專利名稱：進相節(jié)能器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于一種應(yīng)用于交流異步電動機(馬達)的節(jié)能設(shè)備。它能使馬達的電感性電路改變成人們所渴求能耗最省之純電阻性電路的一種裝置。
目前，無論國內(nèi)外，工礦企業(yè)以及事業(yè)單位中，廣泛大量使用交流異步電動機(馬達)，以作動力拖動。其優(yōu)點是交流異步電動機結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維修管理方便以及價格低廉。
但注意到正因為這種電動機的大量使用，也給電網(wǎng)帶來嚴重影響，甚至危害。因為馬達在整個運行過程中，從電網(wǎng)吸收大量感性無功功率，以使馬達勵磁。這樣，如果不采取足夠的補償措施，則會因電網(wǎng)無功功率嚴重不足，造成電網(wǎng)電壓大幅下降，甚至發(fā)生電壓崩潰，致使電器大面積燒毀，電網(wǎng)無法運行，以及導(dǎo)致產(chǎn)品數(shù)量不足，產(chǎn)品質(zhì)量低劣。
為解決電網(wǎng)的無功嚴重不足，目前，人們普遍采用的方法是，在用電戶變壓器的低壓側(cè)裝置無功補償柜，以集中補償馬達所耗損的無功功率。
但是，采用在變壓器旁裝置無功補償柜的集中補償方法，只能補償變壓器以外的高壓電網(wǎng)，而對用電戶內(nèi)的低壓電網(wǎng)損耗并沒有改善。戶內(nèi)電網(wǎng)的運行電流依然沒有減少，線損仍然沒有降低。而且，又平冒出另一缺點由于集中補償柜不能隨各馬達同步、快速投入和切出電網(wǎng)，有的甚至長期不切出電網(wǎng)，這樣，當負荷低谷時，特別在夜晚，由于電網(wǎng)無功過裕，使電壓升高，危害電網(wǎng)中一切電器安全并給電網(wǎng)調(diào)度帶來困難。過大的容性電流反而增加了網(wǎng)損。
還注意到，馬達從電網(wǎng)中吸收用以勵磁的感性無功功率，一方面使馬達運行線路總電流增大，另一方面感性電流的相位滯后于電壓相位，因而實際用于作有功的電流分量只是總電流一部分。這樣線路的能耗增加了，電源的利用率也大大降低。
本實用新型的目的在于提供一種進相節(jié)能器，使馬達的感性電路改造成能耗最省的純電阻性電路。
本實用新型包括短路保護器、限涌流器、自動調(diào)節(jié)器、進相運行器、指示放電器、進相器、放電繼電器、放電器，短路保護器的輸出端與限涌流器的輸入端連接，限涌流器的輸出端與自動調(diào)節(jié)器的輸入端連接，自動調(diào)節(jié)器的輸出端與進相運行器的輸入端連接，進相運行器的輸出端與指示放電器、進相器、放電繼電器并聯(lián)，放電繼電器的輸出端與放電器連接。
本實用新型具有下列特點1.使馬達電感性電路改造成能耗最省的純電阻性電路馬達勵磁需從電網(wǎng)中吸收感性無功功率，其電路屬電感性電路。根據(jù)電工學(xué)原理，電感性電路的電流相位滯后于電壓相位，因而馬達在工作過程中作了無用功。在三相交流電路中，僅當電路為純電阻性電路時，電路能耗最省。因為該種電路，使流過負載的電流100％作了有用功(COSφ＝100％)。
本實用新型就是基于這一原理，在馬達起動器輸出端或馬達出線盒的電源進線端并接本新型進相器。進相器是根據(jù)馬達實際工況，由自動調(diào)節(jié)器選擇恰當進相電容器，使馬達局部就地獲得所需勵磁電流。于是馬達從電感性電路進相成純電阻性電路。
2.在發(fā)電——用電整個系統(tǒng)中均能大幅節(jié)能本實用新型能就地向馬達提供無功功率，因而無需從遙遠的發(fā)電機處取得無功電源，整個輸電線路電流最小。不但高壓輸電線路能耗大幅減少，而且用電戶內(nèi)電網(wǎng)線路能耗也大幅減少。
3.提高電網(wǎng)的調(diào)度能力，快速平衡無功功率本實用新型因并接于馬達出線盒的電源進線端，與馬達同步投入運行或切出，而且馬達所需無功功率受自動調(diào)節(jié)器的節(jié)制，能同步準確就地提供馬達所需無功功率，因而克服無功補償柜不能隨馬達同步投切的缺陷。采用本新型能使電網(wǎng)無功充裕而不過量，電壓平穩(wěn)而不會大幅波動。供電質(zhì)量的提高，必然使產(chǎn)品數(shù)量增加，產(chǎn)品質(zhì)量提高。
4.馬達起動轉(zhuǎn)矩倍增，起動電流大幅下降通常異步電動機的起動電流為額定電流的4～8倍。強大的起動電流必然在線路上產(chǎn)生巨大的壓降。從電工原理得知，馬達的電磁轉(zhuǎn)矩與電壓平方成正比。因而，馬達的電磁轉(zhuǎn)矩隨著大的壓降而大幅降低。本實用新型在馬達起動過程中能使進相器中全部的進相容量投入起動，以削去80％以上的線路無功電流，線路電流小，壓降也小，電壓平穩(wěn)，電磁轉(zhuǎn)矩倍增，起動時間小。通常起動電流降50％以上，起動時間快60％以上。
