专利名称：异步电动机智能节电器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电动机节能技术领域，具体地说是一种交流三相异步电动机智能节电器。
目前电力供应紧张已成为我国国民经济发展的制约因素之一，解决电力供需矛盾的根本出路在于贯彻国家“开发与节约能源并重的方针”。由于开发周期长，并占用大量的资金与土地资源，故必须狠抓节约用电。三相异步电动机是我国工农业中使用最多的动力设备，它每年消耗的电能占我国总发电量的一半以上，故它的节能问题意义非常重大。异步电动机设计选型时，它的电功率总是按最大机械负荷而决定的，这样可以避免最大负荷出现时，电动机堵转烧毁现象。这样选型的后果，是绝大多数电动机较长时间工作于中轻负荷或是频繁变动负荷下，普遍出现了大马拉小车现象。轻负荷的电动机在全电压下运行，白白浪费了电能，同时浪费的电能又以热能形式充塞在电动机内部，造成电动机过热而提早报废。这个问题。早已引起人们的重视，但技术实现有一定难度，因为电动机的机械负荷随时间作频繁的变化，任何静态的装置器具都无法实现此功能。最近出现的交流电动机变频调速器，通过改变电源的频率来调整电动机的转速，可以匹配瞬间的动态负荷达到节电效果，但此产品价格昂贵维修复杂而推广不开。
本实用新型的目的在于克服现有技术不足，而提出一种节电器。它能使电动机在频繁变化的负荷下，可以随时监视负荷的轻重而自动调整电动机上面的工作电压，并且具有软起动和多种保护电动机的功能。
本实用新型是这样实现的它是由传感器、控制器、执行器和显示器构成。传感器是由三只电压传感器，三只电流传感器和一片多通道模数转换器构成；控制器是由单片机及其外围电路构成；执行器是由可控硅及其触发电路构成；显示器是由发光二极管或数码管及其驱动电路构成。本节电器的工作原理是控制器根据传感器送来运行中电动机瞬时电压电流信息，自动计算出负荷的轻重，并向执行器发出适时导通的命令，以实现电动机负荷轻时，它所得到的工作电压也随之降低；本节电器相关的工作状态，在显示器中显示出来。执行器中的可控硅串联在三相交流电源与电动机之间；可控硅全部导通时，电动机上面得到的是全部电源电压；它完全截止时，电动机上面得到的电压是零。在轻负载时，可控硅处于适时导通状态，电动机上面的电压也就在零到全电压之间某个确定的值。这样恰到好处地供给电动机电源，多余的电能被可控硅拒之门外，而达到了节电的目的。本节电器的软起动功能是靠控制器内软件程序方法，使电动机起动时，得到是一个逐步增大的电源电压，以减少冲击电流。本节电器缺相保护，过压过流保护，也是靠控制器内软件程序的方法来实现，当其中任何一种现象发生时，执行器中的可控硅阻断电源电压，电动机得不到工作电源而受到保护。
实施本实用新型后的优点是(1)节省电能，本节电器可以随时监视电动机的机械负荷后而自动调节施加到电动机上的电压，这样可以省掉电动机内部实际上没有做功而浪费掉的电力能源。
(2)降低电动机温升，现有技术在电动机轻负载时全电压供电，这时输出需要不了那么多机械能，大部分多余的能源便以热能形式使电动机发热。使用本节电器后，电动机温升降低，从而延长电动机寿命。
(3)多种保护功能，本节电器能够在外界电源或电动机发生异常变化时，立即做出处理。比如电源电压突然升高，三相电的相序错误或缺相时，本节电器能立即切断电源而保护电动机。
图1是本实用新型的原理方框图，图2是本实用新型的一个实施例的电原理图。对图中符号说明如下A、B、C是交流三相供电电源，M是异步电动机，10为传感器，20为控制器，30为执行器，40为显示器。101为电压传感器，102为电流传感器，103为模数转换器，这里选用的是ADC0809八通道A/D转换器。201为单片计算机，这里选用的是8031；202为程序存贮器，这里选用的是EPROM27128；203为地址锁存器，这里选用的是74LS373。301为双向可控硅，它的选型依电动机功率太小确定；302为过零型光电耦合器，这里选用的是MOC3041型。401为显示工作状态用的发光二极管共八只，402为输出锁存器，这里选用的是74LS273。
