專利名稱：高效智能節(jié)電控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電機(jī)的變頻調(diào)速技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高效智能節(jié)電控制系 統(tǒng)，利用電機(jī)轉(zhuǎn)速和電機(jī)功率的比例關(guān)系，保證電機(jī)以動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)功率輸出的節(jié)電設(shè)備。
背景技術(shù)：
大部分使用交流異步電動(dòng)機(jī)的場(chǎng)合為了發(fā)揮電機(jī)更好的性能，提高控制的精確 度，減少不必要的耗電，可在電機(jī)側(cè)實(shí)施各種節(jié)電的措施。目前，比較常見的是采用軟起動(dòng) 或者變頻控制。軟啟動(dòng)只是作用在電機(jī)起停過(guò)程中，它可以實(shí)現(xiàn)平滑啟動(dòng)，減少電機(jī)在啟動(dòng) 時(shí)大電流對(duì)設(shè)備的沖擊。啟動(dòng)完成后即通過(guò)接觸器切換退出系統(tǒng)，即電機(jī)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程 中軟啟動(dòng)設(shè)備并不發(fā)揮作用，節(jié)電效果不明顯。另外，變頻控制是通過(guò)在主回路上加裝變頻 器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它在實(shí)現(xiàn)電機(jī)的軟起軟停的基礎(chǔ)上，雖然可以通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)(電位器調(diào)節(jié))或 者開環(huán)控制(外加電壓信號(hào))對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制，但控制相對(duì)簡(jiǎn)單，一般情況下啟動(dòng)后基 本都以一個(gè)固定頻率運(yùn)轉(zhuǎn)，不能根據(jù)負(fù)載要求自動(dòng)調(diào)節(jié)頻率。因此，控制精度不高，不能很 好的達(dá)到理想的節(jié)電效果。
實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種電機(jī)節(jié)電系統(tǒng)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種高效智能節(jié)電控制系統(tǒng)，包括電機(jī)、 斷路器、變頻器、控制器和傳感器，其中，斷路器輸入端與電源電連接，斷路器輸出端與變頻 器的一端電連接，變頻器的另一端與電機(jī)一端電連接，電機(jī)另一端與檢測(cè)裝置電連接，所述 傳感器用于對(duì)監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行采樣，傳感器與控制器采用信號(hào)連接，控制器與變頻器的控制 端采用信號(hào)連接。所述系統(tǒng)還包括第一交流接觸器和第二交流接觸器，第一交流接觸器一端與所述 斷路器電連接，另一端與所述變頻器電連接，第二交流接觸器一端與所述變頻器電連接，另 一端與所述電機(jī)電連接。所述系統(tǒng)還包括第三交流接觸器，第三交流接觸器的一端與所述斷路器電連接， 另一端與所述電機(jī)電連接。所述第二交流接觸器與所述第三交流接觸器互鎖，避免它們同時(shí)吸合，防止變頻 器倒送電。所述變頻器為西門子變頻器MM430，控制器采用信捷PLC XP-18，斷路器和接觸器 為施耐德斷路器和接觸器，保證了設(shè)備的安全運(yùn)行。所述系統(tǒng)還設(shè)有計(jì)算機(jī)通訊接口，采用RS485串行通訊協(xié)議，可以實(shí)現(xiàn)節(jié)電系統(tǒng) 組網(wǎng)運(yùn)行、監(jiān)控等功能。所述系統(tǒng)的柜體采用IP44高防護(hù)等級(jí)設(shè)計(jì)，具有防水、防塵和防爆功能，大大提 高了本系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)過(guò)程本系統(tǒng)采用閉環(huán)控制，利用信號(hào)傳感器實(shí)時(shí)對(duì)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)(壓力、溫度、流量等)進(jìn)行完成的采樣，并通將信號(hào)送入PLC輸入端子?？刂破鲗?duì)采 集信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理，然后通過(guò)定制開發(fā)的計(jì)算機(jī)控制程序?qū)⒉杉瘮?shù)值跟預(yù)先設(shè)定值 進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果計(jì)算出相應(yīng)的控制量，然后把控制量轉(zhuǎn)換為模擬量通過(guò)輸出端把 控制信號(hào)輸入變頻器控制端，變頻器會(huì)根據(jù)輸入的數(shù)值輸出相應(yīng)的頻率控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速， 隨時(shí)調(diào)控動(dòng)力設(shè)備，使系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)隨負(fù)荷變化而同步變化，真正實(shí)現(xiàn)所供即所需。本實(shí)用新型的有益效果為在保證設(shè)備正常使用的同時(shí)，對(duì)交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行更加 精確的調(diào)速控制，節(jié)省不必要的電能浪費(fèi)，為企業(yè)節(jié)能降耗，帶來(lái)最大化收益，另外還可以 實(shí)現(xiàn)電機(jī)的軟起軟停，減少了啟動(dòng)時(shí)大電流的沖擊，延長(zhǎng)了電機(jī)的壽命，另外，柜體采用防 水、防塵、防暴的設(shè)計(jì)，使得防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP44標(biāo)準(zhǔn)，從而降低了設(shè)備維護(hù)成本。
