專(zhuān)利名稱(chēng)：進(jìn)相節(jié)能器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種應(yīng)用于交流異步電動(dòng)機(jī)(馬達(dá))的節(jié)能設(shè)備。它能使馬達(dá)的電感性電路改變成人們所渴求能耗最省之純電阻性電路的一種裝置。
目前，無(wú)論國(guó)內(nèi)外，工礦企業(yè)以及事業(yè)單位中，廣泛大量使用交流異步電動(dòng)機(jī)(馬達(dá))，以作動(dòng)力拖動(dòng)。其優(yōu)點(diǎn)是交流異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維修管理方便以及價(jià)格低廉。
但注意到正因?yàn)檫@種電動(dòng)機(jī)的大量使用，也給電網(wǎng)帶來(lái)嚴(yán)重影響，甚至危害。因?yàn)轳R達(dá)在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中，從電網(wǎng)吸收大量感性無(wú)功功率，以使馬達(dá)勵(lì)磁。這樣，如果不采取足夠的補(bǔ)償措施，則會(huì)因電網(wǎng)無(wú)功功率嚴(yán)重不足，造成電網(wǎng)電壓大幅下降，甚至發(fā)生電壓崩潰，致使電器大面積燒毀，電網(wǎng)無(wú)法運(yùn)行，以及導(dǎo)致產(chǎn)品數(shù)量不足，產(chǎn)品質(zhì)量低劣。
為解決電網(wǎng)的無(wú)功嚴(yán)重不足，目前，人們普遍采用的方法是，在用電戶(hù)變壓器的低壓側(cè)裝置無(wú)功補(bǔ)償柜，以集中補(bǔ)償馬達(dá)所耗損的無(wú)功功率。
但是，采用在變壓器旁裝置無(wú)功補(bǔ)償柜的集中補(bǔ)償方法，只能補(bǔ)償變壓器以外的高壓電網(wǎng)，而對(duì)用電戶(hù)內(nèi)的低壓電網(wǎng)損耗并沒(méi)有改善。戶(hù)內(nèi)電網(wǎng)的運(yùn)行電流依然沒(méi)有減少，線(xiàn)損仍然沒(méi)有降低。而且，又平冒出另一缺點(diǎn)由于集中補(bǔ)償柜不能隨各馬達(dá)同步、快速投入和切出電網(wǎng)，有的甚至長(zhǎng)期不切出電網(wǎng)，這樣，當(dāng)負(fù)荷低谷時(shí)，特別在夜晚，由于電網(wǎng)無(wú)功過(guò)裕，使電壓升高，危害電網(wǎng)中一切電器安全并給電網(wǎng)調(diào)度帶來(lái)困難。過(guò)大的容性電流反而增加了網(wǎng)損。
還注意到，馬達(dá)從電網(wǎng)中吸收用以勵(lì)磁的感性無(wú)功功率，一方面使馬達(dá)運(yùn)行線(xiàn)路總電流增大，另一方面感性電流的相位滯后于電壓相位，因而實(shí)際用于作有功的電流分量只是總電流一部分。這樣線(xiàn)路的能耗增加了，電源的利用率也大大降低。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種進(jìn)相節(jié)能器，使馬達(dá)的感性電路改造成能耗最省的純電阻性電路。
本實(shí)用新型包括短路保護(hù)器、限涌流器、自動(dòng)調(diào)節(jié)器、進(jìn)相運(yùn)行器、指示放電器、進(jìn)相器、放電繼電器、放電器，短路保護(hù)器的輸出端與限涌流器的輸入端連接，限涌流器的輸出端與自動(dòng)調(diào)節(jié)器的輸入端連接，自動(dòng)調(diào)節(jié)器的輸出端與進(jìn)相運(yùn)行器的輸入端連接，進(jìn)相運(yùn)行器的輸出端與指示放電器、進(jìn)相器、放電繼電器并聯(lián)，放電繼電器的輸出端與放電器連接。
