灵活接入式电机节能装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种电机节能装置和节能电机，特别是一种适用于油田抽油井电机变负荷运行使用的灵活接入式电机节能装置及节能电机。该节能装置包括电流采样电路、Ａ／Ｄ数字转换电路、电压采样电路、交流接触器控制电路、光电控制转换电路和单片机处理电路等组成，具有实时检测采样，延时切换功率输出。节能电机采用三角形绕组组合，具有多种功率输出。两者结合后，极大地提高电机工作效率，节约能源。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种电机节能控制装置和节能电机，特别是一种与多极功率输出的油田抽油井节能电机配合使用的控制装置。当前，油田广泛使用的采油设备是电动机驱动抽油机的抽油泵上、下往返运动提取地下原油。抽油机在提升状态启动时，负载很大，而在下降时，负载较底。实际应用中电动机都是按照最大负载配备电机功率，这样在多数情况下，电机处于低负载状态运行，工作效率和功率因数都降低，造成电力能源的极大浪费。中国专利CN1188340A公开了《用于抽油机的绕线式节能电机及控制装置》的技术方案是在电机定子上设计两个功率关系为P1/(P1+P2)＝0.618-0.7的Y型绕组，与之配合的控制装置是通过位移传感器向单片机提供信号，并由单片机给电力电子开关器件T1和T2提供控制信号。单片机实时检测电机的电压和电流，并将检测和计算的参数通过接口送数吗显示单元。本技术的目的是针对通常使用的采油电机存在功率因数低，能耗高的问题，提供一种比现有技术效率更高，接线更加灵活的灵活接入式电机节能装置及节能电机。本技术的技术方案包括灵活接入式电机节能装置及节能电机两部分一、灵活接入式电机节能装置，由装置柜体和安装在柜体内的接线端子、控制电路组成，其特征是控制电路包括电流采样电路5、A/D转换电路4、电压采样电路8、四组交流接触器控制电路6、四路光电控制转换电路3、电源电路2和单片机处理电路1组成；电流采样电路5在电源引线上装有三组电流互感器，然后通过A/D数字转换电路4输入到单片机处理电路1；电压采样电路3从电源引入线直接输入单片机处理电路1；四组交流接触器控制电路6的输入端并联接入电源引线，输出端和电机的输入端子相接，交流接触器的继电器开关K1、K2、K3、K4分别与四路光电转换控制电路3的输出端子相接，光电转换控制电路3的输入端与单片机处理电路1连接；直流电源电路2的输入端接在电源引线上，经过变压、整流输出低压直流电后，接入单片机处理电路1。1、单片机处理电路1由中央处理器IC1-8031、锁存器IC2-74LS373、程序存取器IC3-2764、读写存取器IC4-6116连接组成。2、A/D数字转换电路4是集成电路IC5-ADC0809，其输入端与电流采样电路5连接，输出端与单片机处理电路1连接。3、电流采样电路5由三组套入电源引线的交流互感器分别接入D1和D4、D2和D5、D3和D6串联后并联的整流电路，通过电阻R6、R7分压后输出0-5V的变化信号到A/D数字转换电路4。4、电源电路2包括输出12V的变压器、桥式整流电路、稳压电路，从桥式整流电路输出端接入分压电阻R8后，输出0-5V的电压采样信号与A/D数字转换电路4的输入端连接，经A/D转换后，输入到单片机处理电路1；从稳压电路输出12V的直流电源接入单片机处理电路1。5、单片机处理电路1的输出端分别接入四路光电转换控制电路3，四路光电转换控制电路分别由IC7-74LS00、IC6-74LS00并列接入单片机处理电路1的输出端，并联后接入四组交流接触器控制电路6；每组交流接触器控制电路的输入端并联接入光电转换电路的输出端后，经过分压电阻R2(R3、R4、R5)、发光电路01(02、03、04)、电阻R10(R11、R12、R13)和三极管N1(N2、N3、N4)后分别接入开关继电器J1(J2、J3、J4)；开关继电器J1、J2、J3、J4分别控制交流接触器JK1、JK2、JK3、JK4的开闭，交流接触器JK1、JK2、JK3、JK4的输入端分别接入三相交流电源，其输出端接入柜体内的接线端子。6、安装在柜体内的接线板为阶梯形，接线端子分三行均匀分布在接线板上，其中电源引线直接接入上排接线端子，交流接触器的JK1、JK2、JK3、JK4的的输出端子通过导线分别接入接线板第二、三排接线端子。二、与灵活接入式电机节能装置配合的节能电机，由定子、转子和绕组组成，其特征是在电机定子的绕组中V1-V3、U1-U3、W1-W3之间分别接有抽头V2、U2、W2，三组抽头组合成三种功率P1、P2、P3，其比值是P1∶P2∶P3＝5∶3∶2。