5.提高電源有功出力，增加電源容量本新型具有進相功能，能使馬達的電感性電路進相，改變成純電阻性電路，使局部電路的功率因數(shù)COSφ＝100％，因而電源的有功出力普遍增加，增幅通常在20％以上，同時電源容量相應(yīng)增加20％以上。這是因為原被無功功率所占具的容量為所增加的有功所代替。
6.經(jīng)濟緊湊型進相節(jié)能器在某些場合中，從經(jīng)濟緊湊出發(fā)，可省去進相節(jié)能器中個別元件對于那些要求不太高的電路，常希望僅改造成接近于純電阻性電路。例如，能使電路的功率因數(shù)COSφ在滯后90％至超前95％范圍內(nèi)。這已經(jīng)產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟效益。這樣可簡化進相節(jié)能器的結(jié)構(gòu)及降低成本此時在進相運行器CJ中，只需裝置一個接觸器，用以投切進相電容器就夠了，而無需用自動調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)。此時只要短接自動調(diào)節(jié)器，也即限涌流器的輸出端直接連接進相運行器。
當進相運行器只有一只接觸器時，也可以短接放電繼電器。即進相運行器的輸出端直接連接放電器的輸入端。放電是通過該只接觸器的兩個常閉觸頭進行的。
附

圖1為本實用新型電原理框圖。
附圖2為本實用新型電原理圖。
附圖3為本實用新型各電流相位向量圖。
附圖4為本實用新型微電腦處理器電原理框圖。
如圖1、圖2所示，本實用新型包括短路保護器DZ、限涌流器ID、自動調(diào)節(jié)器TH、進相運行器CJ、指示放電器(D1，D2)、進相器JS、放電繼電器JF、放電器RF，短路保護器DZ的輸出端(T，U，V)與限涌流器ID的輸入端連接，限涌流器ID的輸出端與自動調(diào)節(jié)器TH的輸入端連接，自動調(diào)節(jié)器TH的輸出端與進相運行器CJ的輸入端連接，進相運行器CJ的輸出端(X，Y，Z)與指示放電器(D1，D2)、進相器JS、放電繼電器JF并聯(lián)，放電繼電器JF的輸出端與放電器RF連接。
本實用新型工作過程如下合上短路保護器，啟動馬達起動器，則線路總電流I。流經(jīng)馬達起動器及短路保護器DZ，并在短路保護器DZ的輸出端分成兩支路電流1.支路電流IC經(jīng)限涌流器ID，對瞬間突入進相器JS的涌流加以限制，并經(jīng)自動調(diào)節(jié)器TH的控制，使進相器JS中全部進相電容器瞬間全部投入工作。于是此支路為馬達提供設(shè)定的最大超前電壓90°相位角的容性無功電流IC。馬達起動完畢后，該支電流根據(jù)馬達的實際工況，通過自動調(diào)節(jié)器TH進行調(diào)節(jié)。馬達運行工況通過安裝在短路保護器DZ輸入端的信號互感器LH取得信號，并輸入同相電壓信號，然后輸入自動調(diào)節(jié)器TH，經(jīng)調(diào)節(jié)器TH內(nèi)部的微電腦綜合計算、處理、發(fā)出指令分合進相運行器CJ的各相應(yīng)接觸器，則可對馬達各工況同步提供恰當?shù)某盁o功電流。
2.另一支路電流IM，是馬達M通常運行的三相線電流。由于該支路電流包括有馬達M勵磁而從電網(wǎng)中吸取的感性無功電流，因此該支電流IM滯后于電壓相位φ角。
由于兩支路電流IC及IM相位相差甚大，并匯合于短路保護器DZ的輸出端，因而使短路保護器DZ輸出端前的整條線路總電流IO大幅降低。(見圖3)放電繼電器JF及放電器RF是用于釋放停電后殘存于進相電容JS上的電壓。指示放電器(D1，D2)是指示進相節(jié)能器運行及加速釋放殘壓。
對于只有一個接觸器的進相運行器CJ，由于無需進行無功調(diào)節(jié)，可取消自動調(diào)節(jié)器TH。此時，接觸器CJ的輸入端直接與限涌流器的輸出端連接，這個接觸器CJ的線圈電壓應(yīng)取自短路保護器DZ的輸入端(A，C)，以保證馬達一旦起動，即進相器同步投入運行。
對于只有一個接觸器的進相運行器CJ，也可取消放電繼電器JF。放電器的輸入端直接與進相運行器CJ的輸出端連接。同時，進相器JS的輸入端與進相運行器CJ的輸出端連接。此時進相電容器JS的放電可借助于該接觸器CJ的兩個常閉觸頭進行。
