專利名稱：異步電動機(jī)智能節(jié)電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電動機(jī)節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種交流三相異步電動機(jī)智能節(jié)電器。
背景技術(shù)：
目前電力供應(yīng)緊張是制約我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的因素之一，解決電力供需矛盾的根本出路在于貫徹國家“開發(fā)與節(jié)約能源并重的方針”。由于開發(fā)能源周期長，并占用大量的資金與土地資源，所以節(jié)約用電是解決目前電力供應(yīng)緊張的最好方法。三相異步電動機(jī)是我國工農(nóng)業(yè)中使用最多的動力設(shè)備，它每年消耗的電能占我國總發(fā)電量的一半以上，故它的節(jié)能問題意義非常重大。異步電動機(jī)設(shè)計選型時，它的電工率總是按最大機(jī)械負(fù)荷而決定的，這樣可以避免最大負(fù)荷出現(xiàn)時，電動機(jī)堵轉(zhuǎn)燒毀現(xiàn)象。這樣選型的后果，使絕大多數(shù)電動機(jī)較長時間工作在中輕負(fù)荷或是頻繁變動負(fù)荷下，普遍存在大馬拉小車現(xiàn)象。輕負(fù)荷的電動機(jī)在全電壓下運(yùn)行，白白浪費(fèi)了電能，同時浪費(fèi)的電能又轉(zhuǎn)化成熱能，造成電動機(jī)過熱而提早報廢。這個問題早已引起人們的重視，但技術(shù)實(shí)現(xiàn)有一定難度，因為電動機(jī)的機(jī)械負(fù)荷隨時間作頻繁的變化，任何靜態(tài)的裝置器具都無法實(shí)現(xiàn)此功能，最近出現(xiàn)的交流電動機(jī)變頻調(diào)速器，通過改變電源的頻率來調(diào)整電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以匹配瞬間的動態(tài)負(fù)荷達(dá)到節(jié)電效果，但此產(chǎn)品價格昂貴維修復(fù)雜而推廣不開。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，而提出的一種節(jié)電器。它能使電動機(jī)在頻繁變化的負(fù)荷下，可以隨時監(jiān)視負(fù)荷的輕重而自動調(diào)整電動機(jī)的工作電壓，并且具有軟啟動和多種保護(hù)功能。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的它是由傳感器、控制器、執(zhí)行器和顯示器構(gòu)成。傳感器是由三只電壓傳感器，三只電流傳感器和一片多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器構(gòu)成；控制器是由單片機(jī)及其外圍電路構(gòu)成；執(zhí)行器是由可控硅及其觸發(fā)電路構(gòu)成；顯示器是由發(fā)光二極管或數(shù)碼管及其驅(qū)動電路構(gòu)成。本節(jié)電器的工作原理是控制器根據(jù)傳感器傳送運(yùn)行中電動機(jī)的瞬時電壓電流信息自動計算出負(fù)荷的減輕，并向執(zhí)行器發(fā)出適時導(dǎo)通的命令，以實(shí)現(xiàn)電動機(jī)負(fù)荷減輕時它所得到的工作電壓也隨之降低；本節(jié)電器相關(guān)的工作狀態(tài)，在顯示器中顯示出來。執(zhí)行器中的可控硅串聯(lián)在三相交流電源與電動機(jī)之間；可控硅全部導(dǎo)通時，電動機(jī)得到的是全部電源電壓；它完全截止時電動機(jī)得到的電壓是零。在輕負(fù)載時，可控硅處于適時導(dǎo)通狀態(tài)，電動機(jī)上面的電壓也就在零到全電壓之間某個確定值。這樣恰倒好處地供給電動機(jī)電源，多余的電源被可控硅拒之門外，從而達(dá)到了節(jié)電的目的。本節(jié)電器的軟起動功能是靠控制器內(nèi)軟件程序方法，使電動機(jī)啟動時，得到一個逐步增大的電源電壓，以減少沖擊電流。本節(jié)電器缺相保護(hù)，過壓過流保護(hù)，也是靠控制器內(nèi)軟件程序的方法來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)其中任何一種現(xiàn)象發(fā)生時，執(zhí)行器中的可控硅阻斷電源電壓，電動機(jī)得不到工作電源而受到保護(hù)。
