专利名称：一种380v三相电机相控节电器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电机节电器，具体地涉及一种380V三相电机 相控节电器。
背景技术：
现有电机节电产品有变频器和三相电机节电器，由于变频器是采用 调节电机的转速达到节能，节能的效率和效果欠佳；而现有的三相电机 节电器技术是采用电流互感器检测电流和电压固定值来实现电流和电 压的比较，来控制电机的电压和电流，电流互感器检测实时电流时是必 须要等到电机电流变化后才有输出信号，时间周期比较长，对电机负载 变化大的容易使电机产生堵转和力拒不够造成电机失速。
发明内容
本实用新型的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种380V三相 电机相控节电器，解决在电机转速不能够变化，电机负载变化大的破碎 机和冲床等设备上出现的电机堵转和力拒不够的问题。
本实用新型通过以下技术方案来实现发明目的， 一种380V三相电 机相控节电器，包括变压器、微处理器、电机电压同步化检测电路、电 机电流同步化相位角检测电路、可控硅触发控制电路和电机失速保护电 路，变压器连接市电电源并输出交流电对微处理器及上述各电路供电， 微处理器连接控制电机电压同步化检测电路、电机电流同步化相位角检 测电路、可控硅触发控制电路和电机失速保护电路，所述可控硅触发控 制电路包括三个双向可控硅模块，三个双向可控硅模块分别设置在电机的三相供电电源输入端。
本实用新型所述的380V三相电机相控节电器是通过改变电机的相 位角来实现控制的，电机相控节电器将检测的电流滞后波形经微处理器 处理后采用调整可控硅的脉冲触发，将电压和电流减少到保持与电机负 载恒定转矩相匹配，则可使电机的运行效率提高。减少电机浪费的有功 用电量。
当电压(V)和电流(A)均以相量形式表示时，两者之间的夹角即 相位角，可表示电流滞后电压的量，对于感应电机，电流通常滞后于电 压，通常用功率因数(QPF)表示量化的电流滞后电压的三角关系。电 机在不同的负载条件下，相位角将随之改变，通常电机的负载电流滞后 电压30%，空载时电流滞后电压80%。电机相控节电器通过电机电压 同步化检测电路和电机电流同步化相位角检测电路连续检测电机电压 和电流之间的相位角，经微处理器处理后采用调整可控硅的脉冲触发， 将电压和电流减少到保持与电机负载恒定转矩相匹配，使电机的运行效 率提高，.同时减少电机浪费的有功用电量。改变相位角是通过可控硅触 发电路及半导体开关元件调节电压波形，经微处理器计算后只允许双向 可控硅模块中交流电压波形的正半周和负半周的一部分电压供给电机 来实现。同时微处理器通过失速保护电路，采用电机的反电势来监测电 机负载变化情况以保持电流的连续性，避免电机失速情况出现。
所述微处理器还连接有一监视计时器，用来监视微处理器软件执行 的准确性，对软件进行复位和重新设定。
所述微处理器的启动信号端口还连接有一节电器启动电路，所述节 电器启动电路包括光电耦合器、反相器和由继电器控制的指示灯。
所述变压器交流电输出端还连接有整流电路和滤波电路，再连接到 微处理器和所述各电路进行供电。本实用新型的有益效果是
1、 在电机负载变化大的设备上使用不会造成电机堵转和电机失速;
2、 不改变电机运行特性和电机转速，数据设定好，自动跟踪控制，
不需人为调节；
3、 对电机实时监控和保护，当电机出现缺相、过流、欠压等现象
时能在5秒钟内实行保护；
4、 对电机采用软启动，有效降低电机启动时对电网产生的冲击电 流，启动时间0.5 — 120秒可调。
图l，本实用新型电路控制框图。
图2，节电器供电电路图。
图3、 4，节电器启动电路图。