圖1為本實(shí)用新型一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說(shuō)明如圖1所示，一種節(jié)電高效智能控制系統(tǒng)，包括電機(jī)、斷路器、變頻器、控制器和傳 感器，其中，斷路器輸入端與電源電連接，斷路器輸出端與變頻器的一端電連接，變頻器的 另一端與電機(jī)一端電連接，電機(jī)另一端與檢測(cè)裝置電連接，所述傳感器用于對(duì)監(jiān)測(cè)裝置進(jìn) 行采樣，傳感器與控制器采用信號(hào)連接，控制器與變頻器的控制端采用信號(hào)連接。其中，所述系統(tǒng)還包括第一交流接觸器、第二交流接觸器和第三交流接觸器，第 一交流接觸器一端與所述斷路器電連接，另一端與所述變頻器電連接，第二交流接觸器一 端與所述變頻器電連接，另一端與所述電機(jī)電連接，第三交流接觸器的一端與所述斷路器 電連接，另一端與所述電機(jī)電連接，更為優(yōu)選地，變頻器為西門子變頻器MM430，控制器采用 信捷PLC XP-18，斷路器和接觸器為施耐德斷路器和接觸器。本系統(tǒng)還設(shè)有計(jì)算機(jī)通訊接口，采用RS485串行通訊協(xié)議，可以實(shí)現(xiàn)節(jié)電系統(tǒng)組 網(wǎng)運(yùn)行、監(jiān)控等功能。實(shí)施例1 主電源線由斷路器一端接至第一交流接觸器一端，另一端接至第三交 流接觸器上端，第一交流接觸器另一端接至變頻器進(jìn)線端，再由變頻器出線端接至第二交 流接觸器上端，最后第三交流接觸器和第二交流接觸器的下端短接后接至供暖水泵電機(jī)。 控制線由信號(hào)傳感器接至控制器4PLC輸入端，再由控制器4PLC輸出端接至變頻器控制信 號(hào)端?？刂屏鞒淌峭獠侩娫唇?jīng)斷路器和第一交流接觸器給變頻器供電，當(dāng)PLC有信號(hào)輸出 時(shí)，變頻器運(yùn)行，變頻器輸出電源經(jīng)第二交流接觸器給電機(jī)供電，電機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)信號(hào)傳 感器檢測(cè)到回水管道上的信號(hào)發(fā)生改變時(shí)，及時(shí)將信號(hào)反饋給PLC，再由PLC經(jīng)過(guò)計(jì)算輸出 控制信號(hào)給變頻器，變頻器會(huì)根據(jù)得到的信號(hào)輸出相應(yīng)頻率給電機(jī)，由此改變電機(jī)的輸出 功率，以達(dá)到節(jié)電目的。第三交流接觸器為旁路接觸器，作用是當(dāng)節(jié)能系統(tǒng)有故障或者檢修 時(shí)，可使旁路接觸器吸合，同時(shí)斷開第一交流接觸器、第二交流接觸器，使變頻器脫離電源 的同時(shí)保證水泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)。第二交流接觸器和第三交流接觸器須互鎖，不能同時(shí)吸合，以 防變頻器倒送電。本系統(tǒng)采用閉環(huán)控制，利用信號(hào)傳感器實(shí)時(shí)對(duì)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)(壓力、溫度、流量等)進(jìn)行完成的采樣，并通過(guò)抗干擾性能良好的屏蔽線將信號(hào)送入PLC輸入端子。PLC以 0. 1秒的刷新速度對(duì)采集信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理，然后通過(guò)定制開發(fā)的計(jì)算機(jī)控制程序?qū)⒉?集數(shù)值跟預(yù)先設(shè)定值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果計(jì)算出相應(yīng)的控制量，然后把控制量轉(zhuǎn)換為 模擬量通過(guò)輸出端子把控制信號(hào)(0-10V、4-20mA等)輸入變頻器控制端，變頻器會(huì)根據(jù)輸 入的數(shù)值輸出相應(yīng)的頻率控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，隨時(shí)調(diào)控動(dòng)力設(shè)備，使系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)隨負(fù)荷變化 而同步變化，真正實(shí)現(xiàn)所供即所需?？刂圃硎请姍C(jī)轉(zhuǎn)速跟頻率成正比關(guān)系η oc f，而電機(jī) 轉(zhuǎn)速的立方跟電機(jī)功率成正比關(guān)系n3 - p，由此得出電機(jī)的輸出功率跟頻率的立方成正比 關(guān)系ρ ~ f3，即當(dāng)轉(zhuǎn)速變?yōu)楣ゎl的80%時(shí)，輸出功率為工頻的51. 2% (理論計(jì)算值)。由 此可見精確控制電機(jī)轉(zhuǎn)速可以控制電機(jī)軸功率輸出，即當(dāng)降低電機(jī)的頻率(轉(zhuǎn)速)時(shí)，電機(jī) 輸出的軸功率成立方關(guān)系下降，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)電的目的。