交流电机节电器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种交流电机节电器。本实用新型专利技术要解决的技术问题是如何提供一种交流电机节电器。本实用新型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。本实用新型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。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种交流电机节电器。
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 用而己。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，縮短了它的使用寿命，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+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，所提供的供甩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器。为解决上述技术问题，本技术交流电机节电器包括调压单元和控 制器，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。作为优化，所述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。作为优化，所述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。上述两种优化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的电机使用。作为优化，所述次级线圈或电压线圈与一个主回路继电器开关相互串 联成主回路的一部分，并配有旁路，该旁路上设有旁路继电器开关。电机 启动或其他特殊情况时用旁路供电，正常运转后通过主回路供电。作为优化，所述旁路上还设有旁路电流互感器，该旁路电流互感器接控制器的监控信号输入端。便于监控旁路是否断开，防止旁路将隔离变压 器的次级线圈或自耦变压器的电流线圈短路。本交流电机节电器还包适操作显示单元，该操作显示单元包适显示屏 和键盘，二者均与控制器相通。便于操作。本技术交流电机节电方法及相应的交流电机节电器具有节电效果 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。附图说明图1为本交流电机节电器的节电方框示意图2为本交流电机节电器使用时的等效原理示意图(不含旁路)；图3为本交流电机节电器实施方式一的电路图(用于低压电机系统)；图4为本交流电机节电器实施方式二的电路图(用于高压电机系统)；图5为本交流电机节电器实施方式三的电路图(用于需要大幅度调压 的电机系统)；图6为图4中调压电源变压器GB与固态继电器矩阵单元SSR矩阵的具 体连接方式示意图。其中BZ为自耦变压器、BL为隔离变压器、TY为调压电源变压器、 SSR为固态继电器矩阵单元、ZM为电机、KZ为控制器、0P为操作显示单 元、CTs为电机电流互感器、1为旁路断电器开关、j2为主路继电器开关、 CTp为旁路电流互感器、L,、L2分别为自耦变压器BZ的电压线圈和电流线圈、 L',为初级线圈、L'2为次级线圈、UT为电压互感器、L为电源U,输入端子、 AU为调控电压幅度、U。为电机ZM的工作电压、Ui为电源电压、Im为电 机定子励本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交流电机节电器，包括调压单元和控制器，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。

【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：实用新型
国别省市：44[中国|广东]