一种智能节电柜的制作方法

本发明涉及一种智能节电柜。

背景技术：

电机是国民经济发展中的重要生产工具。全国大、中、小型各类电机占电网总负载的85％，电机年用电量3735亿kw/h，占重工业的65％，而目前在运行的电机中有4亿kw高能耗、低效益电机(仅为耗电额定功率的23％左右)。其中50％属高能耗的淘汰产品，而75％电机在“大马拉小车”的高耗低效的工作状态下运行。仅以节电率10％计算，年可节电3.7亿kw/h，相当于3000万kw的大型电厂10余所。如果节电1/10，就相当于建一座大型电厂，即可为国家节约资金100亿元。目前市场电机节电产品较多，一类是各种功率补偿器，它依靠电容的充放电原理进行无功补偿，被称为无功补偿器，它节电只节无功功率部分，对有功功率无节电效果；另一类是已推广三十多年的变频器，它是依靠改变供电频率而改变速度，减少轴功率的输出达到节电目的，但它只适用于仅占10％左右的需改变转数的电机，而且价格通常较贵，且结构复杂，只适用于室内变速电机；一类是利用锯齿波脉冲发生器进行工作，此类产品对电网谐波污染严重，无法批量投入使用；一类是利用各种分离电子原器件进行组装的节电器，电路复杂。故障率很高，无法投入正常使用。

技术实现要素：

本发明提出一种智能节电柜，解决了现有技术中上述的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种智能节电柜，包括：

输入监控检测单元；

可控硅单元，与所述输入监控检测单元连接；

输出检测单元，与所述可控硅单元连接；

可控硅控制信号单元，与所述可控硅单元连接；

光电转换单元，与所述输入监控检测单元、输出检测单元和所述可控硅控制信号单元连接。

进一步地，所述输入监控检测单元包括与所述可控硅单元连接的电源监控检测单元、温度监控检测单元、相序监控检测单元、相位监控检测单元、缺相监控检测单元和电压监控检测单元。

进一步地，所述输出检测单元包括与所述可控硅单元连接的电流检测单元、相位检测单元和负载检测单元。

进一步地，所述可控硅控制信号单元包括与所述可控硅单元连接的故障停机控制单元和输出功率控制单元。

进一步地，所述可控硅单元包括：

电机控料电路，与所述输入监控检测单元连接；

控制信号接收电路，与所述可控硅控制信号单元连接，与所述电机控制电路匹配。

进一步地，本发明所述的智能节电柜，还包括自动开关单元，所述自动开关单元包括：

软启动电路，与所述输入监控检测单元连接；

分时启动电路，与所述软启动电路连接；

分时启动预设装置，与所述分时启动电路连接。

进一步地，本发明所述的智能节电柜，还包括：

电源单元，与所述自动开关单元连接。

进一步地，本发明所述的智能节电柜，还包括：

处理单元，与所述光电转换单元连接。

进一步地，本发明所述的智能节电柜，还包括工作状态显示单元，与所述处理单元连接，所述工作状态显示单元包括启动状态指示灯、节能状态指示灯、全压指示灯、电流相位检测指示灯、电压相位故障指示灯、电流故障指示灯、过载保护指示灯、处理单元工作指示灯、电流显示装置或电压显示装置中的任意一种或多种。

进一步地，本发明所述的智能节电柜，还包括：

运行数据存储单元，与所述光电转换单元连接；

运行数据导出接口，与所述数据存储单元连接。

本发明的有益效果为：

1、本发明所述的智能节电柜，具有突破性的节电效果，针对不同的企业，由于其设备的实际运行时间不同、做工对象不同、设备设计高效性不同，最终实现的节电效率也不完全相同，节电率区间为5％～70％，但在经过多次实测实际节电的效果验证显示，大多集中在30％以上。

2、本发明所述的智能节电柜，安装、维护简便，在不改变电机正常工作状态的前提下节电，在使用前后完全不改变电机在相应情况下的转速，所以完全区别于传统的以牺牲设备工作效率或牺牲设备最高承载值或牺牲设备相应安全负载后备的方式进行节电的有效节电设备，确保设备安全正常运行。

3、本发明所述的智能节电柜，能够实时监控电机负载的大小，并根据电机负载大小的变化提供相应的电压、电流，在不改变电机正常工作状态的前提下达到不同程度的节电目的，降低电机温度，有效延长电机使用寿命。

4、本发明所述的智能节电柜，应用领域广泛，可以应用在冶金矿产业、石油工业、煤炭工业、矿山工业、冶金工业、农林业、加工业、商业、轻工工业、塑胶工业、家电工业、造纸工业电机、纺织工业。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种智能节电柜实施例1的结构框图；

