一种电动机智能补偿柜的制作方法

本实用新型涉及一种电动机补偿柜，具体涉及一种电动机智能补偿柜技术。

背景技术：

电力系统中的负载类型大部分属于感性负载尤其大功率电动机的使用，已经成为用电企业普遍广泛使用的电力电子设备，造成电网功率因数较低。较低的功率因数降低了设备利用率，增加了供电投资，损害了电压质量，降低了设备使用寿命，大大增加了线路损耗。为了改善电网功率因数低下带来的能源浪费和这些不利供电生产的因素，必须使电网功率因数得到有效的提高。显然这些无功功率如果都要由发电机提供并远距离传送是不合理的，通常也是不可能的。合理的办法就是在需要无功功率的地方产生无功功率，即增加无功功率补偿设备与装置。但，现有同类产品因操作面板采用传统机械按键式开关操作，使用单功能投切控制器加简易成品化机柜来组装完成功能类型设备，导致其在高温、高湿、粉尘环境下使用时容易造成设备操控失灵和设备内部器件损伤甚至于损坏等后果。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

本实用新型针对现有技术，提出了一种电动机智能补偿柜，其具有补偿线性度高、计算准确(避免漏补或过补)、操控直观、防潮、防尘的优点，大大提升了电动机使用寿命并降低了线路损耗，增强了整个系统的灵活性。

(二)技术方案

为实现以上目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种电动机智能补偿柜，其特征在于，该电动机智能补偿柜包括柜体(1)，柜体(1)内包含电参数检测单元(3)、功率因数检测补偿单元(4)和投切控制单元(5)，柜体(1)上镶嵌有工业触屏(2)；所述电参数检测单元(3) 连接外部动力线并对其进行线路电压、电流和功率因数检测；所述电参数检测单元(3)连接功率因数检测补偿单元(4)，将检测后的电参数信号传送给功率因数检测补偿单元(4)，所述功率因数检测补偿单元(4)通过程序运算当前参数需要补偿的数值信息转化为补偿的数值信号传送至投切控制单元(5)和工业触屏(2)，投切控制单元(5)控制相应的补偿器件，完成对电动机的实时功率补偿。

优选的，所述柜体为封闭式金属机柜，防湿防潮。

优选的，所述电参数检测单元(3)包括ZM301M电参数检测模块(6)、 C1电容器(7)、C2电容器(8)、C5电容器(9)、C6电容器(10)、J1 三相电流检测端端子(11)、J2三相互感器输入端子(12)、R15限流电阻 (16)、R16限流电阻(17)、R17限流电阻(18)、L1互感线圈(13)、 L2互感线圈(14)、L3互感线圈(15)；所述C1电容器(7)、C5电容器 (9)和C2电容器(8)、C6电容器(10)分别并联并与ZM301M电参数检测模块(6)连接，L1互感线圈(13)与R15限流电阻(16)、L2互感线圈(14) 与R16限流电阻(17)、L3互感线圈(15)与R17限流电阻(18)串联分别接入J2三相互感器输入端子(12)，所述J1三相电流检测端子(11)接入 ZM301M电参数检测模块(6)。

优选的，所述功率因数检测补偿单元(4)包括微处理器(19)、R12电阻器(26)、R23电阻器(27)、R24电阻器(28)、R25电阻器(29)、 R26电阻器(30)、R50电阻器(31)、R10电阻器(35)、C14电容器(20)、 C15电容器(21)、C16电容器(22)、C17电容器(23)、C18电容器(24)、 C19电容器(25)、J4检测端子(32)、J5检测端子(33)、LED10发光管 (34)，能够实时检测电动机负载的变化规律并快速计算需要投切的补偿参数。所述C16电容器(22)、C17电容器(23)、C18电容器(24)、C19 电容器(25)并联在电路中，公共3V电源经过所述电路接入模拟公共地；公共3V电源经过R12电阻器(26)与C14电容器(20)、纽扣电池的并联电路连接，接入模拟公共地，微处理器(19)引出线路连接串联的R50电阻器(31) 和LED10发光管(34)到纽扣电池和模拟公共地之间；公共3V电源接R23 电阻器(27)和C15电容器(21)的串联电路到模拟公共地，R23电阻器(27) 和C15电容器(21)中间引出线路接入微处理器(19)的异步复位脚；微处理器(19)引出线路连接R24电阻器(28)到模拟公共地；微处理器(19) 引出线路连接R25电阻器(29)到J4检测端子(32)并在R25电阻器(29) 后分支连接R26电阻器(30)到模拟公共地；公共3V电源与R10电阻器(35) 连接，接入J5检测端子(33)，微处理器(19)引出线路直接连接J5检测端子(33)。

