一种电动机的节电控制柜的制作方法

本发明涉及一种电动机的节电控制柜，其根据电动机运行时的负载情况，通过可控硅来调节电动机的端电压，达到节电目的。

背景技术：

电动机的节电控制柜一般包括熔断器、交流接触器以及节电器；其中节电器其结构一般包括可控硅、相位检测电路、比较电路、触发电路以及工作电源，其中相位检测电路用来检测供电电压与电动机电流之间的相位，相位检测电路包括电流互感器、降压变压器以及一些电子元件；比较电路将相位信号与一设定值进行比较，触发电路根据比较结果输出触发可控硅的触发信号，工作电源要另外设置，为比较电路、触发电路提供工作电压。这类节电器的结构比较复杂，生产成本高，不利于推广。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是，提供一种电动机的节电控制柜，其节电器的结构简单，使用的电子元件少，并具有较好的节电效果。

本发明的技术方案是，一种电动机的节电控制柜，用于控制电动机的运行，所述的电动机为三相交流异步电动机，其包括各相顺序连接的熔断器、交流接触器的主触点，在交流接触器的主触点与电动机的相绕组之间连接有节电器，各节电器的结构相同；

其特征是，所述的节电器包括双向可控硅scr、电流互感器lh以及触发可控硅导通的触发电路，电流互感器lh的初级线圈的一端接交流接触器的主触点，电流互感器lh的初级线圈的另一端接双向可控硅scr的阳极，双向可控硅scr的阴极接电动机的相绕组，进入电流互感器lh的初级线圈的电流为相电流；

所述的触发电路包括电流互感器lh的次级线圈、三极管t1、三极管t2、光耦ge1，电流互感器lh的次级线圈与一桥式整流器ql1的输入端连接，桥式整流器ql1的输出端的负极接地，桥式整流器ql1的输出端的正极接三极管t1的基极，三极管t1的基极通过电阻r2接地，三极管t1的发射极接电位器w1的滑臂，电位器w1的一端接滤波电源vd1，电位器w1的另一端接地，三极管t1的集电极通过电阻r1接三极管t2的基极，三极管t2的集电极通过电阻r3接稳压电源vd2，三极管t2的发射极接光耦ge1的发光二极管的阳极，光耦ge1的发光二极管的阴极接地，光耦ge1的光电可控硅的一端通过电阻r4接双向可控硅scr的阳极，光电可控硅的另一端接双向可控硅scr的控制极；

二极管d1的阳极与全波整流器ql1输出端的正极连接，二极管d1的阴极通过电容c1接地，二极管d1的阴极与电容c1之间的连接点为滤波电源vd1；

电阻r5的一端接滤波电源vd1，电阻r5的另一端接稳压管dw1的阴极，稳压管dw1的阳极接地。

本发明的特点是，节电器只有两个引线端与开关柜的其他元件连接方便。

在节电器中电流互感器将电动机的相电流i转换为对应的电压，该电压经整流电路整流后得到全波电压ui，全波电压ui通过滤波得到平滑的滤波电压vd1，对滤波电压vd1分压后得到一参考电压ug，全波电压ui与参考电压ug进行比较，当全波电压ui的下降沿或上升沿低于参考电压ug时，产生触发可控硅的脉冲信号，当电动机的功率因数降低时，触发可控硅的脉冲信号也会滞后产生，使可控硅的导通角减小，电动机的端电压降低，电动机的功率因数上升。其节电可达20%。

节电器省去了传统的相位检测电路，同时利用电流互感器提供同步信号和电源，使得节电器的电子线路结构大大减化。降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明的电气主接线原理图。

图2为节电器的电气原理图。

图3为电动机的电气控制线路图。

图4为额定负载时节电器中相关节点的波形图。

图5为轻负载时节电器中相关节点的波形图。

具体实施方式

现结合附图说明本发明的具体实施方式。

一种电动机的节电控制柜，用于控制电动机的运行，所述的电动机为三相交流异步电动机，其包括a相、b相、c相母线端，在各相母线端顺序连接有熔断器、交流接触器的主触点cj1，交流接触器的主触点与电动机md的相绕组之间连接有节电器jdq；各相的节电器结构相同。

所述的节电器包括双向可控硅scr、电流互感器lh以及触发可控硅导通的触发电路，电流互感器lh的初级线圈的一端接交流接触器的主触点，电流互感器lh的初级线圈的另一端接双向可控硅scr的阳极，双向可控硅scr的阴极接电动机的相绕组。

所述的触发电路包括电流互感器lh的次级线圈、三极管t1、三极管t2、光耦ge1，电流互感器lh的次级线圈与一桥式整流器ql1的输入端连接，桥式整流器ql1的输出端的负极接地，桥式整流器ql1的输出端的正极接三极管t1的基极，三极管t1的基极通过电阻r2接地，三极管t1的发射极接电位器w1的滑臂，电位器w1的一端接滤波电源vd1，电位器w1的另一端接地，三极管t1的集电极通过电阻r1接三极管t2的基极，三极管t2的集电极通过电阻r3接稳压电源vd2，三极管t2的发射极接光耦ge1的发光二极管的阳极，光耦ge1的发光二极管的阴极接地，光耦ge1的光电可控硅的一端通过电阻r4接可控硅scr的阳极，光电可控硅的另一端接可控硅scr的控制极；