另外還可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的軟起軟停，減 少了啟動(dòng)時(shí)大電流的沖擊，延長(zhǎng)了電機(jī)的壽命，降低了維修成本。本系統(tǒng)元件全部采用國(guó)際 知名品牌西門子變頻器MM430、信捷PLC XP-18、施耐德斷路器和接觸器，并提供完善的保 護(hù)功能(欠壓，過(guò)流、過(guò)壓、短路等)，有效保護(hù)電機(jī)等機(jī)械設(shè)備，保證了設(shè)備的安全運(yùn)行。節(jié) 能系統(tǒng)還預(yù)留有計(jì)算機(jī)通訊接口，采用RS485串行通訊協(xié)議，可以實(shí)現(xiàn)節(jié)電系統(tǒng)組網(wǎng)運(yùn)行、 監(jiān)控等功能。因此采用本技術(shù)后，在滿足生產(chǎn)需求的同時(shí)，對(duì)電機(jī)實(shí)施精確控制，可大大降 低設(shè)備的能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的，為企業(yè)帶來(lái)最大化收益。 以上所述實(shí)施例僅是為充分說(shuō)明本實(shí)用新型而所舉的較佳的實(shí)施例，本實(shí)用新型 的保護(hù)范圍不限于此。本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型基礎(chǔ)上所作的等同替代或變 換，均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種高效智能節(jié)電控制系統(tǒng)，其特征在于包括電機(jī)、斷路器、變頻器、控制器和傳 感器，其中，斷路器輸入端與電源電連接，斷路器輸出端與變頻器的一端電連接，變頻器的 另一端與電機(jī)一端電連接，電機(jī)另一端與檢測(cè)裝置電連接，所述傳感器用于對(duì)監(jiān)測(cè)裝置進(jìn) 行采樣，傳感器與控制器采用信號(hào)連接，控制器與變頻器的控制端采用信號(hào)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效智能節(jié)電控制系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)還包括第一 交流接觸器和第二交流接觸器，第一交流接觸器一端與所述斷路器電連接，另一端與所述 變頻器電連接，第二交流接觸器一端與所述變頻器電連接，另一端與所述電機(jī)電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高效智能節(jié)電控制系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)還包括第三 交流接觸器，第三交流接觸器的一端與所述斷路器電連接，另一端與所述電機(jī)電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高效智能節(jié)電控制系統(tǒng)，其特征在于所述第二交流接觸器 與所述第三交流接觸器互鎖。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高效智能節(jié)電控制系統(tǒng)，其特征在于所述變頻器為西門子 變頻器MM430，控制器采用信捷PLC XP-18，斷路器和接觸器為施耐德斷路器和接觸器。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高效智能節(jié)電控制系統(tǒng)，其特征在于所述變頻器為西門子 變頻器MM430，控制器采用信捷PLC XP-18,斷路器和接觸器為施耐德斷路器和接觸器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的高效智能節(jié)電控制系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)還 設(shè)有計(jì)算機(jī)通訊接口。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種高效智能節(jié)電控制系統(tǒng)，包括電機(jī)、斷路器、變頻器、控制器和傳感器，其中，斷路器輸入端與電源電連接，斷路器輸出端與變頻器的一端電連接，變頻器的另一端與電機(jī)一端電連接，電機(jī)另一端與檢測(cè)裝置電連接，所述傳感器用于對(duì)監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行采樣，傳感器與控制器采用信號(hào)連接，控制器與變頻器的控制端采用信號(hào)連接。本實(shí)用新型在保證設(shè)備正常使用的同時(shí)，對(duì)交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行更加精確的調(diào)速控制，節(jié)省不必要的電能浪費(fèi)，為企業(yè)節(jié)能降耗，帶來(lái)最大化收益，另外還可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的軟起軟停，減少了啟動(dòng)時(shí)大電流的沖擊，延長(zhǎng)了電機(jī)的壽命，另外，柜體采用防水、防塵、防暴的設(shè)計(jì)，使得防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP44，極大提高了系統(tǒng)的安全性能，降低了維護(hù)成本。
文檔編號(hào)H02P27/04GK201887720SQ20102058306
公開日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2010年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者劉長(zhǎng)波, 賈淑梅 申請(qǐng)人:賈淑梅