优选的，所述工业触屏用来显示和操作电动机智能补偿柜的电气参数。

优选的，所述投切控制单元包括驱动芯片(36)、K1投切继电器(37)、 K2投切继电器(38)、K3投切继电器(39)、K4投切继电器(40)、K5 投切继电器(41)、K6投切继电器(42)、K7投切继电器(43)、K8投切继电器(44)、R41限流电阻(45)、R42限流电阻(46)、R43限流电阻(47)、 R44限流电阻(48)、R45限流电阻(49)、R46限流电阻(50)、R47限流电阻(51)、R48限流电阻(52)、J8输出端子(53)；微处理器(19)发送信号后经处理到驱动芯片(36)转换后分别连接K1投切继电器(37)、 K2投切继电器(38)、K3投切继电器(39)、K4投切继电器(40)、K5 投切继电器(41)、K6投切继电器(42)、K7投切继电器(43)、K8投切继电器(44)，R41限流电阻(45)、R42限流电阻(46)、R43限流电阻(47)、 R44限流电阻(48)、R45限流电阻(49)、R46限流电阻(50)、R47限流电阻(51)、R48限流电阻(52)分别与K1投切继电器(37)、K2投切继电器(38)、K3投切继电器(39)、K4投切继电器(40)、K5投切继电器 (41)、K6投切继电器(42)、K7投切继电器(43)、K8投切继电器(44) 串联，K1投切继电器(37)、K2投切继电器(38)、K3投切继电器(39)、 K4投切继电器(40)、K5投切继电器(41)、K6投切继电器(42)、K7 投切继电器(43)、K8投切继电器(44)输出端与J8输出端子(53)连接。

优选的，所述补偿器件包括交流接触器和电力电容器。

(三)有益效果

本实用新型针对现有技术，提出了一种电动机智能补偿柜，该电动机智能补偿柜采用工业触屏作为操控显示单元，具有自主研发的功率因数检测补偿单元和自主设计的全封闭防潮、防尘金属机柜。功率因数检测补偿单元可实时检测电动机负载的变化规律并快速计算需要投切的补偿参数，然后控制相应的器件去完成补偿过程。具有补偿线性度高、计算准确(避免漏补或过补)、操控直观、防潮、防尘的优点，大大提升了电动机使用寿命并降低了线路损耗。

附图说明

构成本实用新型的一部分附图用来提供对本实用新型的进一步理解。在附图中：

图1为本实用新型电动机智能补偿柜结构示意图；

图2为本实用新型电动机智能补偿柜工作原理流程图；

图3为本实用新型电动机智能补偿柜无功功率补偿接线图；

图4为本实用新型电动机智能补偿柜电参数检测单元的电路原理图；

图5为本实用新型电动机智能补偿柜功率因数检测补偿单元的电路原理图；

图6为本实用新型电动机智能补偿柜投切控制单元的电路原理图一；

图7为本实用新型电动机智能补偿柜投切控制单元的电路原理图二；

图中：1、柜体；2、工业触屏；3、电参数检测单元；4、功率因数检测补偿单元；5、投切控制单元；6、电参数检测模块；7、C1电容器；8、C2 电容器；9、C5电容器；10、C6电容器；11、三相电流检测端端子；12、三相互感器输入端子；13、L1互感线圈；14、L2互感线圈；15、L3互感线圈； 16、R15限流电阻；17、R16限流电阻；18、R17限流电阻；19、微处理器； 20、C14电容器；21、C15电容器；22、C16电容器；23、C17电容器；24、 C18电容器；25、C19电容器；26、R12电阻器；27、R23电阻器；28、R24 电阻器；29、R25电阻器；30、R26电阻器；31、R50电阻器；33、检测端子；34、LED10发光管；35、R10电阻器；36、驱动芯片；37、K1投切继电器；38、K2投切继电器；39、K3投切继电器；40、K4投切继电器；41、 K5投切继电器；42、K6投切继电器；43、K7投切继电器；44、K8投切继电器；45、R41限流电阻；46、R42限流电阻；47、R43限流电阻；48、R44限流电阻；49、R45限流电阻；50、R46限流电阻；51、R47限流电阻；52、 R48限流电阻；53、J8输出端子；

具体实施方式

下面结合附图，以为例对本实用新型作进一步说明。

如图1和图2所示，一种电动机智能补偿柜，该电动机智能补偿柜包括柜体1，柜体1内包含电参数检测单元3、功率因数检测补偿单元4和投切控制单元5，柜体1上镶嵌有工业触屏2；所述电参数检测单元3连接外部动力线并对其进行线路电压、电流和功率因数检测；所述电参数检测单元3连接功率因数检测补偿单元4，将检测后的电参数信号传送给功率因数检测补偿单元4，所述功率因数检测补偿单元4通过程序运算当前参数需要补偿的数值信息转化为补偿的数值信号传送至投切控制单元5和工业触屏2，投切控制单元 5控制相应的补偿器件，完成对电动机的实时功率补偿。