實(shí)施本實(shí)用新型后的優(yōu)點(diǎn)是
(1)節(jié)省電能，本節(jié)電器可以隨時監(jiān)視電動機(jī)的機(jī)械負(fù)荷而自動調(diào)節(jié)施加到電動機(jī)上的電壓，這樣可以省掉電動機(jī)內(nèi)部實(shí)際上沒有做功而浪費(fèi)掉的電力能源。
(2)降低電動機(jī)溫升?，F(xiàn)有技術(shù)在電動機(jī)輕負(fù)載時全電壓供電，這時輸出的機(jī)械能大于所需的機(jī)械能，多余的能源大部分轉(zhuǎn)化為熱能使電動機(jī)發(fā)熱。使用本節(jié)電器后，電動機(jī)溫升降低，從而延長電動機(jī)壽命。
(3)多種保護(hù)功能。本節(jié)電器能夠在外界電源或電動機(jī)發(fā)生異常變化時，立即做出處理。比如電源電壓突然升高，三相電的相序錯誤或缺相時，本節(jié)電器能立即切斷電源而保護(hù)電動機(jī)。


圖1是本實(shí)用新型的原理方框圖。
圖2是本實(shí)用新型的一個實(shí)施例的電原理圖。
對圖中符號說明如下A、B、C是交流三相供電電源，M是異步電動機(jī)，10為傳感器，20為控制器，30為執(zhí)行器，40為顯示器，101為電壓傳感器，102為電源傳感器，103為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，這里選用的是ADC0809八通道A/D轉(zhuǎn)換器。201為單片計算機(jī)，這里選用的是8031；202為程序儲存器，這里選用的是EPPOM27128；203為地址鎖存器，這里選用的是74LS373。301為雙向可控硅，它的選型依據(jù)電動機(jī)功率的大小確定；302為過零型光電耦合器，這里選用的是MOC3041型。401為顯示工作狀態(tài)用的發(fā)光二極管共八只，402為輸出鎖存器，這里選用的是74LS273。
具體實(shí)施方式
結(jié)合圖1對本實(shí)用新型的工作原理說明如下控制器20根據(jù)傳感器10送來的運(yùn)行中電動機(jī)瞬間電壓電流信息，自動計算出負(fù)荷的輕重，并向執(zhí)行器30發(fā)出適時導(dǎo)通的命令，以實(shí)現(xiàn)電動機(jī)負(fù)荷輕時，它所得到的工作電壓也隨之降低；本節(jié)電器的相關(guān)工作狀況在顯示器40中顯示出來。結(jié)合附圖2對實(shí)施例的工作原理說明如下201是單片機(jī)8031，它的工作程序放在202EPROM中。讀程序時，高位地址由P2口給出，低8位地址由PO口給出，經(jīng)過203鎖存后送到202。202中程序內(nèi)容即數(shù)據(jù)送到單片機(jī)201的PO口。數(shù)據(jù)信號與低8位地址信號分時占用PO口，有ALE信號加以區(qū)分指示?，F(xiàn)場六個傳感器信號分別連接到103A/D轉(zhuǎn)換器各自的輸入端子。201準(zhǔn)備采集某路傳感器信息時，首先由PO口中輸出傳感器的通道號碼，經(jīng)過203鎖存后送到103的A、B、C端子。接著201的端相103ST鎖存后送到103的A、B、C端子。接著201的端相103ST ART端子發(fā)出啟動命令。