本實(shí)用新型具有下列特點(diǎn)1.使馬達(dá)電感性電路改造成能耗最省的純電阻性電路馬達(dá)勵(lì)磁需從電網(wǎng)中吸收感性無(wú)功功率，其電路屬電感性電路。根據(jù)電工學(xué)原理，電感性電路的電流相位滯后于電壓相位，因而馬達(dá)在工作過(guò)程中作了無(wú)用功。在三相交流電路中，僅當(dāng)電路為純電阻性電路時(shí)，電路能耗最省。因?yàn)樵摲N電路，使流過(guò)負(fù)載的電流100％作了有用功(COSφ＝100％)。
本實(shí)用新型就是基于這一原理，在馬達(dá)起動(dòng)器輸出端或馬達(dá)出線(xiàn)盒的電源進(jìn)線(xiàn)端并接本新型進(jìn)相器。進(jìn)相器是根據(jù)馬達(dá)實(shí)際工況，由自動(dòng)調(diào)節(jié)器選擇恰當(dāng)進(jìn)相電容器，使馬達(dá)局部就地獲得所需勵(lì)磁電流。于是馬達(dá)從電感性電路進(jìn)相成純電阻性電路。
2.在發(fā)電——用電整個(gè)系統(tǒng)中均能大幅節(jié)能本實(shí)用新型能就地向馬達(dá)提供無(wú)功功率，因而無(wú)需從遙遠(yuǎn)的發(fā)電機(jī)處取得無(wú)功電源，整個(gè)輸電線(xiàn)路電流最小。不但高壓輸電線(xiàn)路能耗大幅減少，而且用電戶(hù)內(nèi)電網(wǎng)線(xiàn)路能耗也大幅減少。
3.提高電網(wǎng)的調(diào)度能力，快速平衡無(wú)功功率本實(shí)用新型因并接于馬達(dá)出線(xiàn)盒的電源進(jìn)線(xiàn)端，與馬達(dá)同步投入運(yùn)行或切出，而且馬達(dá)所需無(wú)功功率受自動(dòng)調(diào)節(jié)器的節(jié)制，能同步準(zhǔn)確就地提供馬達(dá)所需無(wú)功功率，因而克服無(wú)功補(bǔ)償柜不能隨馬達(dá)同步投切的缺陷。采用本新型能使電網(wǎng)無(wú)功充裕而不過(guò)量，電壓平穩(wěn)而不會(huì)大幅波動(dòng)。供電質(zhì)量的提高，必然使產(chǎn)品數(shù)量增加，產(chǎn)品質(zhì)量提高。
4.馬達(dá)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍增，起動(dòng)電流大幅下降通常異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流為額定電流的4～8倍。強(qiáng)大的起動(dòng)電流必然在線(xiàn)路上產(chǎn)生巨大的壓降。從電工原理得知，馬達(dá)的電磁轉(zhuǎn)矩與電壓平方成正比。因而，馬達(dá)的電磁轉(zhuǎn)矩隨著大的壓降而大幅降低。本實(shí)用新型在馬達(dá)起動(dòng)過(guò)程中能使進(jìn)相器中全部的進(jìn)相容量投入起動(dòng)，以削去80％以上的線(xiàn)路無(wú)功電流，線(xiàn)路電流小，壓降也小，電壓平穩(wěn)，電磁轉(zhuǎn)矩倍增，起動(dòng)時(shí)間小。通常起動(dòng)電流降50％以上，起動(dòng)時(shí)間快60％以上。
5.提高電源有功出力，增加電源容量本新型具有進(jìn)相功能，能使馬達(dá)的電感性電路進(jìn)相，改變成純電阻性電路，使局部電路的功率因數(shù)COSφ＝100％，因而電源的有功出力普遍增加，增幅通常在20％以上，同時(shí)電源容量相應(yīng)增加20％以上。這是因?yàn)樵粺o(wú)功功率所占具的容量為所增加的有功所代替。