如图2和图4所示，电参数检测单元3包括ZM301M电参数检测模块6、C1电容器7、C2电容器8、C5电容器9、C6电容器10、J1三相电流检测端端子11、J2三相互感器输入端子12、R15限流电阻16、R16限流电阻17、 R17限流电阻18、L1互感线圈13、L2互感线圈14、L3互感线圈15；所述 C1电容器7、C5电容器9和C2电容器8、C6电容器10分别并联并与ZM301M 电参数检测模块6连接，L1互感线圈13与R15限流电阻16、L2互感线圈14 与R16限流电阻17、L3互感线圈15与R17限流电阻18串联分别接入J2三相互感器输入端子12，所述J1三相电流检测端子11接入ZM301M电参数检测模块6。

如图2和图5所示，功率因数检测补偿单元4包括微处理器19、R12电阻器26、R23电阻器27、R24电阻器28、R25电阻器29、R26电阻器30、 R50电阻器31、R10电阻器35、C14电容器20、C15电容器21、C16电容器 22、C17电容器23、C18电容器24、C19电容器25、J4检测端子32、J5检测端子33、LED10发光管34，能够实时检测电动机负载的变化规律并快速计算需要投切的补偿参数。所述C16电容器22、C17电容器23、C18电容器24、 C19电容器25并联在电路中，公共3V电源经过所述电路接入模拟公共地；公共3V电源经过R12电阻器26与C14电容器20、纽扣电池的并联电路连接，接入模拟公共地，微处理器19引出线路连接串联的R50电阻器31和LED10 发光管34到纽扣电池和模拟公共地之间；公共3V电源接R23电阻器27和 C15电容器21的串联电路到模拟公共地，R23电阻器27和C15电容器21中间引出线路接入微处理器19的异步复位脚；微处理器19引出线路连接R24 电阻器28到模拟公共地；微处理器19引出线路连接R25电阻器29到J4检测端子32并在R25电阻器29后分支连接R26电阻器30到模拟公共地；公共3V电源与R10电阻器35连接，接入J5检测端子33，微处理器19引出线路直接连接J5检测端子33。

如图2、5、6和图7所示，投切控制单元包括驱动芯片36、K1投切继电器37、K2投切继电器38、K3投切继电器39、K4投切继电器40、K5投切继电器41、K6投切继电器42、K7投切继电器43、K8投切继电器44、R41限流电阻45、R42限流电阻46、R43限流电阻47、R44限流电阻48、R45限流电阻49、R46限流电阻50、R47限流电阻51、R48限流电阻52、J8输出端子 53；微处理器19发送信号后经处理到驱动芯片36转换后分别连接K1投切继电器37、K2投切继电器38、K3投切继电器39、K4投切继电器40、K5投切继电器41、K6投切继电器42、K7投切继电器43、K8投切继电器44，R41 限流电阻45、R42限流电阻46、R43限流电阻47、R44限流电阻48、R45限流电阻49、R46限流电阻50、R47限流电阻51、R48限流电阻52分别与K1 投切继电器37、K2投切继电器38、K3投切继电器39、K4投切继电器40、 K5投切继电器41、K6投切继电器42、K7投切继电器43、K8投切继电器44 串联，K1投切继电器37、K2投切继电器38、K3投切继电器39、K4投切继电器40、K5投切继电器41、K6投切继电器42、K7投切继电器43、K8投切继电器44输出端与J8输出端子53连接。

本实用新型的工作流程如下：

如图1-7所示，外部动力线380v三相电压经过电参数检测单元3的VA、 VB、VC端子引入，经L1互感线圈13、L2互感线圈14、L3互感线圈15进行降压处理，接入架J2三相互感器输入端子12，然后对应接入ZM301M电参数检测模块6的VA、VB、VC引脚，通过对线路的电流采集信号，接入J1 三相电流检测端子11，经过ZM301M电参数检测模块6对该线路电压、电流和功率因数进行检测，将检测后的电参数信号经ZM301M电参数检测模块6 的引脚TXD发送至功率因数检测补偿单元4，功率因数检测补偿单元4通过内部程序运算当前传入电参数需要补偿的数值信息，然后把需要补偿的数值信号通过STM32F103BRT6微处理器19的PD2、PB3-PB9引脚分别输出到投切控制单元5的光电耦合器的2、4、6、8脚完成信号触发，触发后的补偿驱动信号经光电隔离器的9、11、13、15脚分别输出到ULN2003A驱动芯片36的 1-7脚，然后10-16脚输出控制K1投切继电器37、K2投切继电器38、K3 投切继电器39、K4投切继电器40、K5投切继电器41、K6投切继电器42、 K7投切继电器43、K8投切继电器44的2脚，使得K1投切继电器37、K2 投切继电器38、K3投切继电器39、K4投切继电器40、K5投切继电器41、 K6投切继电器42、K7投切继电器43、K8投切继电器44根据STM32F103BRT6 微处理器19的补偿信号分别动作，输出控制信号至最终J8输出端子53，而后通过外部电容接触器去分别控制补偿电容器投切到外部主线路供电中去，完成对电动机的补偿功能。