專利名稱：定速交流感應(yīng)電機(jī)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種定速交流感應(yīng)電機(jī)的控制裝置，尤指一種用以節(jié)省實(shí)功率和虛功率消耗的定速交流感應(yīng)電機(jī)控制裝置，對(duì)多相電機(jī)并有缺相保護(hù)功能。
定速交流感應(yīng)電機(jī)把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。如眾所周知，感應(yīng)電機(jī)所消耗的電能比實(shí)際轉(zhuǎn)換成的機(jī)械能要多。非機(jī)械能的電能消耗導(dǎo)致電機(jī)溫度的上升和震動(dòng)及磨擦等的增加，此「浪費(fèi)」的電能依負(fù)載情況的不同而不同，負(fù)載越小浪費(fèi)越大，且「浪費(fèi)」的電能也依電機(jī)設(shè)計(jì)而異。上述電機(jī)所消耗的電能為實(shí)功率。由于電機(jī)本身的電感抗而使電壓和電流之間產(chǎn)生相位差，因而產(chǎn)生虛功率。虛功率并不會(huì)把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能或其它如溫度、震動(dòng)、磨擦等能量，不過(guò)電力公司還是需要供應(yīng)此虛功率給電機(jī)。
過(guò)去對(duì)于電機(jī)的省電都是強(qiáng)調(diào)實(shí)功率的節(jié)省，因?yàn)槭褂谜咧桓秾?shí)功率消耗的電費(fèi)。然而，目前電力公司不但對(duì)實(shí)功率消耗收費(fèi)，對(duì)虛功消耗加以某種程度的收費(fèi)也已成為新的趨勢(shì)。因此對(duì)使用者來(lái)說(shuō)不但實(shí)功率消耗的節(jié)省重要，對(duì)虛功率消耗的節(jié)省也變成重要。
由于電機(jī)定子的電感而使電壓與電流之間產(chǎn)生相位差，此相位差角的余弦稱之為功率因數(shù)。實(shí)功率和虛功率的向量和為總功率。實(shí)功率(KW)、虛功率(KVAR)和總功率(KVA)之間的關(guān)系如下KW＝KVAcosθKVAR＝KVAsinθ所以KVA＝KW2+KVAR2cosθ為功率因數(shù)。
功率因數(shù)可以作為負(fù)載指標(biāo)參數(shù)，因?yàn)樨?fù)載越低功率因數(shù)越小。功率因數(shù)并非唯一的負(fù)載指標(biāo)參數(shù)，把小發(fā)電機(jī)連接在電機(jī)轉(zhuǎn)子上也可取得負(fù)載指標(biāo)參數(shù)。根據(jù)負(fù)載指標(biāo)可以對(duì)電機(jī)的供電作適當(dāng)?shù)目刂剖闺姍C(jī)在正常的運(yùn)轉(zhuǎn)下節(jié)省浪費(fèi)的電力，而電機(jī)也因而溫度降低，震蕩和磨擦等減小。
就理論而言，減少供電的方法可以采用強(qiáng)制降壓或使用硅控整流器切割電源波形，以達(dá)到降低消耗功率的目的，但強(qiáng)制降壓?jiǎn)栴}很多，以硅控整流則較被廣泛使用?，F(xiàn)今主要的問(wèn)題是如何取得負(fù)載信息，再以適當(dāng)?shù)姆绞皆诰S持正常運(yùn)轉(zhuǎn)下減少供電。以上所說(shuō)主要的是對(duì)實(shí)功率的降低而言。對(duì)于多相電機(jī)來(lái)說(shuō)，缺相保護(hù)是非常重要的。
本發(fā)明的主要目的是提供一種定速交流感應(yīng)電機(jī)控制裝置，用以節(jié)省實(shí)功率和虛功率的消耗。
本發(fā)明的次要目的是提供一種對(duì)多相電機(jī)具有缺相保護(hù)作用的定速交流感應(yīng)電機(jī)控制裝置。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的其包括一電源控制電路，是由一微控制器為主，一直流電源電路連接交流電源以供應(yīng)微控制器直流電源，一負(fù)載檢測(cè)電路連接電機(jī)以輸出電機(jī)負(fù)載信號(hào)給微控制器，一觸發(fā)控制電路接收來(lái)自微控制器的觸發(fā)信號(hào)，以觸發(fā)導(dǎo)通一硅控整流器；一硅控整流器，連接于電源控制電路的觸發(fā)控制電路與電機(jī)之間，接收來(lái)自觸發(fā)控制電路的信號(hào)而動(dòng)作使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；一進(jìn)相電容器，是與交流電源并聯(lián)，藉以濾除電源的雜訊并提升電源的功率因數(shù)。
其中，直流電源電路是包括一變壓器、一全波整流器及一穩(wěn)壓器組成，分別提供降壓、整流及穩(wěn)壓作用。
