專利名稱：定速交流感應(yīng)電機控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種定速交流感應(yīng)電機的控制裝置，尤指一種用以節(jié)省實功率和虛功率消耗的定速交流感應(yīng)電機控制裝置，對多相電機并有缺相保護功能。
定速交流感應(yīng)電機把電能轉(zhuǎn)換成機械能。如眾所周知，感應(yīng)電機所消耗的電能比實際轉(zhuǎn)換成的機械能要多。非機械能的電能消耗導(dǎo)致電機溫度的上升和震動及磨擦等的增加，此「浪費」的電能依負載情況的不同而不同，負載越小浪費越大，且「浪費」的電能也依電機設(shè)計而異。上述電機所消耗的電能為實功率。由于電機本身的電感抗而使電壓和電流之間產(chǎn)生相位差，因而產(chǎn)生虛功率。虛功率并不會把電能轉(zhuǎn)換成機械能或其它如溫度、震動、磨擦等能量，不過電力公司還是需要供應(yīng)此虛功率給電機。
過去對于電機的省電都是強調(diào)實功率的節(jié)省，因為使用者只付實功率消耗的電費。然而，目前電力公司不但對實功率消耗收費，對虛功消耗加以某種程度的收費也已成為新的趨勢。因此對使用者來說不但實功率消耗的節(jié)省重要，對虛功率消耗的節(jié)省也變成重要。
由于電機定子的電感而使電壓與電流之間產(chǎn)生相位差，此相位差角的余弦稱之為功率因數(shù)。實功率和虛功率的向量和為總功率。實功率(KW)、虛功率(KVAR)和總功率(KVA)之間的關(guān)系如下KW＝KVAcosθKVAR＝KVAsinθ所以KVA＝KW2+KVAR2cosθ為功率因數(shù)。
功率因數(shù)可以作為負載指標參數(shù)，因為負載越低功率因數(shù)越小。功率因數(shù)并非唯一的負載指標參數(shù)，把小發(fā)電機連接在電機轉(zhuǎn)子上也可取得負載指標參數(shù)。根據(jù)負載指標可以對電機的供電作適當?shù)目刂剖闺姍C在正常的運轉(zhuǎn)下節(jié)省浪費的電力，而電機也因而溫度降低，震蕩和磨擦等減小。
就理論而言，減少供電的方法可以采用強制降壓或使用硅控整流器切割電源波形，以達到降低消耗功率的目的，但強制降壓問題很多，以硅控整流則較被廣泛使用。現(xiàn)今主要的問題是如何取得負載信息，再以適當?shù)姆绞皆诰S持正常運轉(zhuǎn)下減少供電。以上所說主要的是對實功率的降低而言。對于多相電機來說，缺相保護是非常重要的。
本發(fā)明的主要目的是提供一種定速交流感應(yīng)電機控制裝置，用以節(jié)省實功率和虛功率的消耗。
本發(fā)明的次要目的是提供一種對多相電機具有缺相保護作用的定速交流感應(yīng)電機控制裝置。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的其包括一電源控制電路，是由一微控制器為主，一直流電源電路連接交流電源以供應(yīng)微控制器直流電源，一負載檢測電路連接電機以輸出電機負載信號給微控制器，一觸發(fā)控制電路接收來自微控制器的觸發(fā)信號，以觸發(fā)導(dǎo)通一硅控整流器；一硅控整流器，連接于電源控制電路的觸發(fā)控制電路與電機之間，接收來自觸發(fā)控制電路的信號而動作使電機運轉(zhuǎn)；一進相電容器，是與交流電源并聯(lián)，藉以濾除電源的雜訊并提升電源的功率因數(shù)。
其中，直流電源電路是包括一變壓器、一全波整流器及一穩(wěn)壓器組成，分別提供降壓、整流及穩(wěn)壓作用。
其中，負載檢測電路是設(shè)由一光耦合的輸入端與電源和電機相連，檢測電機定子所產(chǎn)生的電壓降，而輸出端則與微控制器連接以提供電機負載數(shù)據(jù)信號。
本發(fā)明的另一種實現(xiàn)方法是這樣的，其包括一電源控制電路，是由一微控制器為主，一直流電源電路連接交流電源以供應(yīng)微控制器直流電源；每一相一負載檢測電路連接電機以輸出電機負載信號給微控制器；每一相一觸發(fā)控制電路接收來自微控制器的觸發(fā)信號，以觸發(fā)導(dǎo)通對應(yīng)的硅控整流器；一缺相保護電路由一繼電器和每一相一光耦合串接晶體管所形成的達靈頓電路組成；每一相一硅控整流器，連接于電源控制電路的觸發(fā)控制電路與電機之間，接收來自觸發(fā)控制電路的信號而動作使電機運轉(zhuǎn)；一進相電容器，是與交流電源并聯(lián)，藉以濾除電源的雜訊并提升電源的功率因數(shù)。