6.經(jīng)濟(jì)緊湊型進(jìn)相節(jié)能器在某些場(chǎng)合中，從經(jīng)濟(jì)緊湊出發(fā)，可省去進(jìn)相節(jié)能器中個(gè)別元件對(duì)于那些要求不太高的電路，常希望僅改造成接近于純電阻性電路。例如，能使電路的功率因數(shù)COSφ在滯后90％至超前95％范圍內(nèi)。這已經(jīng)產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益。這樣可簡(jiǎn)化進(jìn)相節(jié)能器的結(jié)構(gòu)及降低成本此時(shí)在進(jìn)相運(yùn)行器CJ中，只需裝置一個(gè)接觸器，用以投切進(jìn)相電容器就夠了，而無(wú)需用自動(dòng)調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)。此時(shí)只要短接自動(dòng)調(diào)節(jié)器，也即限涌流器的輸出端直接連接進(jìn)相運(yùn)行器。
當(dāng)進(jìn)相運(yùn)行器只有一只接觸器時(shí)，也可以短接放電繼電器。即進(jìn)相運(yùn)行器的輸出端直接連接放電器的輸入端。放電是通過(guò)該只接觸器的兩個(gè)常閉觸頭進(jìn)行的。
附

圖1為本實(shí)用新型電原理框圖。
附圖2為本實(shí)用新型電原理圖。
附圖3為本實(shí)用新型各電流相位向量圖。
附圖4為本實(shí)用新型微電腦處理器電原理框圖。
如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型包括短路保護(hù)器DZ、限涌流器ID、自動(dòng)調(diào)節(jié)器TH、進(jìn)相運(yùn)行器CJ、指示放電器(D1，D2)、進(jìn)相器JS、放電繼電器JF、放電器RF，短路保護(hù)器DZ的輸出端(T，U，V)與限涌流器ID的輸入端連接，限涌流器ID的輸出端與自動(dòng)調(diào)節(jié)器TH的輸入端連接，自動(dòng)調(diào)節(jié)器TH的輸出端與進(jìn)相運(yùn)行器CJ的輸入端連接，進(jìn)相運(yùn)行器CJ的輸出端(X，Y，Z)與指示放電器(D1，D2)、進(jìn)相器JS、放電繼電器JF并聯(lián)，放電繼電器JF的輸出端與放電器RF連接。
本實(shí)用新型工作過(guò)程如下合上短路保護(hù)器，啟動(dòng)馬達(dá)起動(dòng)器，則線(xiàn)路總電流I。流經(jīng)馬達(dá)起動(dòng)器及短路保護(hù)器DZ，并在短路保護(hù)器DZ的輸出端分成兩支路電流1.支路電流IC經(jīng)限涌流器ID，對(duì)瞬間突入進(jìn)相器JS的涌流加以限制，并經(jīng)自動(dòng)調(diào)節(jié)器TH的控制，使進(jìn)相器JS中全部進(jìn)相電容器瞬間全部投入工作。于是此支路為馬達(dá)提供設(shè)定的最大超前電壓90°相位角的容性無(wú)功電流IC。馬達(dá)起動(dòng)完畢后，該支電流根據(jù)馬達(dá)的實(shí)際工況，通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)器TH進(jìn)行調(diào)節(jié)。馬達(dá)運(yùn)行工況通過(guò)安裝在短路保護(hù)器DZ輸入端的信號(hào)互感器LH取得信號(hào)，并輸入同相電壓信號(hào)，然后輸入自動(dòng)調(diào)節(jié)器TH，經(jīng)調(diào)節(jié)器TH內(nèi)部的微電腦綜合計(jì)算、處理、發(fā)出指令分合進(jìn)相運(yùn)行器CJ的各相應(yīng)接觸器，則可對(duì)馬達(dá)各工況同步提供恰當(dāng)?shù)某盁o(wú)功電流。