电机功率P1对应的输入端子接入接线板的交流继电器JK2的输出端子，电机功率P2对应的输入端子接入交流继电器JK3的输出端子，电机功率P3对应的输入端子接入交流继电器JK4的输出端子。本技术采用电机电压、电流信号实时检测采样，通过数字转换电路，输入中央处理器，配合编程软件控制程序，由中央处理器进行处理后向交流接触器的控制电路发出指令，控制电机在不同功率输出，提高电机功率因数，实现节约能源、提高效率的目的。以下结合附图就具体实施例进行说明。附图说明图1是本技术电机节能装置及节能电机的电路方框图2是本技术电机节能装置的电路图；图3是本技术交流接触器控制电路与节能电机绕组的电路图；图4是本技术节能电机三种绕组接线示意图；图5是本技术接线板的接线端子结构图。图2给出了本装置的一个具体实施例的电路图。按照图2电路图制作电路板，安装在控制柜的柜体内。接线板按图5所示加工成阶梯形，接线端子分三行固定在接线板上，然后固定在柜体内。电路板与接线板之间绝缘隔离。交流电源的引线接入接线板上行接线端子，然后按图3所示分别接入交流接触器JK1、JK2、JK3、JK4的输入端，其输出端分别接入接线板接线端子上。节能电机的三种功率状态的绕组按图4所示组合成功率P1、P2、P3，P1∶P2∶P3＝5∶3∶2。功率P1对应的绕组U1-U3、V1-V3、W1-W3引线端于分别接入交流接触器JK1、JK2的输出接线端子；功率P2对应的绕组U1-U2、V1-V2、W1-W2引线端子分别接入交流接触器JK1、JK4的输出接线端子；功率P3对应的绕组U2-U3、V2-V3、W2-W3引线端子分别接入交流接触器JK2、JK3的输出接线端子。该装置是以电动机的电流作为信号源，通过电流互感器采样电路5采集平均信号，经A/D转换电路4转换为随机跟踪的数字信号，由单片机处理电路1处理后，计算出电动机的瞬时功率及平均功率，以平均功率同电机的额定功率相比较，相应地切换到功率P1、P2、P3功率状态下运行。1、接通电源且单片机处理电路1初始化后，首先由P10、P10送低电平(0信号)信号，经过四路光电控制转换电路3使继电器J1、J2吸合，从而导致K1-1、K2-2接通，QK1、QK2随机得电工作，交流接触器JK1、JK2接通电机的U1-U3、V1-V3、W1-W3绕组(见图3)，节能电机在5/5额定功率下运行。2、节能电机在5/5满负荷功率下运行时，电流采样电路5通过互感器感应出三相交流电路的电流信号，并且平均后以0-5V的变化信号送给A/D数字转换电路4，经A/D转换后将0-5V变化的电流信号转化为0-5的数字信号送给单片机处理电路1的读写存取器IC4-6116存储。3、电流信号存储后，单片机处理电路1控制A/D转换电路(由操作软件设定)切换电流采样电路5，即关IN-0脚，开IN-1脚，从电压采样电路8采集电压信号，经A/D转换电路转换后，输出给单片机处理电路1。4、单片机处理电路1在获得电流信号和电压信号后，计算出相应的瞬时功率，并将一段时间内的瞬时功率取平均值为P，同原存本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种灵活接入式电机节能装置，由柜体和安装在柜体内的接线端子、控制电路组成，其特征是：控制电路包括电流采样电路（５）、Ａ／Ｄ转换电路（４）、电压采样电路（８）、四组交流接触器控制电路（６）、四路光电控制转换电路（３）、电源电路（２）和单片机处理电路（１）组成；电流采样电路（５）在电源引线上装有三组电流互感器，然后通过Ａ／Ｄ数字转换电路（４）输入到单片机处理电路（１）；电压采样电路（３）从电源引入线直接输入单片机处理电路（１）；四组交流接触器控制电路（６）的输入端并联接入电源引线，输出端和电机的输入端子相接，交流接触器的继电器开关Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４分别与四路光电转换控制电路（３）的输出端子相接，光电转换控制电路（３）的输入端与单片机处理电路（１）连接；直流电源电路（２）的输入端接在电源引线上，经过变压、整流输出低压直流电后，接入单片机处理电路（１）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘平，郭卫东，李建军，黄奔，
申请(专利权)人：胜利油田金岛实业公司劳动服务公司，
类型：实用新型
国别省市：37[中国|山东]