其中，直流電源電路是包括一變壓器、一全波整流器及一穩(wěn)壓器組成，分別提供降壓、整流及穩(wěn)壓作用。
其中，負載檢測電路是設(shè)由一光耦合的輸入端與電源和電機相連，檢測電機定子所產(chǎn)生的電壓降，而輸出端則與微控制器連接以提供電機負載數(shù)據(jù)信號。
其中，缺相保護電路的輸入端并接與電源相對的每一相并共同接地，而輸出端與晶體管相互串聯(lián)并與繼電器相連；當任何一相電源缺相時其相應(yīng)的光耦合輸入端成斷路因而關(guān)掉繼電器，而使電機停止運轉(zhuǎn)，使電機得到缺相保護。
本發(fā)明主要包括一組進相電容、一電源控制電路、和一組硅控整流器。該電路結(jié)構(gòu)由數(shù)字微控制器、直流電源電路、負載檢測電路、硅控整流器觸發(fā)電路和缺相保護電路共同組成，用以節(jié)省實功率和虛功率消耗，并有缺相保護的功能。
下面配合附圖和實施例詳細說明本發(fā)明的特征及功效

圖1是本發(fā)明應(yīng)用于三相電機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖2是直流電源電路的電路圖。
圖3是負載感測電路的電路圖。
圖4是觸發(fā)控制電路的電路圖。
圖5是缺相保護電路的電路圖。
圖6是本發(fā)明應(yīng)用于單相電機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
參閱圖1所示的本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。如圖所示本發(fā)明應(yīng)用于多相定速交流感應(yīng)電機控制裝置主要包括一組控制電源供應(yīng)的硅控整流器1，一組進相電容2和一電源控制電路3。該電源控制電路3由一微控制器4、一直流電源電路5、相對于每一相一負載檢測電路6和一SCR可控硅觸發(fā)電路7及缺相保護電路8共同組成。
參閱圖2所示的直流電源電路的電路圖。如圖所示直流電源電路5供應(yīng)直流電給微控制器4。直流電源電路5使用一變壓器將高壓電源降為低壓電源，初級線圈與交流電源的兩相連接，供應(yīng)低壓電源次級線圈與一全波整流器連接將交流電整流為直流電，此直流電再經(jīng)過一穩(wěn)壓器而輸出穩(wěn)壓的直流電給微控制器4。
參閱圖3所示的負載感測電路的電路圖。如圖所示負載感測電路6中的電路61、62和63為相對于相1、相2和相3的負載檢測電路6。電機定子所產(chǎn)生的電壓降為一很好的電機負載指標，此電壓降供應(yīng)光耦合輸入端，輸出端的受光體接收到信號后，經(jīng)過分壓電路輸出直流電壓給微控制器4，以提供電機9的負載數(shù)據(jù)信號。
參閱圖4所示的觸發(fā)控制電路的電路圖。如圖所示觸發(fā)控制電路7中的電路71、72和73為相對于相1、相2和相3的SCR可控硅觸發(fā)控制電路7。負載信號經(jīng)過微控制器4處理后輸出SCR觸發(fā)信號，此觸發(fā)信號經(jīng)過光耦合導(dǎo)通SCR。其觸發(fā)角的大小依微控制器4中預(yù)先設(shè)計的省電特性程序計算決定。
參閱圖5所示的缺相保護電路的電路圖。如圖所示缺相保護電路8是由三個光耦合和一個晶體管串接而成的達靈頓電路和一繼電器組成。每一光耦合的輸入端與每一相電源連接并共同接地。輸出端串聯(lián)后一端經(jīng)過晶體管接地形成達靈頓放大，控制繼電器。繼電器與直流電源連接。當任何一相電源缺相時，其相對的光耦合輸入端無電流輸入，因而輸出端無法導(dǎo)通，造成光耦合輸出端斷路，而使晶體管無法導(dǎo)通，繼電器因而無法動作，使微控制器4失去電源。硅控整流器1因閘極無信號輸入而無法動作，使得電機9停止運轉(zhuǎn)。