其中，負(fù)載檢測(cè)電路是設(shè)由一光耦合的輸入端與電源和電機(jī)相連，檢測(cè)電機(jī)定子所產(chǎn)生的電壓降，而輸出端則與微控制器連接以提供電機(jī)負(fù)載數(shù)據(jù)信號(hào)。
本發(fā)明的另一種實(shí)現(xiàn)方法是這樣的，其包括一電源控制電路，是由一微控制器為主，一直流電源電路連接交流電源以供應(yīng)微控制器直流電源；每一相一負(fù)載檢測(cè)電路連接電機(jī)以輸出電機(jī)負(fù)載信號(hào)給微控制器；每一相一觸發(fā)控制電路接收來(lái)自微控制器的觸發(fā)信號(hào)，以觸發(fā)導(dǎo)通對(duì)應(yīng)的硅控整流器；一缺相保護(hù)電路由一繼電器和每一相一光耦合串接晶體管所形成的達(dá)靈頓電路組成；每一相一硅控整流器，連接于電源控制電路的觸發(fā)控制電路與電機(jī)之間，接收來(lái)自觸發(fā)控制電路的信號(hào)而動(dòng)作使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；一進(jìn)相電容器，是與交流電源并聯(lián)，藉以濾除電源的雜訊并提升電源的功率因數(shù)。
其中，直流電源電路是包括一變壓器、一全波整流器及一穩(wěn)壓器組成，分別提供降壓、整流及穩(wěn)壓作用。
其中，負(fù)載檢測(cè)電路是設(shè)由一光耦合的輸入端與電源和電機(jī)相連，檢測(cè)電機(jī)定子所產(chǎn)生的電壓降，而輸出端則與微控制器連接以提供電機(jī)負(fù)載數(shù)據(jù)信號(hào)。
其中，缺相保護(hù)電路的輸入端并接與電源相對(duì)的每一相并共同接地，而輸出端與晶體管相互串聯(lián)并與繼電器相連；當(dāng)任何一相電源缺相時(shí)其相應(yīng)的光耦合輸入端成斷路因而關(guān)掉繼電器，而使電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，使電機(jī)得到缺相保護(hù)。
本發(fā)明主要包括一組進(jìn)相電容、一電源控制電路、和一組硅控整流器。該電路結(jié)構(gòu)由數(shù)字微控制器、直流電源電路、負(fù)載檢測(cè)電路、硅控整流器觸發(fā)電路和缺相保護(hù)電路共同組成，用以節(jié)省實(shí)功率和虛功率消耗，并有缺相保護(hù)的功能。
下面配合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的特征及功效

圖1是本發(fā)明應(yīng)用于三相電機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖2是直流電源電路的電路圖。
圖3是負(fù)載感測(cè)電路的電路圖。
圖4是觸發(fā)控制電路的電路圖。
圖5是缺相保護(hù)電路的電路圖。
圖6是本發(fā)明應(yīng)用于單相電機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
參閱圖1所示的本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。如圖所示本發(fā)明應(yīng)用于多相定速交流感應(yīng)電機(jī)控制裝置主要包括一組控制電源供應(yīng)的硅控整流器1，一組進(jìn)相電容2和一電源控制電路3。該電源控制電路3由一微控制器4、一直流電源電路5、相對(duì)于每一相一負(fù)載檢測(cè)電路6和一SCR可控硅觸發(fā)電路7及缺相保護(hù)電路8共同組成。
參閱圖2所示的直流電源電路的電路圖。如圖所示直流電源電路5供應(yīng)直流電給微控制器4。直流電源電路5使用一變壓器將高壓電源降為低壓電源，初級(jí)線圈與交流電源的兩相連接，供應(yīng)低壓電源次級(jí)線圈與一全波整流器連接將交流電整流為直流電，此直流電再經(jīng)過(guò)一穩(wěn)壓器而輸出穩(wěn)壓的直流電給微控制器4。
參閱圖3所示的負(fù)載感測(cè)電路的電路圖。如圖所示負(fù)載感測(cè)電路6中的電路61、62和63為相對(duì)于相1、相2和相3的負(fù)載檢測(cè)電路6。電機(jī)定子所產(chǎn)生的電壓降為一很好的電機(jī)負(fù)載指標(biāo)，此電壓降供應(yīng)光耦合輸入端，輸出端的受光體接收到信號(hào)后，經(jīng)過(guò)分壓電路輸出直流電壓給微控制器4，以提供電機(jī)9的負(fù)載數(shù)據(jù)信號(hào)。
參閱圖4所示的觸發(fā)控制電路的電路圖。如圖所示觸發(fā)控制電路7中的電路71、72和73為相對(duì)于相1、相2和相3的SCR可控硅觸發(fā)控制電路7。負(fù)載信號(hào)經(jīng)過(guò)微控制器4處理后輸出SCR觸發(fā)信號(hào)，此觸發(fā)信號(hào)經(jīng)過(guò)光耦合導(dǎo)通SCR。其觸發(fā)角的大小依微控制器4中預(yù)先設(shè)計(jì)的省電特性程序計(jì)算決定。
