJ中，只需装置一个接触器，用以投切进相电容器就够了，而无需用自动调节器调节。此时只要短接自动调节器，也即限涌流器的输出端直接连接进相运行器。

当进相运行器只有一只接触器时，也可以短接放电继电器。即进相运行器的输出端直接连接放电器的输入端。放电是通过该只接触器的两个常闭触头进行的。

附图1为本实用新型电原理框图。

附图2为本实用新型电原理图。

附图3为本实用新型各电流相位向量图。

附图4为本实用新型微电脑处理器电原理框图。

如图1、图2所示，本实用新型包括短路保护器DZ、限涌流器ID、自动调节器TH、进相运行器CJ、指示放电器(D₁，D₂)、进相器JS、放电继电器JF、放电器RF，短路保护器DZ的输出端(T，U，V)与限涌流器ID的输入端连接，限涌流器ID的输出端与自动调节器TH的输入端连接，自动调节器TH的输出端与进相运行器CJ的输入端连接，进相运行器CJ的输出端(X，Y，Z)与指示放电器(D₁，D₂)、进相器JS、放电继电器JF并联，放电继电器JF的输出端与放电器RF连接。

本实用新型工作过程如下：

合上短路保护器，启动马达起动器，则线路总电流I。流经马达起动器及短路保护器DZ，并在短路保护器DZ的输出端分成两支路电流：

1.支路电流I_C经限涌流器ID，对瞬间突入进相器JS的涌流加以限制，并经自动调节器TH的控制，使进相器JS中全部进相电容器瞬间全部投入工作。于是此支路为马达提供设定的最大超前电压90°相位角的容性无功电流I_C。马达起动完毕后，该支电流根据马达的实际工况，通过自动调节器TH进行调节。马达运行工况通过安装在短路保护器DZ输入端的信号互感器LH取得信号，并输入同相电压信号，然后输入自动调节器TH，经调节器TH内部的微电脑综合计算、处理、发出指令分合进相运行器CJ的各相应接触器，则可对马达各工况同步提供恰当的超前无功电流。

2.另一支路电流I_M，是马达M通常运行的三相线电流。由于该支路电流包括有马达M励磁而从电网中吸取的感性无功电流，因此该支电流I_M滞后于电压相位φ角。

由于两支路电流I_C及I_M相位相差甚大，并汇合于短路保护器DZ的输出端，因而使短路保护器DZ输出端前的整条线路总电流I_O大幅降低。(见图3)

放电继电器JF及放电器RF是用于释放停电后残存于进相电容JS上的电压。指示放电器(D₁，D₂)是指示进相节能器运行及加速释放残压。

对于只有一个接触器的进相运行器CJ，由于无需进行无功调节，可取消自动调节器TH。此时，接触器CJ的输入端直接与限涌流器的输出端连接，这个接触器CJ的线圈电压应取自短路保护器DZ的输入端(A，C)，以保证马达一旦起动，即进相器同步投入运行。

对于只有一个接触器的进相运行器CJ，也可取消放电继电器JF。放电器的输入端直接与进相运行器CJ的输出端连接。同时，进相器JS的输入端与进相运行器CJ的输出端连接。此时进相电容器JS的放电可借助于该接触器CJ的两个常闭触头进行。

本实用新型选用的元件：

短路保护器DZ可选通用的DZ型空气断路器，限涌流器ID选通用的电流电抗器，进相运行器CJ由一组若干个接触器组成，选通用的CJ交流接触器，进相器JS由一组若干个进相电容器组成，选通用金属膜电力移相电容，放电继电器JF选通用中间继电器，放电器RF选通用的2KΩ、25W瓷质绕线电阻，指示放电器(D₁，D₂)选通用半导体指示灯。

自动调节器TH采用设计者制作的自动调节装置。配置该器件需视具体情形：

1.当要求纯电阻线路时(COSφ＝100％)

要把马达电感性电路改造成纯电阻性电路，此时需随马达的实际工况，通过信号电流互感器及同相电压输入自动调节器TH，经微电脑综合计算、输出投切信号、准确同步提供容性无功电流，使线路COSφ＝100％。

2.当仅要求接近纯电阻线路时(COSφ≈±95％)

在许多场合下，为经济及设备紧凑性，并不要求把电感性电路精确地改造成纯电阻性电路，只要求接近纯电阻性电路就满足节电增容要求，例如，在滞后90％～超前95％范围内，此时进相运行器CJ只采用一只交流接触器就够了，而无需自动调节器TH。

如图2、图4所示，自动调节器TH由电流互感器LZ、微脑处理器、输出继电器组成，电流互感器置LZ于电源输入端，电流互感器LZ的输出端接微电脑处理器的输入端，经微电脑处理器及信号比较、放大电路，输出控制信号控制输出继电器的通断，同时，电流互感器LZ的输出端并联过电流继电器的输入端，电流继电器的输出端与输出继电器连接，输出继电器接进相运行器的输入端。马达的工况，通过信号互感器取得电流信号，并输入同相电压信号，再通过微电脑处理器的比较电路及信号放大电路，然后输出信号，调控进相运行器CJ中的各接触器的投切，从而调节进相器JS中无功出力。上述电流互感器、过电流继电器、微电脑处理器、输出继电器均采用通用的电子元件或电子线路构成，其中，微电脑处理器采用常规的自动无功功率补偿器(KGJ)。

Claims

1.一种进相节能器，包括马达起动器、短路保护器、限涌流器、自动调节器、进相运行器、指示放电器、进相器、放电继电器、放电器，其特征在于短路保护器的输出端与限涌流器的输入端连接，限涌流器的输出端与自动调节器的输入端连接，自动调节器的输出端与进相运行器的输入端连接，进相运行器的输出端与指示放电器、进相器、放电继电器并联，放电继电器的输出端与放电器连接。

2.根据权利要求1所述的进相节能器，其特征在于短路保护器选通用的DZ型空气断路器，限涌流器选通用的电流电抗器，进相运行器由一组若干个接触器组成，选通用的交流接触器，进相器由一组若干个进相电容器组成，选通用金属膜电力移相电容，放电继电器选通用中间继电器，放电器选通用的2KΩ、25W瓷质绕线电阻，指示放电器选通用半导体指示灯。

3.根据权利要求1所述的进相节能器，其特征在于自动调节器由电流互感器、过电流继电器、微电脑处理器、输出继电器组成，电流互感器置于电源输入端，电流互感器的输出端接微电脑处理器的输入端，经微电脑处理器及信号比较、放大电路，输出控制信号控制输出继电器的通断，同时，电流互感器LZ的输出端并联过电流继电器的输入端，电流继电器的输出端与输出继电器连接，输出继电器接进相运行器的输入端。

4.根据权利要求1所述的进相节能器，其特征在于接触器的输入端直接与限涌流器的输出端连接，进相器的输入端、放电器的输入端直接与进相运行器的输出端并联连接。