结合图1对本实用新型的工作原理说明如下控制器20根据传感器10送来的运行中电动机瞬时电压电流信息，自动计算出负荷的轻重，并向执行器30发出适时导通的命令，以实现电动机负荷轻时，它所得到的工作电压也随之降低；本节电器的相关工作状况在显示器40中显示出来。结合附图2对实施例的工作原理说明如下201是单片机8031，它的工作程序放在202EPROM中。读程序时，高位地址由P2口给出，低8位地址由PO口给出，经过203锁存后送到202。202中程序内容即数据送到单片机201的PO口。数据信号与低8位地址信号分时占用PO口，由ALE信号加以区分指示。现场六个传感器信号分别连接到103A/D转换器各自的输入端子。201准备采集某路传感器信息时，首先由PO中输出传感器的通道号码，经过203锁存后送到103的A，B，C端子。接着201的WR端向103START端子发出起动命令，103即开始A/D转换工作。等到103转换完毕时由自身EOC端子向201INT端子发出中断申请。201响应中断后，将103中准备就绪的数据读回到自身的PO口。以上过程重复六次，就可以把电动机工作时的瞬时参数采集到201中来，根据采集到的一次参数，201可以换算出负荷率功率因素等二次参数。查找程序内予先存贮的表格，即可找到异步电动机上最合适的电压值及301可控硅相关的导通角。这样201通过P1口把导通角的信号发出，通过302全隔离触发后连接到301可控硅，使301在适当时刻导通，适当时刻截止，这样电动机M上所通到的电压就比A、B、C外界三相电源电压低些。具体到某一瞬间内，电动机的工作电压是由301通/断比确定的，更进一步说是由电动机自身负荷轻重来确定，这样就实现了本节电器的功能。本节电器软起动功能是通过201单片机内程序控制，使电动机M上得到的是一个逐步增大的斜坡电压，这样大大减小起动电流，且不影响起动力矩达到起动节电的目的。本节电器还具有过压保护、过流保护、缺相保护等全方位保护功能。当其中任何一种现象发生时，201即闭锁其输出端口P1，使301可控硅处于阻断状态，从而使电动机M上得不到电源而受到保护。本节电器在工作时，控制器201且将自己工作状态，通过P3口输出，经过402锁存后，由401八只发光二极管分别显示，以给用户清晰明确的指示。
权利要求1.一种异步电动机智能节能器是由传感器(10)、控制器(20)、执行器(30)、显示器(40)所构成，其特征在于由传感器(10)采集的电动机瞬时电压电流信号传送给控制器(20)，控制器(20)根据传感器(10)送来的信号自动计算后向执行器(30)发出适时导通命令，本节电器的相关工作状态在显示器(40)中显示。
2.根据权利要求1所述的节电器，其特征是传感器(10)是由三只电压传感器、三只电流传感器和一只多通道模数转换器构成；控制器(20)是由单片机及其外围电路构成；执行器(30)是由可控硅及其触发电路构成；显示器(40)是由发光二极管或LED数码管及其驱动电路构成。
专利摘要异步电动机智能节电器,涉及交流三相异步电动机节能领域。它是由传感器、控制器、执行器和显示器构成。它要解决的问题是,在电动机机械负荷变轻的瞬间,立刻降低电动机的供电电压,从而达到节约电能降低电动机温升的目的。本节电器同时具有软起动和多种保护电动机的功能。
文档编号H02K11/00GK2358628SQ98206188
公开日2000年1月12日 申请日期1998年6月29日 优先权日1998年6月29日
发明者陈来宝 申请人:陈来宝