图2为本发明一种智能节电柜实施例2的结构框图；

图3为本发明一种智能节电柜实施例3的结构框图；

图4为本发明一种智能节电柜实施例4的结构框图；

图5为本发明一种智能节电柜实施例5的结构框图；

图6为本发明一种智能节电柜实施例6的结构框图；

图7为本发明一种智能节电柜实施例7的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-7所示，本发明所述的一种智能节电柜，包括：

输入监控检测单元；

可控硅单元，与输入监控检测单元连接；

输出检测单元，与可控硅单元连接；

可控硅控制信号单元，与可控硅单元连接；

光电转换单元，与输入监控检测单元、输出检测单元和可控硅控制信号单元连接。

工作时，输入监控检测单元对输入电源的参数进行监控检测，这些参数可以包括电压、电流、温度、相序、相位或是否缺相等，其中温度可以为电源温度，也可以是导线温度等，以便及时监控电源的安全性和稳定性，同时可以计算出用电情况。输出检测单元可以检测可控硅单元的参数，例如电压、电流或相位等，根据可控硅单元的参数可以计算出当前负载以及驱动当前负载正常运行的最低参数，根据计算结果可以产生相应的控制信号，通过可控硅控制信号单元将控制信号发送给可控硅单元，实现电机在不改变转速的情况下以最低电压和最低电流运行，从而达到节省电力的目的。其中，参数、信号的传输均通过光电转换单元，主要是因为：1、与采用传统的变压器等器件相比，不产生热量，减少电能的浪费，并且受环境温度影响小，同时可以降低环境温度，延长设备寿命；2、与采用传统的变压器等器件相比，干扰少，不仅提升了参数、信号传输的精确性，而且提升了控制的精确性，同时干扰少可以提升设备运行的安全性；3、光电传输速度快，光口配置灵活，并且可以实现电气隔离，提升了效率和安全性。

其中，所述输入监控检测单元可以包括与可控硅单元连接的电源监控检测单元、温度监控检测单元、相序监控检测单元、相位监控检测单元、缺相监控检测单元和电压监控检测单元。

其中，所述输出检测单元可以包括与可控硅单元连接的电流检测单元、相位检测单元和负载检测单元。

其中，所述可控硅控制信号单元可以包括与可控硅单元连接的故障停机控制单元和输出功率控制单元。

具体地，在电机启动时和正常工作中，如果出现电源缺相时，可以自动关闭可控硅单元；当电机运行过程中，出现过载、堵转时，可以自动关闭可控硅，以保护电机不会因为缺相、过载运行而烧毁。

其中，所述可控硅单元可以包括：

电机控制电路，与输入监控检测单元连接；

控制信号接收电路，与可控硅控制信号单元连接，与电机控制电路匹配。

其中，本发明所述的智能节电柜，还可以包括自动开关单元，自动开关单元包括：

软启动电路，与输入监控检测单元连接；

分时启动电路，与软启动电路连接；

分时启动预设装置，与分时启动电路连接。

具体地，目前20kw以上的电机在启动时都要求降压启动，以避免启动时产生的大电流对电网的冲击，软启动电路的设置可以实现并达到最佳的启动效果；分时启动电路和分时启动预设装置的设置，可以在一条线路同时带动多台电机时，可以免去操作人员一台一台的分别合闸，使每一台本发明所述的智能节电柜在总电源接通后，会按照预先设定的启动延时时间逐台启动，从而避免了同时开机对电网的冲击；有极强的负载适应能力，它可以根据负载的变化速度自动地改变输入功率调节量，由空载状态到重载状态只需20毫秒。

其中，本发明所述的智能节电柜，还可以包括：

电源单元，与自动开关单元连接。

其中，本发明所述的智能节电柜，还可以包括：

处理单元，与光电转换单元连接。

工作时，输出检测单元可以检测可控硅单元的参数，例如电压、电流、电阻或相位等，电机在负载反生变化时，转子的转动速度会发生变化，从而导致电机内的电压、电流以及电阻参数发生变化，通过比较相邻两次电路参数的变化幅度，即可推算出负载的变化大小，从而得出当前负载。同时，根据负载大小以及电机自身的参数即可计算出在当前负载下正常运行电机需要的最低电压和最低电流。根据最低电压和最低电流的结果，处理单元通过可控硅控制信号单元发出控制信号，在控制信号的控制下，控制相应回路的电压与最低电压相等，控制相应回路的电流与最低电流相等，实现电机在不改变转速的情况下以最低电压和最低电流运行，从而达到节省电力的目的。