图5，电机电压同步化检测电路图。
图6，龟机电流同步化相位角检测电路图。
图7，可控硅触发控制电路图。
图8，电机失速保护电路图。
图9，监视计时器电路图。
图中，l变压器、2微处理器、3电机电压同步化检测电路、4电机 电流同步化相位角检测电路、5可控硅触发控制电路、6电机失速保护 电路、7市电电源、8电机、9三相供电电源、IO启动信号端口、 11启 动电路。
具体实施方式
参看附图l， 一种380V三相电机相控节电器，包括变压器l、微处 理器2、电机电压同步化检测电路3、电机电流同步化相位角检测电路4、 可控硅触发控制电路5和电机失速保护电路6，变压器1连接市电电源 7并输出交流电对微处理器1及上述各电路供电，微处理器1连接控制 电机电压同步化检测电路3、电机电流同步化相位角检测电路4、可控 硅触发控制电路5和电机失速保护电路6，所述可控硅触发控制电路5 包括三个双向可控硅模块，三个双向可控硅模块分别设置在电机8的三 相供电电源9输入端，微处理器的启动信号端口 IO连接有节电器启动 电路11。
以下结合附图对所述节电器的工作原理进行具体说明。
A. 微处理器及各电路的电源供电，参看附图2，变压器输出12V 交流电，该电压由整流器BR1整流及电容Cl和C2滤波，产生平滑 DC15V电压。DC15V为可控硅触发电路和继电器提供电源也为稳压三 极管VR1供电，VR1输出+5V，电容C3和C4是5V电源的滤波电容， 经Z1稳压，产生DC5V稳压电源。+5V电压是为微处理器提供电源。
B. 电机相控节电器的启动，参看附图3，起动电机相控节电器前， 要确保安装无误。当Conn7A的接触端1和2短接后，DC15V通过IC9。 电阻Rl，为光电耦合器IC9提供电源。光电耦合器内的三极管导通。 IC1的(16)为"0"电平，启动起动程序。
参看附图4，微处理器IC1如没有检测到任何故障，IC1 (27)脚便 会输出"0"电平，反相器IC5的(11)脚变为高电平，使RL1通电吸 合并点亮L1，运行开始。同时，IC1的(26)脚输出"0"，并把显示灯 L4点亮，直至所选的起动时间已过。起动时间己过，L4熄灭后，IC1 的(32)脚输出"0"，而反相器IC2的(15)脚受ICl- (32)电平的触 发，继电器RL2电吸合。IC1的(33)脚输出"0"，并把显示灯L5点亮。
C. 电机电压同步化检测，参看附图5，为使微处理器可以正确地控 制可控硅的触发，微处理器取A相电压的过零点为触发信号(CONN2端 口的PHA)。 A相电压经电阻R6和R7至0.25V，使逻辑数字集成块IC11 脚为低电平。当A相在负半周时，逻辑数字集成块IC11为"1"，但当 A相在负半周时反之。所以在PHA为方波。此信号会被发送到微处理器 IC1的(25)脚，通过IC1触发B相和C相。
D. 电流同步化相位角检测，参看附图6，当电机初次相位控制后， 因为在加负载及运行时电机的功率因数在不停地变化，所以微处理器会 将控制点改为电流的过零点。功率因数的取样方式是以电压过零点的固 定值和电流过零点作为比效。用以检测电流滞后电压的相位角，来反应 出电机的负载情况。光电耦合器IC6检测可控硅两端电压，这个与电流 相同的电压波形会送到微处理器IC1的(34)脚，(请参阅图6)。此时， 微处理器会因应电压波的形态检测信号位置(请参阅图5)，改变脉冲群 来配合电机的功率因数。
E. 可控硅触发控制，参看附图7，微处理器IC1的(39)脚是A 相电源触发信号，而反相器IC2的(6)脚把信号返回。脉冲变换器PT1 通过IC4被脉冲，而R9触发A相可控硅的正和负极，触发脉冲以每15 个120 uS为一个脉冲群，保证可控硅的正常导通。(请参阅图6)。 B相 和C相工作原理与A相相同。