二极管d1的阳极与全波整流器ql1输出端的正极连接，二极管d1的阴极通过电容c1接地，二极管d1的阴极与电容c1之间的连接点为滤波电源vd1；

电阻r5的一端接滤波电源vd1，电阻r5的另一端接稳压管dw1的阴极，稳压管dw1的阳极接地，稳压管dw1的阴极为稳压电源vd2；

在光电可控硅的一端接有二极管d2的阳极，二极管d2的阴极通过电容c2接光电可控硅的另一端。

在触发电路中，桥式整流器ql1输出端的正极的电压为全波电压ui，其波形为连续的正弦波的上半周，如图4中曲线4所示；滤波电源vd1的波形为直线，如图4中曲线3所示；

滤波电源vd1经电位器w1分压后形成一参考电压ug，通过三极管t1参考电压ug与全波电压ui进行比较，当全波电压ui的上升沿或下降沿低于参考电压ug时，三极管t1的集电极电流产生一脉冲信号t，如图4中波形5所示；脉冲信号t经三极管t2放大，使光耦ge1的光电可控硅导通，光电可控硅触发可控硅scr，可控硅导通的区域如图4中曲线6的阴影部分所示。

当电动机的负载减小时，功率因数下降，电动机的相电流i波形（图5中曲线2）相对市电的相电压u波形（图5中曲线1）右移，由于触发脉冲t与相电流i是同步的，触发脉冲t也右移，可控硅的导通角减小，可控硅导通的区域如图5中曲线6的阴影部分所示；电动机的端电压下降，电动机的励磁电流下降，功率因数上升。

所述的三极管t1为pnp型三极管，三极管t为npn型三极管，光耦ge1的型号为tlp525g或tlp3052。

调节电位器w1可调节参考电压ug，参考电压ug越高，脉冲信号t越宽，通过调节电位器w1可使在额定负载运行状态下双向可控硅scr的导通角接近180度。

采用参考电压ug与全波电压ui进行比较，可使脉冲信号t的宽度稳定。

电阻r5、稳压管dw1构成稳压电路，使通过光电二极管的电流稳定。

电阻r4、二极管d2、电容c2为双向可控硅scr提供一预触发信号；其原理是，触发电路的电源是由电流互感器提供的，电动机刚通电时双向可控硅scr并未导通，电流互感器无电流流过，通过电阻r4、二极管d2对电容c2进行正向充电，充电电流进入双向可控硅scr的控制极触发双向可控硅scr，充电电路时间常数大于20毫秒可保证双向可控硅scr导通，双向可控硅scr导通后触发电路正常工作。由于二极管d2的反相电阻很大，电容c2难以放电，再次充电的电流很小，难以再次触发双向可控硅，这样不会影响触发电路的正常工作。当然预触发信号也可以由一按钮完成，按钮与光电可控硅并联，按钮通过引线引出，电动机通电后按下按钮，然后松开即可，不过这样操作不方便。

稳压管dw2的阴极接滤波电源vd1，稳压管dw2的阳极通过继电器的线圈j接地；当滤波电源vd1随电动机的电流升高至一定值时，稳压管dw2导通，继电器的线圈j通电，继电器的常闭触点j1动作（打开），输出过流信号，可实现过流保护。

图1所示为电动机三角形接法的结构，其a相绕组的一端接a相节电器，a相绕组的另一端接b相主触点；b相绕组的一端接b相节电器，b相绕组的另一端接c相主触点；c相绕组的一端接c相节电器，b相绕组的另一端接a相主触点；这样进入节电器的电流为相电流。

当电动机为星形接法时，附图未画出，其a相绕组的一端接a相节电器，b相绕组的一端接b相节电器，c相绕组的一端接c相节电器，a、b、c相绕组的另一端并联。这样进入节电器的电流也为相电流。

电动机电气控制线路包括停止按钮ta、启动按钮qa、交流接触器的线圈cj以及继电器的常闭触点j1，停止按钮ta的一端接b相线，停止按钮ta的另一端顺序通过启动按钮qa、交流接触器的线圈cj以及继电器的常闭触点j1接c相线，其中启动按钮qa上并联有交流接触器的常开触点cj2。所述的常闭触点j1可三个节电器中的继电器的常闭触点串联组成，也为某个继电器的常闭触点。

开关柜的操作过程为，按下启动按钮qa，交流接触器的线圈cj得电，交流接触器的主触点cj1闭合，交流接触器的常开触点cj2闭合，电动机转动，按下停止按钮ta，交流接触器的主触点cj1打开，电动机停转；在电动机运行过程中电流升高至一定值时，继电器的常闭触点j1打开，交流接触器的线圈cj失电，断开电动机的电源。