其中，本发明所述的智能节电柜，还可以包括工作状态显示单元，与处理单元连接，工作状态显示单元可以包括启动状态指示灯、节能状态指示灯、全压指示灯、电流相位检测指示灯、电压相位故障指示灯、电流故障指示灯、过载保护指示灯、处理单元工作指示灯、电流显示装置或电压显示装置中的任意一种或多种。

其中，本发明所述的智能节电柜，还可以包括：

运行数据存储单元，与所述光电转换单元连接；

运行数据导出接口，与所述数据存储单元连接。

具体地，运行数据存储单元可以与光电转换单元连接，也可以与处理单元连接，对设备运行中的数据进行存储，存储的数据可以通过运行数据导出接口导出到外界硬件设备，例如u盘、移动硬盘等，也可以直接连接到无线收发设备，将运行数据发送至指挥监控中心，进行大数据的统计分析，实现对整体设备的进一步优化，同时可以对常见问题给出标准化解决方案，降低维修难度，提升效率，还可以及时预测故障。

本发明所述的智能节电柜的简单节电原理为：电机由于结构简单，在各行业中已普遍使用。但是电机在实际使用过程中，往往不是在额定功率下工作，而常常是在轻载下运行的，这就形成了所谓的“大马拉小车”的现象，这种现象既造成了大量的能源浪费又造成了电机功率因数减低(满载时功率因数不足80％，空载时功率因数小于20％)。本发明所述的智能节电柜有效而持续地配合电机的负载变化，自动地调节电力的供输，以省掉电机实际没有做功而浪费掉的电力能源(这种能源损耗最高可达58％之多)，同时，使电机永远处于高负载比工作状态，从而提高了电机的运行功率因数。

本发明所述的智能节电柜，主要优点为：

1、本发明所述的智能节电柜，具有突破性的节电效果，针对不同的企业，由于其设备的实际运行时间不同、做工对象不同、设备设计高效性不同，最终实现的节电效率也不完全相同，节电率区间为5％～70％，但在经过多次实测实际节电的效果验证显示，大多集中在30％以上。

2、本发明所述的智能节电柜，安装、维护简便，在不改变电机正常工作状态的前提下节电，在使用前后完全不改变电机在相应情况下的转速，所以完全区别于传统的以牺牲设备工作效率或牺牲设备最高承载值或牺牲设备相应安全负载后备的方式进行节电的有效节电设备，确保设备安全正常运行，具体地，由于本发明所述的智能节电柜在安装时不会改变电机所在设备的任何控制电路，而只是针对设备已经引入电机的供电接头方式进行相应的调整，所以安装使用不会改变电机所在设备的任何功能、任何控制、任何安全防护。另外，省去了诸如开关设备、接触器、继电器等传统元件，没有明火，安全可靠，使体积大大缩小，重量减轻。

3、本发明所述的智能节电柜，能够实时监控电机负载的大小，并根据电机负载大小的变化提供相应的电压、电流，在不改变电机正常工作状态的前提下达到不同程度的节电目的，降低电机温度，有效延长电机使用寿命，具体地，在电机工作时，电机实际没有做有用功，所消耗的电力大多转换为热能，使电机的温度升高，而高温度对电机的寿命具有严重的影响，一般来说电机在额定温升情况下降低摄氏十度可使电机寿命延长一倍。在使用本发明所述的智能节电柜的情况下，由于减少了电力的浪费从而使转换成热能得电力也就相对减少，最终使电机的温度始终保持在相对低的状态下，大大延长了电机的使用寿命。

4、本发明所述的智能节电柜，应用领域广泛，可以应用在冶金矿产业、石油工业、煤炭工业、矿山工业、冶金工业、农林业、加工业、商业、轻工工业、塑胶工业、家电工业、造纸工业电机、纺织工业。

为了更好地说明本发明所述的智能节电柜的优点，提供实例如下：

1、在北京某大型超市扶梯电机节电运行现场测试，对比节电状态与非节电状态电压与电流值的变化，可见节电效果远超过50％。

2、在河南某纸箱厂平压压痕机电机节电运行现场测试，对比节电状态与非节电状态电压与电流值的变化，节电效果远超过70％。

3、在河南某纸箱厂瓦楞纸生产线电机节电运行现场测试，对比节电状态与非节电状态电压与电流值的变化，后端电机输出300转/分钟时，节电效果远超过50％。

另外，还提供电机在各种负荷情况下节电前后功率因数变化与节电率总结表：

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。