TWI273515B - Fee calculation system for electrical energy consumption of motor drive and method for the same - Google Patents

Description

1273515 五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域】 種 本發明係有關於電氣設 計算及顯示馬達驅動器與 【先前技術】 - 馬達驅動器（m 〇 t 〇 r d r i 可控制馬達轉速於一特定範 為變頻器（invertor)。而由 之轉速運轉，即其輸出功率 _率進行調整，可避免傳統定 費，故近來馬達驅動器之應 家電產品中被普遍使用，諸 微波爐等等，在工業上的應 於一般家庭用電，故使用馬 力消耗。 備所消耗電費之計算，尤指— 馬達所消耗電費之系統及方法 v e )係為一種馬達控速裝置， 圍内進行變化，故一般亦通稱 於馬達驅動器可使馬達以所需 為可變，可依負載實際所需5 速馬達僅能定速運轉之電能浪 用已愈來愈廣泛，不僅在許多 如冷氣機、電冰箱、洗衣機及 用更為廣泛，因其用電量遠大 達驅動為可節省極為可觀的電 值使：ί 驅動器具有節能(savin"nergy)之功效， 僅能！厂得知個別馬達驅動器之耗能狀態，而 丨電度2 riclty meter)(又稱瓦時計)得知耗 達所示’係在電表1與馬達2間轉接-馬 ”曰，：3 ’該電表1之一端耦接於電源系統輸入 ;、 量剛通常一電表係裝設於一用電系、统，即-電表传 群電氧設備之用電狀態，絕少有一電氣設備專用j

第7頁 需〜=使用者僅能透過電表i讀取得使用電力之度數，^ 2以電費單價乘算始能得知電費多寡，極為不便。士 1273515 五、發明說明（2) 電表之情形，馬達驅動器當無可能使用專屬之電表，故一 般所裝用之電表並無法顯示單一馬達驅動器之用電狀態， 且電表係採連續累計方式顯示用電度數，無法顯示某一時 間區間内之用電度數，此皆為傳統電表之使用限制，究其 原因，即電表本為電力公司向用電者收電費之計電儀器， -非供用電者所用。又即使於每一電氣設備上裝設獨立電表 ，亦極不符合經濟效益。 ~ 又，一般習知馬達驅動器雖亦設有輸入裝置及顯示器 ，惟其僅係提供輸入指令及顯示狀態之用，並不提供電費 φ計算，若能利用既有之輸入裝置及顯示器而增加新功能， 則僅需極少的成本支出，即能大幅提升產品之附加價值及 競爭力。 【發明内容】 本發明之主要目的，在於解決上述傳統缺失，避免缺 失存在，本發明以一馬達耦接馬達驅動器取得輸出電流、 電壓與功率因數等參數，以計算馬達驅動器之負載功率， 並加計馬達驅動器本身所消耗之内部功率而得出總實功率 ，後將該總實功率乘以運行時間再乘以電費單價以計算電 費，並顯示於馬達驅動器之顯示器上，可供使用者直接讀 每一馬達驅動器於某一時間區間内所耗用之電費值。 【實施方式】 茲有關本發明之技術内容及詳細說明，現配合圖式說 明如下： 請參閱第二、三圖所示，係本發明馬達驅動器與負載

