交流电机节电方法及相应的交流电机节电器技术

本发明专利技术涉及一种交流电机节电方法及相应的交流电机节电器。本发明专利技术要解决的技术问题是如何提供一种节电方法及相应的节电器。本发明专利技术交流电机节电方法，其特征在于：在电机启动后，持续降低电机工作电压，并以负载变化为依据，不断修正电压下降幅度的△Ｕ值的值，随负载变化，及时调整电机的工作电压，按需供电。本发明专利技术交流电机节电器，包括调压单元和控制器，该调压单元包括调压电源变压器、隔离变压器，其特征在于：其还包括负载传感单元，该负载传感单元包括用于监测电机负载变化的电机负载传感器，该电机负载传感器与所述控制器的信号输出端相通。本发明专利技术具有节电效果明显、成本低的优点，适用于各种交流电机，特别适用于负载波动大的电机。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种交流电机节电方法及相应的交流电机节电器。
技术介绍
目前，在电机用电系统中，浪费现象十分普遍。对用户而言，相对距离发电厂或变电站较近的电力负载，供电网所施加的过剩电压造成的电能浪费空间相对较大；大多数以电机作为机械动力源的各行业用电设备，在没有采取节能措施的情况下都存在有一定的电能浪费空间。特别是在大容量电机的机械负载功率的大小经常发生变化的场所，“大马拉小车”浪费电能的现象总是频繁发生的，这种动态的电能浪费空间是由动力负荷的运动性质所造成的，是很容易被人们所忽略的。只有少数机械动力装置的设计余量太大，机械负载的运动性质又是趋于恒功率或恒转矩的情况下，它才会以常量的形式存在。对待上述浪费情况，目前可采取的节电措施是使用变频调速技术和相控变流技术，使供电电源随时跟踪负荷的变化，达到按需供电的节能目的。但从节电、环保的立场来看，此类技术存在着以下缺点。1、变频调速技术是将低频交流电压整流成为直流电压然后使用电子开关斩波形成高频方波，再经过高频变压器隔离最后合成经过频率调制和幅度可调的正弦交流电压。相控调压技术是将低频交流电压整流成为脉动直流电压，然后按照要求调整可控硅SCR的导通角的大小，形成用正弦波被切割以后的残余波形组成的电压。在大功率运行的情况下，这类节电装置的使用结果就是在电能的传输过程中产生了新的高频损耗电能浪费，对电机的电源线路及其周边的空间环境都造成了高频电磁辐射污染。2、变频调速器的目的是实现电机的无级调速，节电功能只是它的副作用而已。其实，80％～95％的电机在使用时是不需要也不允许改变转速的。在变频节电装置的使用中，降低电机的电源频率，就降低了电机的阻抗，造成电机定子绕组及其电枢长期过流使用，使电机无谓地发热、电枢过早地老化，缩短了它的使用寿命，最终导致用户节约了电能却不能节约成本。3、由于半导体的P-N结正向压降和半导体体电阻的存在，在大电流运行时，大功率半导体场效应管或晶闸管组合模块IGBT组件或SCR组件都会产生大量的热量，当散热面积不足半导体管的温升不断提高时还有造成过热击穿并且烧毁大功率器件的危险，这就给这些节电设备的用户带来了安全隐患。为此，在实际应用中，人们只好被动地采取包括使用散热风扇、专用空调制冷设备等办法来解决大功率半导体器件的散热降温问题。这就又形成了新的电能浪费空间，和新的安全隐患，……。4、人类至今尚无法在半导体制造工艺中控制到分子数量级的材料质量，因材料组织发生畸变或参杂镀渗注入不均等原因所导致的“偶然失效”问题仍然没有得到解决。变频和相控半导体变流节电装置在高压大容量电源供电的环境里在安全性、可靠性、功能等诸方面的制造技术尚不完全成熟，由国外引进的整机造价昂贵，设备娇嫩，工作环境要求十分苛刻，安全性能无法预料。电网供电电压在受线路压降和用电负荷波动影响经常出现波动，供电部门为保证用户使用，所提供的供电线路的电压往往比额定电压偏高一些，超出了用电器具适宜的电压范围，这种情况下，就会造成电能的浪费。基于上述认识，本专利技术人在公告日为2003年10月29号、公告号为CN 2583855Y和公告日为2005年2月9号、公告号为CN 2677979Y的两个实用新专利文献中公开一种通过降压实现节电的新思路。但是在上述两个专利中，监控对像是输入电压，不是输出负载，降压幅度有限，当负载锐减时，即使经过降压后的电压仍然是过剩的，电机轻载或空载时，仍然存在很大浪费。