2.另一支路電流IM，是馬達(dá)M通常運(yùn)行的三相線(xiàn)電流。由于該支路電流包括有馬達(dá)M勵(lì)磁而從電網(wǎng)中吸取的感性無(wú)功電流，因此該支電流IM滯后于電壓相位φ角。
由于兩支路電流IC及IM相位相差甚大，并匯合于短路保護(hù)器DZ的輸出端，因而使短路保護(hù)器DZ輸出端前的整條線(xiàn)路總電流IO大幅降低。(見(jiàn)圖3)放電繼電器JF及放電器RF是用于釋放停電后殘存于進(jìn)相電容JS上的電壓。指示放電器(D1，D2)是指示進(jìn)相節(jié)能器運(yùn)行及加速釋放殘壓。
對(duì)于只有一個(gè)接觸器的進(jìn)相運(yùn)行器CJ，由于無(wú)需進(jìn)行無(wú)功調(diào)節(jié)，可取消自動(dòng)調(diào)節(jié)器TH。此時(shí)，接觸器CJ的輸入端直接與限涌流器的輸出端連接，這個(gè)接觸器CJ的線(xiàn)圈電壓應(yīng)取自短路保護(hù)器DZ的輸入端(A，C)，以保證馬達(dá)一旦起動(dòng)，即進(jìn)相器同步投入運(yùn)行。
對(duì)于只有一個(gè)接觸器的進(jìn)相運(yùn)行器CJ，也可取消放電繼電器JF。放電器的輸入端直接與進(jìn)相運(yùn)行器CJ的輸出端連接。同時(shí)，進(jìn)相器JS的輸入端與進(jìn)相運(yùn)行器CJ的輸出端連接。此時(shí)進(jìn)相電容器JS的放電可借助于該接觸器CJ的兩個(gè)常閉觸頭進(jìn)行。
本實(shí)用新型選用的元件短路保護(hù)器DZ可選通用的DZ型空氣斷路器，限涌流器ID選通用的電流電抗器，進(jìn)相運(yùn)行器CJ由一組若干個(gè)接觸器組成，選通用的CJ交流接觸器，進(jìn)相器JS由一組若干個(gè)進(jìn)相電容器組成，選通用金屬膜電力移相電容，放電繼電器JF選通用中間繼電器，放電器RF選通用的2KΩ、25W瓷質(zhì)繞線(xiàn)電阻，指示放電器(D1，D2)選通用半導(dǎo)體指示燈。
自動(dòng)調(diào)節(jié)器TH采用設(shè)計(jì)者制作的自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置。配置該器件需視具體情形1.當(dāng)要求純電阻線(xiàn)路時(shí)(COSφ＝100％)要把馬達(dá)電感性電路改造成純電阻性電路，此時(shí)需隨馬達(dá)的實(shí)際工況，通過(guò)信號(hào)電流互感器及同相電壓輸入自動(dòng)調(diào)節(jié)器TH，經(jīng)微電腦綜合計(jì)算、輸出投切信號(hào)、準(zhǔn)確同步提供容性無(wú)功電流，使線(xiàn)路COSφ＝100％。
2.當(dāng)僅要求接近純電阻線(xiàn)路時(shí)(COSφ≈±95％)在許多場(chǎng)合下，為經(jīng)濟(jì)及設(shè)備緊湊性，并不要求把電感性電路精確地改造成純電阻性電路，只要求接近純電阻性電路就滿(mǎn)足節(jié)電增容要求，例如，在滯后90％～超前95％范圍內(nèi)，此時(shí)進(jìn)相運(yùn)行器CJ只采用一只交流接觸器就夠了，而無(wú)需自動(dòng)調(diào)節(jié)器TH。
如圖2、圖4所示，自動(dòng)調(diào)節(jié)器TH由電流互感器LZ、微腦處理器、輸出繼電器組成，電流互感器置LZ于電源輸入端，電流互感器LZ的輸出端接微電腦處理器的輸入端，經(jīng)微電腦處理器及信號(hào)比較、放大電路，輸出控制信號(hào)控制輸出繼電器的通斷，同時(shí)，電流互感器LZ的輸出端并聯(lián)過(guò)電流繼電器的輸入端，電流繼電器的輸出端與輸出繼電器連接，輸出繼電器接進(jìn)相運(yùn)行器的輸入端。馬達(dá)的工況，通過(guò)信號(hào)互感器取得電流信號(hào)，并輸入同相電壓信號(hào)，再通過(guò)微電腦處理器的比較電路及信號(hào)放大電路，然后輸出信號(hào)，調(diào)控進(jìn)相運(yùn)行器CJ中的各接觸器的投切，從而調(diào)節(jié)進(jìn)相器JS中無(wú)功出力。上述電流互感器、過(guò)電流繼電器、微電腦處理器、輸出繼電器均采用通用的電子元件或電子線(xiàn)路構(gòu)成，其中，微電腦處理器采用常規(guī)的自動(dòng)無(wú)功功率補(bǔ)償器(KGJ)。