ART端子發(fā)出啟動命令，103即開始A/D轉(zhuǎn)換工作。等到103轉(zhuǎn)換完畢時由自身EOC端子INT向201發(fā)出中斷申請。201響應(yīng)中斷后，將103中準(zhǔn)備就緒的數(shù)據(jù)讀回到自身的PO口。以上過程重復(fù)六次，就可以把電動機(jī)工作時的瞬時參數(shù)采集到201中來，根據(jù)采集到的一次參數(shù)，201可以換算出負(fù)荷功率因素等二次參數(shù)。查找程序內(nèi)預(yù)先儲存的表格，即可找到異步電動機(jī)上最適合的電壓值及301可控硅相關(guān)的導(dǎo)通角。這樣201通過P1口把導(dǎo)通角的信號發(fā)出，通過302全隔離觸發(fā)后連接到301可控硅，使301在適當(dāng)時刻導(dǎo)通，適當(dāng)時刻截止，這樣電動機(jī)M上所通到的電壓就比A、B、C、外界三相電源電壓低一些。具體到某一瞬間內(nèi)，電動機(jī)的工作電壓是由301通/斷比確定的，更進(jìn)一步說是由電動機(jī)自身負(fù)荷輕重來確定，這樣就實(shí)現(xiàn)了本節(jié)電器的功能。本節(jié)電器軟啟動功能是通過201單片機(jī)內(nèi)程序控制，使電動機(jī)M上得到的是一個逐步增大的斜坡電壓。這樣大大減小啟動電流，且不影響啟動力矩達(dá)到啟動節(jié)電的目的，本節(jié)電器還具有過壓保護(hù)、過流保護(hù)、缺相保護(hù)等全方位保護(hù)功能，當(dāng)其中任何一種現(xiàn)象發(fā)生時，201即閉鎖其輸出端口P1，使301可控硅處于阻斷狀態(tài)，從而使電動機(jī)M上的不到電源而受到保護(hù)。本節(jié)電器在工作是，控制器201且將自己工作狀態(tài)，通過P3口輸出，經(jīng)過402鎖存后，由于401八只發(fā)光二極管分別顯示，以給用戶清晰明確的指示。
權(quán)利要求1.一種異步電動機(jī)智能節(jié)電器是由傳感器(10)、控制器(20)、執(zhí)行器(30)、顯示器(40)所構(gòu)成。其特征在于由傳感器(10)采集的電動機(jī)瞬時電壓、電流信號傳送給控制器(20)，控制器(20)根據(jù)傳感器(10)送來的信號自動計算后向執(zhí)行器(30)發(fā)出適時導(dǎo)通命令，本節(jié)電器的相關(guān)工作狀態(tài)在顯示器(40)中顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)電器，其特征是傳感器(10)是由三只電壓傳感器、三只電流傳感器和一只多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器構(gòu)成；控制器(20)是由單片機(jī)及其外圍電路構(gòu)成；執(zhí)行器(30)是由可控硅及其觸發(fā)電路構(gòu)成；顯示器(40)是由發(fā)光二極管或LED數(shù)碼管及其驅(qū)動電路構(gòu)成。
專利摘要一種異步電動機(jī)智能節(jié)電器，涉及的是交流三相異步電動機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。它包括傳感器、控制器、執(zhí)行器和顯示器構(gòu)成由傳感器采集的電動機(jī)瞬時電壓、電流信號傳送給控制器，控制器根據(jù)傳感器送來的信號自動計算后向執(zhí)行器發(fā)出適時導(dǎo)通命令，相關(guān)工作狀態(tài)在顯示器中顯示。本實(shí)用新型解決了在電動機(jī)機(jī)械負(fù)荷變輕的瞬間，立刻降低電動機(jī)的供電電壓，從而達(dá)到節(jié)約電能、降低電動機(jī)溫升的目的。本節(jié)電器同時具有軟起動及多種保護(hù)電動機(jī)的功能。
文檔編號H02K11/04GK2657270SQ0325127
公開日2004年11月17日 申請日期2003年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月2日
發(fā)明者陳來寶 申請人:陳來寶, 侯玉柱