上述中，如果一個或多個硅控整流器1失去作用或電機9本身發(fā)生缺相，則微控制器4收不到該相負載信號。當此情況發(fā)生時，微控制器4的程序使微控制器4對所有硅控整流器9停止發(fā)出觸發(fā)信號，因而電機9停止運轉(zhuǎn)，使電機得到缺相保護。
其中，一組進相電容器2與交流電源并聯(lián)，以濾除電源的雜訊并提升電源的功率因數(shù)。功率因數(shù)的提升，降低虛功率同時也降低電源電流。電源電流的降低也使電表到進相電容間的線耗電量減低。線耗電量的減低間接地節(jié)省了電能。線耗電量的減低對瓦時表與電機之間有相當距離時，其省電效果將變得更明顯。此一情形對于線長極為巨大的油田來說更需受到重視。
當本發(fā)明應(yīng)用于單相定速交流感應(yīng)電機控制裝置時(如圖6所示)，并不需要缺相保護電路，因此不需要缺相保護電路8。當然也只需一組檢測電路6、觸發(fā)控制電路7和硅控整流器1，同時微控器4的軟件設(shè)計除了單相控制也不需負載端的缺相保護指令0。
權(quán)利要求
1.一種單相定速交流感應(yīng)電機控制裝置，其特征在于其包括一電源控制電路，是由一微控制器為主，一直流電源電路連接交流電源以供應(yīng)微控制器直流電源；一負載檢測電路連接電機以輸出電機負載信號給微控制器，一觸發(fā)控制電路接收來自微控制器的觸發(fā)信號，以觸發(fā)導(dǎo)通一硅控整流器；一硅控整流器，連接于電源控制電路的觸發(fā)控制電路與電機之間，接收來自觸發(fā)控制電路的信號而動作使電機運轉(zhuǎn)；一進相電容器，是與交流電源并聯(lián)。
2.如權(quán)利要求1所述的單相定速交流感應(yīng)電機控制裝置，其特征在于其中，直流電源電路是包括一變壓器、一全波整流器及一穩(wěn)壓器組成。
3.如權(quán)利要求1所述的單相定速交流感應(yīng)電機控制裝置，其特征在于其中，負載檢測電路是設(shè)由一光耦合的輸入端與電源和電機相連，檢測電機定子所產(chǎn)生的電壓降，而輸出端則與微控制器連接以提供電機負載數(shù)據(jù)信號。
4.一種多相定速交流感應(yīng)電機控制裝置，其特征在于其包括一電源控制電路，是由一微控制器為主，一直流電源電路連接交流電源以供應(yīng)微控制器直流電源；每一相一負載檢測電路連接電機以輸出電機負載信號給微控制器；每一相一觸發(fā)控制電路接收來自微控制器的觸發(fā)信號，以觸發(fā)導(dǎo)通對應(yīng)的硅控整流器；一缺相保護電路由一繼電器和每一相一光耦合串接晶體管所形成的達靈頓電路組成；每一相一硅控整流器，連接于電源控制電路的觸發(fā)控制電路與電機之間，接收來自觸發(fā)控制電路的信號而動作使電機運轉(zhuǎn)；一進相電容器，是與交流電源并聯(lián)。
5.如權(quán)利要求4所述的多相定速交流感應(yīng)電機控制裝置，其特征在于其中，直流電源電路是包括一變壓器、一全波整流器及一穩(wěn)壓器組成。
6.如權(quán)利要求4所述的多相定速交流感應(yīng)電機控制裝置，其特征在于其中，負載監(jiān)測電路是設(shè)由一光耦合的輸入端與電源和電機相連，檢測電機定子所產(chǎn)生的電壓降，而輸出端則與微控制器連接以提供電機負載數(shù)據(jù)信號。
7.如權(quán)利要求4所述的多相定速交流感應(yīng)電機控制裝置，其特征在于其中，缺相保護電路的輸入端并接與電源相對的每一相并共同接地，而輸出端與晶體管相互串聯(lián)并與繼電器相連。
全文摘要
一種定速交流感應(yīng)電機的控制裝置,主要包括一組進相電容、一電源控制電路和一組硅控整流器。該電路結(jié)構(gòu)由數(shù)字微控制器、直流電源電路、負載檢測電路、硅控整流器觸發(fā)電路和缺相保護電路共同組成,用以節(jié)省實功率和虛功率消耗,并有缺相保護的功能。
文檔編號H02H7/08GK1275832SQ99107769
公開日2000年12月6日 申請日期1999年5月27日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月27日
發(fā)明者沈貴賢, 江慶章, 廖進中 申請人:沈貴賢, 江慶章