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是如何克服现有电机节电技术的上述缺陷，提供一种交流电机节电方法及相应的交流电机节电器。为解决上述技术问题，本专利技术交流电机节电方法，其特征在于在电机启动后，在不超过额定电流、电压且不改变电流波形的前题下，持续调整电机工作电压，并以负载电机的电流或阻转矩或转速的变化为依据，不断修正电机工作电压的调整幅度，随负载变化，及时调整电机的工作电压，按需供电。电机负载波动时，直接表现为电机的阻转矩的波动，阻转矩波动又导致电机转速变化，电机转速变化又引起电机工作电流的变化。三者虽有因果关系，但变化几乎是同步，通过对三者监控，可以很方便地跟踪电机负载的变化。有限度地持续压低电机工作电压，在负载下降时，主动降低电机工作电压，输出功率下降，电机转速不至于过快，磨擦损耗小，从而实现节电的目的。作为优化，电机启动后，具体步骤如下(一)、设定降压幅度ΔU值；(二)、按设定好的降压幅度ΔU，降低电机的工作电压U0＝Ui-ΔU，其中Ui为电源电压；(三)、电压调整后，根椐负载的变化调整ΔU值以电机工作电流为依据，根据其变化，按下列情况区别处理a、当电流增加量大于、等于预定增幅或高于额定电流时，升高电机的工作电压U0；直至电机工作电流不再增加且小于额定电流，再回到步骤(一)、(二)，再次开始降低电机的工作电压U0；b、当电流增加量小于预定增幅，且小于额定电流时，回到步骤(一)，设定一个更小的ΔU，以该ΔU开始，再次降低电机的工作电压U0；c、当电流增加量为0或与额定电流接近到一定程度，保持ΔU不变，稳定电机的工作电压U0，同时进一步监控电流变化；d、当电流减少量为大于、等于预定减幅时，回到步骤(一)，设定一个更大的ΔU，以该ΔU开始，再次降低电机的工作电压U0。本专利技术交流电机节电器的一种方案，包括调压单元和控制器，该调压单元包括调压电源变压器和自耦变压器，其中，自耦变压器的电流线圈串接在电源输入端与负载电机之间，形成主回路，调压电源变压器的初级线圈跨接在电源输入端与电源零线端之间，其次级线圈上设有多个抽头，每个抽头接有一个继电器开关，上述继电器开关的另一端接自耦变压器的电压线圈的一端，该电压线圈的另一端接在电源输入端与负载电机之间，其特征在于其还包括负载传感单元，该负载传感单元包括用于监测电机负载变化的电机负载传感器，该电机负载传感器与所述控制器的信号输出端相通。本专利技术交流电机节电器的另一种方案，包括调压单元和控制器，该调压单元包括调压电源变压器、隔离变压器，其中，所述调压电源变压器的初级线圈跨接在电源输入端与电源零线端之间，其次级线圈上设有多个抽头，其中一个抽头与隔离变压器的初极线圈的一端相接，余下的每个抽头通过各自的继电器开关与隔离变压器的初极线圈的另一端相接；每个继电器开关的信号输入端与控制器相应的信号输出端相通，所述隔离变压器的次极线圈串接在电源输入端与负载电机之间，形成主回路，其特征在于其还包括负载传感单元，该负载传感单元包括用于监测电机负载变化的电机负载传感器，该电机负载传感器与所述控制器的信号输出端相通。两种方案的区别在于前者选用自耦变压器，适用于工作电压较低的电机，后者选用隔离变压器，适用于工作电压较高的电机。作为优化，所述负载传感器为电机电流互感器，所述继电器开关为固态继电器，上述固态继电器形成固态继电器矩阵单元。电流互感器反应灵敏，安装方便。作为优化，所述负载传感器包括变送器及转速传感器或转矩传感器，所述继电器开关为固态继电器，上述固态继电器形成固态继电器矩阵单元。阻转矩变化是负载变化直接体现。作为优化，本交流电机节电器的调压单元包括多个隔离变压器或自耦变压器，上述隔离变压器的次级线圈，或上述自耦变压器的电流线圈依次串联在主回路中。这种设计特别适于一些需要大幅度调压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交流电机节电方法，其特征在于：在电机启动后，在不超过额定电流、电压且不改变电流波形的前题下，持续调整电机工作电压，并以负载电机的电流或阻转矩或转速的变化为依据，不断修正电机工作电压的调整幅度，随负载变化，及时调整电机的工作电压，按需供电。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：梁忠民，
申请(专利权)人：梁忠民，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]