F. 电机失速保护电路，参看附图8，电机相控节电器是采用电机的 反电势来监测电机负载变化情况，微处理器IC1的(12)脚跟综电机反动 势的变化。当优化状态和冲击负载时，电流会变得不连续。IC2的(10) 脚发出的方形波，并更改其触发角度来保持电流的连续性，避免电机失 速情况出现。 .G.监视计时器功能，参看附图9，存储器IC3的(7)脚是用来监 视软件执行的正确程序，当每个工作周期微处理器IC1的(24)脚正常 地发出脉冲，微处理器IC1的(9)脚会保持合闭状态。如存储器IC3 的第7脚是因任何情况没有接收到应有的脉冲时，存储器IC3的(5) 脚将变成"1"电位一秒钟，令IC1的(9)脚进入模式1，使软件重新 设定。微处理器的+5V电源也由IC3监控。如主电源电压突然下降，所 检测到的电压低于4.6V时并超过1S，存储器IC3的(5)脚将变为"1" 电位，微处理器IC1的(9)脚也将进入模式l，使软件重新设定。
本相控节电器在内蒙古西部矿业双利铁矿的鄂式破碎机上的使用 效果显著，由于鄂式破碎机负载变化非常的大，在几秒钟内有空载、满 载和超负载三个阶段，如果检测相位角的速度和控制时间大于40微秒， 电机会造成力拒不够使电机堵转和失速，长时间使用会烧毁电机。而本 新型的电机相控节电器安装在该铁矿220KW的鄂式破碎机上已经使用 1年多时间，破碎机无堵转和失速等现象，该破碎机空载时的电流从160A 降到72A，电压396V降到到320V、有功功率86KW降到59KW。
在山东胜利油田，由于抽油机负载变化也很大，抽油机工作一个周 期有一半是半负载一半为满载，55KW抽油机每周期电流在25 —87A变 化，平均每小时用电在12Kw/h,安装本新型的相控电机节电器后每周期 电流在12—69A变化，平均每小时用电量为9.2kw/h。
权利要求1 一种380V三相电机相控节电器，其特征在于所述节电器包括变压器、微处理器、电机电压同步化检测电路、电机电流同步化相位角检测电路、可控硅触发控制电路和电机失速保护电路，变压器连接市电电源并输出交流电对微处理器及上述各电路供电，微处理器连接控制电机电压同步化检测电路、电机电流同步化相位角检测电路、可控硅触发控制电路和电机失速保护电路，所述可控硅触发控制电路包括三个双向可控硅模块，三个双向可控硅模块分别设置在电机的三相供电电源输入端。
2.根据权利要求1所述的一种380V三相电机相控节电器，其特征在于 所述微处理器还连接有一监视计时器。
3.根据权利要求1所述的一种380V三相电机相控节电器，其特征在于 所述微处理器的启动信号端口还连接有一节电器启动电路，所述节电器 启动电路包括光电耦合器、反相器和由继电器控制的指示灯。
4.根据权利要求1、 2或3所述的一种380V三相电机相控节电器，其特 征在于所述变压器交流电输出端还连接有整流电路和滤波电路，再连 接到微处理器和所述各电路进行供电。
专利摘要本实用新型提供一种380V三相电机相控节电器，包括变压器、微处理器、电机电压同步化检测电路、电机电流同步化相位角检测电路、可控硅触发控制电路和电机失速保护电路，所述可控硅触发控制电路包括三个双向可控硅模块，三个双向可控硅模块分别设置在电机的三相供电电源输入端。其有益效果是在电机负载变化大的设备上使用不会造成电机堵转和电机失速；能自动跟踪控制，不需人为调节；能对电机实时监控和保护；对电机采用软启动，有效降低电机启动时对电网产生的冲击电流，启动时间0.5-120秒可调。
文档编号H02P27/02GK201282444SQ20082021237
公开日2009年7月29日 申请日期2008年9月27日 优先权日2008年9月27日
发明者张棉华 申请人:深圳市华太节能科技有限公司