權(quán)利要求1.一種進(jìn)相節(jié)能器，包括馬達(dá)起動(dòng)器、短路保護(hù)器、限涌流器、自動(dòng)調(diào)節(jié)器、進(jìn)相運(yùn)行器、指示放電器、進(jìn)相器、放電繼電器、放電器，其特征在于短路保護(hù)器的輸出端與限涌流器的輸入端連接，限涌流器的輸出端與自動(dòng)調(diào)節(jié)器的輸入端連接，自動(dòng)調(diào)節(jié)器的輸出端與進(jìn)相運(yùn)行器的輸入端連接，進(jìn)相運(yùn)行器的輸出端與指示放電器、進(jìn)相器、放電繼電器并聯(lián)，放電繼電器的輸出端與放電器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進(jìn)相節(jié)能器，其特征在于短路保護(hù)器選通用的DZ型空氣斷路器，限涌流器選通用的電流電抗器，進(jìn)相運(yùn)行器由一組若干個(gè)接觸器組成，選通用的交流接觸器，進(jìn)相器由一組若干個(gè)進(jìn)相電容器組成，選通用金屬膜電力移相電容，放電繼電器選通用中間繼電器，放電器選通用的2KΩ、25W瓷質(zhì)繞線(xiàn)電阻，指示放電器選通用半導(dǎo)體指示燈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進(jìn)相節(jié)能器，其特征在于自動(dòng)調(diào)節(jié)器由電流互感器、過(guò)電流繼電器、微電腦處理器、輸出繼電器組成，電流互感器置于電源輸入端，電流互感器的輸出端接微電腦處理器的輸入端，經(jīng)微電腦處理器及信號(hào)比較、放大電路，輸出控制信號(hào)控制輸出繼電器的通斷，同時(shí)，電流互感器LZ的輸出端并聯(lián)過(guò)電流繼電器的輸入端，電流繼電器的輸出端與輸出繼電器連接，輸出繼電器接進(jìn)相運(yùn)行器的輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進(jìn)相節(jié)能器，其特征在于接觸器的輸入端直接與限涌流器的輸出端連接，進(jìn)相器的輸入端、放電器的輸入端直接與進(jìn)相運(yùn)行器的輸出端并聯(lián)連接。
專(zhuān)利摘要一種進(jìn)相節(jié)能器，包括馬達(dá)起動(dòng)器、短路保護(hù)器、限涌流器、自動(dòng)調(diào)節(jié)器、進(jìn)相運(yùn)行器、指示放電器、進(jìn)相器、放電繼電器、放電器，其特征在于短路保護(hù)器的輸出端與限涌流器的輸入端連接，限涌流器的輸出端與自動(dòng)調(diào)節(jié)器的輸入端連接，自動(dòng)調(diào)節(jié)器的輸出端與進(jìn)相運(yùn)行器的輸入端連接，進(jìn)相運(yùn)行器的輸出端與指示放電器、進(jìn)相器、放電繼電器并聯(lián)，放電繼電器的輸出端與放電器連接。
文檔編號(hào)H02J3/18GK2539335SQ0125575
公開(kāi)日2003年3月5日 申請(qǐng)日期2001年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月15日
發(fā)明者李綦偉, 文偉忠 申請(qǐng)人:文偉忠