本實用新型選用的元件短路保護器DZ可選通用的DZ型空氣斷路器，限涌流器ID選通用的電流電抗器，進相運行器CJ由一組若干個接觸器組成，選通用的CJ交流接觸器，進相器JS由一組若干個進相電容器組成，選通用金屬膜電力移相電容，放電繼電器JF選通用中間繼電器，放電器RF選通用的2KΩ、25W瓷質(zhì)繞線電阻，指示放電器(D1，D2)選通用半導(dǎo)體指示燈。
自動調(diào)節(jié)器TH采用設(shè)計者制作的自動調(diào)節(jié)裝置。配置該器件需視具體情形1.當要求純電阻線路時(COSφ＝100％)要把馬達電感性電路改造成純電阻性電路，此時需隨馬達的實際工況，通過信號電流互感器及同相電壓輸入自動調(diào)節(jié)器TH，經(jīng)微電腦綜合計算、輸出投切信號、準確同步提供容性無功電流，使線路COSφ＝100％。
2.當僅要求接近純電阻線路時(COSφ≈±95％)在許多場合下，為經(jīng)濟及設(shè)備緊湊性，并不要求把電感性電路精確地改造成純電阻性電路，只要求接近純電阻性電路就滿足節(jié)電增容要求，例如，在滯后90％～超前95％范圍內(nèi)，此時進相運行器CJ只采用一只交流接觸器就夠了，而無需自動調(diào)節(jié)器TH。
如圖2、圖4所示，自動調(diào)節(jié)器TH由電流互感器LZ、微腦處理器、輸出繼電器組成，電流互感器置LZ于電源輸入端，電流互感器LZ的輸出端接微電腦處理器的輸入端，經(jīng)微電腦處理器及信號比較、放大電路，輸出控制信號控制輸出繼電器的通斷，同時，電流互感器LZ的輸出端并聯(lián)過電流繼電器的輸入端，電流繼電器的輸出端與輸出繼電器連接，輸出繼電器接進相運行器的輸入端。馬達的工況，通過信號互感器取得電流信號，并輸入同相電壓信號，再通過微電腦處理器的比較電路及信號放大電路，然后輸出信號，調(diào)控進相運行器CJ中的各接觸器的投切，從而調(diào)節(jié)進相器JS中無功出力。上述電流互感器、過電流繼電器、微電腦處理器、輸出繼電器均采用通用的電子元件或電子線路構(gòu)成，其中，微電腦處理器采用常規(guī)的自動無功功率補償器(KGJ)。
權(quán)利要求1.一種進相節(jié)能器，包括馬達起動器、短路保護器、限涌流器、自動調(diào)節(jié)器、進相運行器、指示放電器、進相器、放電繼電器、放電器，其特征在于短路保護器的輸出端與限涌流器的輸入端連接，限涌流器的輸出端與自動調(diào)節(jié)器的輸入端連接，自動調(diào)節(jié)器的輸出端與進相運行器的輸入端連接，進相運行器的輸出端與指示放電器、進相器、放電繼電器并聯(lián)，放電繼電器的輸出端與放電器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進相節(jié)能器，其特征在于短路保護器選通用的DZ型空氣斷路器，限涌流器選通用的電流電抗器，進相運行器由一組若干個接觸器組成，選通用的交流接觸器，進相器由一組若干個進相電容器組成，選通用金屬膜電力移相電容，放電繼電器選通用中間繼電器，放電器選通用的2KΩ、25W瓷質(zhì)繞線電阻，指示放電器選通用半導(dǎo)體指示燈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進相節(jié)能器，其特征在于自動調(diào)節(jié)器由電流互感器、過電流繼電器、微電腦處理器、輸出繼電器組成，電流互感器置于電源輸入端，電流互感器的輸出端接微電腦處理器的輸入端，經(jīng)微電腦處理器及信號比較、放大電路，輸出控制信號控制輸出繼電器的通斷，同時，電流互感器LZ的輸出端并聯(lián)過電流繼電器的輸入端，電流繼電器的輸出端與輸出繼電器連接，輸出繼電器接進相運行器的輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進相節(jié)能器，其特征在于接觸器的輸入端直接與限涌流器的輸出端連接，進相器的輸入端、放電器的輸入端直接與進相運行器的輸出端并聯(lián)連接。
專利摘要一種進相節(jié)能器，包括馬達起動器、短路保護器、限涌流器、自動調(diào)節(jié)器、進相運行器、指示放電器、進相器、放電繼電器、放電器，其特征在于短路保護器的輸出端與限涌流器的輸入端連接，限涌流器的輸出端與自動調(diào)節(jié)器的輸入端連接，自動調(diào)節(jié)器的輸出端與進相運行器的輸入端連接，進相運行器的輸出端與指示放電器、進相器、放電繼電器并聯(lián)，放電繼電器的輸出端與放電器連接。
文檔編號H02J3/18GK2539335SQ0125575
公開日2003年3月5日 申請日期2001年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月15日
發(fā)明者李綦偉, 文偉忠 申請人:文偉忠