第8頁 1273515 五、發明說明（3) (馬達)之配置圖與電費計算流程圖 馬達驅動器之電費計算方法，主要a圖所示：本發明之 ==於一馬達4之輪入端，該：用-馬達驅動器5 =源供應端6 ’以配合計算 =5之另—端係轉接 電費’並顯示於顯示器上，該電'費：异曾出J亥系統所耗用之 已知三相（3①，3 ha ) 开方法係為： 計算方式為： 負載（達）之瞬時功率值的 P =3x Vx I x cos 0 :::為電壓，（為，θ為功率 ， 早相負載功率則為P = v x I x cos θ cos 0為功率g 首先執行瞬時負載功率之。 動器5取得其輸出電壓、雷沒盥 v ·、、 〇 1 )，自馬達驅 根據上述瞬時功率計 式'%/出、因素等數值為參數， 功率。 弋传出馬達4運行之瞬時負載 人°十异瞬時總實 ρ即為瞬時負载功率ρ及焉^酿私^)，該瞬時總實功率 内部功率Pi之總和:…達焉°動咨5本身運行所消耗之 上述内部功率 QUt + Pi。 率，且該待機損耗^ Π待機損耗及功率模組之消耗功 值，而功率模組之^ i馬達驅動器長期待機之量測取得其 的規格數據。 貝耗則取之於該模組於各種應用條件下 續將上述以每私A 士 小時為時間單位之^每時間單位之總實功率ρ換算成以每 最後進行電費計算（了，率ph(步職3)，M = 36G()xP。 "A 0 4 )，即將上述每小時之總實功 I273515 五、 發明說明（4) =P h乘以系統運行時間T (小時），再乘以電費單價Ec， ^出於該運行時間内所消耗之電費M，即Μ =Ρ χ τ x &，其中 為馬達驅動器之運行時間，單位為小時。 器X上述之電費計算方法係透過如第四圖所示之馬達驅動 來達成。如圖所示，一馬達驅動器5係包括有··一變頻 51 ; —與該變頻器51耦接之控制器53 ; 一與該控制器53 馬接之輸入裝置52及一與該控制器53耦接之顯示器54。 織該控制器5 3内建有上述之電費計算方法之程式，其由 ，=器51取得其輸出電壓（v)、電流（丨）及功率因數角（0 ) 貝料’以供耗能之計算，使用者可由輸入裝置5丨輸入電 費單價及電費計算之時間區間等參數至控制器53，經控制 器53依程式之計算後，可將計算結果之電費值顯示於顯示 —、根據上列各計算方法及系統，各馬達驅動器5可獨立 完成其本身運行耗能之電費計算，並以馬達驅動器5本身 所具備之顯示器54予以顯示，或者透過信號連線形成遠端 讀取或顯#，以利進—步之❹，並可進〆步配合馬達驅 動器5内設置之記憶裝置（圖中未繪示）累計耗能與電費 由於上述馬達4由耦接之馬達驅動器5偵測並計曾 施與電費為記錄累計及顯示，不需配置額外之量測， 免除配線與設備成本。 上述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限 發明實施範圍。即凡依本發明申請專利範圍所做的均等變

第10頁 1273515 五、發明說明（5) 化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。

Kill 第11頁 (s 1273515

第12頁 圖式簡單說明 【圖式簡單說明】 第 一 圖 係 習知 馬 達 驅 動 器 配置架構 方 塊圖 〇 第 二 圖 係 本發 明 之 配 置 架 構方塊圖 〇 第 二 圖 係 本發 明 之 電 費 計 算方法流 程 圖。 第 四 圖 係 本發 明 之 馬 達 驅 動器之方 塊 圖。 [ 主 要 元 件符 號 說 明 ] 、本 發 明 主 要元 件 符 號 說 明 ； 馬 達 4 馬達驅動器 5 電 源 供 應 端 6 變頻器 51 •輸 入 裝 置 52 控制器 53 顯 示 器 54 步驟 701 〜704 習 知 主 要 元件 符 號 說 明 • 電 表 1 馬達 馬 達 馬區 動 器 3 電源 系 統輸 入端

Claims (1)

1. •1273515 曰 MK 94118^«_ 六、申請專利範圍 方法\、节一隹種去用以控制馬達轉速之馬達驅動器之電費叶曾 有：—以驅動輸妾於一馬達與電源供應端間，包： 器之“心「、==:;之控制器，：取得“ 該控制器•接之輸入裝置及一與 該方法係包括下列步驟： 、哀抚制-耦接之顯示器， 數值出1壓、電流與功率因數角等 數值，计异取得瞬時負載功率p ; 数角專 b ) 脂1 、产、丄、 蜂之總和ms f 2動器本身所消耗之内部功率 侍出目拜時總實功率P ; 價EC，）/W乘Γ馬達驅動器之運行時間’再乘以電費單 丨貝匕。，侍出電費M。 思貝干 士申明專利範圍第1項所述的雷#件曾古、土 甘士 步驟b與C：之間更包括右—+ / 21的％ f +异方法’其中 總實功率P換算成以小時“ n ’將原:_以秒為時間單位之 ，且+酽, 才局守間早位之母小時總實功率Ph 且步驟C中之運行時間亦以小時為單位。 該馬達览如動申。请/:1範圍第1項所述的f費計算方法，其中 _達㈣…部功率匕係為待機損耗及功率模組之消 該待機損如耗申d利告辄圍弟3項所述的電費計算方法，其中 Λ Λ f㈣待機之量測取得其值。 ^、如申请專利範圍第3項 該功率模組之損耗係取之於該費計算方法’其中 格數據。 、、、且方；各種應用條件下的規

   .1273515 ^_案號 94118238_年月日 修正_ 六、申請專利範圍 6、一種馬達驅動器之電費計算系統，該系統係包括 一變頻器，用以變速控制一馬達； 一控制器，可操作性連接於該變頻器上，儲存有計算 ▲該變頻器所消耗電能電費之程式，可自該變頻器取得其輸 •出電壓、電流及功率因數角等資料，依該程式之計算而得 ,出電費值； 一顯示器，可操作性連接於該控制器，可顯示該控制 器所計算之電費值； ® 一輸入裝置，可操作性連接於該控制器，用以輸入電 費單價及所需計算電費之運行時間等參數至該控制器，以 供其計算電費。

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