參閱圖5所示的缺相保護(hù)電路的電路圖。如圖所示缺相保護(hù)電路8是由三個(gè)光耦合和一個(gè)晶體管串接而成的達(dá)靈頓電路和一繼電器組成。每一光耦合的輸入端與每一相電源連接并共同接地。輸出端串聯(lián)后一端經(jīng)過(guò)晶體管接地形成達(dá)靈頓放大，控制繼電器。繼電器與直流電源連接。當(dāng)任何一相電源缺相時(shí)，其相對(duì)的光耦合輸入端無(wú)電流輸入，因而輸出端無(wú)法導(dǎo)通，造成光耦合輸出端斷路，而使晶體管無(wú)法導(dǎo)通，繼電器因而無(wú)法動(dòng)作，使微控制器4失去電源。硅控整流器1因閘極無(wú)信號(hào)輸入而無(wú)法動(dòng)作，使得電機(jī)9停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
上述中，如果一個(gè)或多個(gè)硅控整流器1失去作用或電機(jī)9本身發(fā)生缺相，則微控制器4收不到該相負(fù)載信號(hào)。當(dāng)此情況發(fā)生時(shí)，微控制器4的程序使微控制器4對(duì)所有硅控整流器9停止發(fā)出觸發(fā)信號(hào)，因而電機(jī)9停止運(yùn)轉(zhuǎn)，使電機(jī)得到缺相保護(hù)。
其中，一組進(jìn)相電容器2與交流電源并聯(lián)，以濾除電源的雜訊并提升電源的功率因數(shù)。功率因數(shù)的提升，降低虛功率同時(shí)也降低電源電流。電源電流的降低也使電表到進(jìn)相電容間的線耗電量減低。線耗電量的減低間接地節(jié)省了電能。線耗電量的減低對(duì)瓦時(shí)表與電機(jī)之間有相當(dāng)距離時(shí)，其省電效果將變得更明顯。此一情形對(duì)于線長(zhǎng)極為巨大的油田來(lái)說(shuō)更需受到重視。
當(dāng)本發(fā)明應(yīng)用于單相定速交流感應(yīng)電機(jī)控制裝置時(shí)(如圖6所示)，并不需要缺相保護(hù)電路，因此不需要缺相保護(hù)電路8。當(dāng)然也只需一組檢測(cè)電路6、觸發(fā)控制電路7和硅控整流器1，同時(shí)微控器4的軟件設(shè)計(jì)除了單相控制也不需負(fù)載端的缺相保護(hù)指令0。
權(quán)利要求
1.一種單相定速交流感應(yīng)電機(jī)控制裝置，其特征在于其包括一電源控制電路，是由一微控制器為主，一直流電源電路連接交流電源以供應(yīng)微控制器直流電源；一負(fù)載檢測(cè)電路連接電機(jī)以輸出電機(jī)負(fù)載信號(hào)給微控制器，一觸發(fā)控制電路接收來(lái)自微控制器的觸發(fā)信號(hào)，以觸發(fā)導(dǎo)通一硅控整流器；一硅控整流器，連接于電源控制電路的觸發(fā)控制電路與電機(jī)之間，接收來(lái)自觸發(fā)控制電路的信號(hào)而動(dòng)作使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；一進(jìn)相電容器，是與交流電源并聯(lián)。
2.如權(quán)利要求1所述的單相定速交流感應(yīng)電機(jī)控制裝置，其特征在于其中，直流電源電路是包括一變壓器、一全波整流器及一穩(wěn)壓器組成。
3.如權(quán)利要求1所述的單相定速交流感應(yīng)電機(jī)控制裝置，其特征在于其中，負(fù)載檢測(cè)電路是設(shè)由一光耦合的輸入端與電源和電機(jī)相連，檢測(cè)電機(jī)定子所產(chǎn)生的電壓降，而輸出端則與微控制器連接以提供電機(jī)負(fù)載數(shù)據(jù)信號(hào)。
4.一種多相定速交流感應(yīng)電機(jī)控制裝置，其特征在于其包括一電源控制電路，是由一微控制器為主，一直流電源電路連接交流電源以供應(yīng)微控制器直流電源；每一相一負(fù)載檢測(cè)電路連接電機(jī)以輸出電機(jī)負(fù)載信號(hào)給微控制器；每一相一觸發(fā)控制電路接收來(lái)自微控制器的觸發(fā)信號(hào)，以觸發(fā)導(dǎo)通對(duì)應(yīng)的硅控整流器；一缺相保護(hù)電路由一繼電器和每一相一光耦合串接晶體管所形成的達(dá)靈頓電路組成；每一相一硅控整流器，連接于電源控制電路的觸發(fā)控制電路與電機(jī)之間，接收來(lái)自觸發(fā)控制電路的信號(hào)而動(dòng)作使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；一進(jìn)相電容器，是與交流電源并聯(lián)。
5.如權(quán)利要求4所述的多相定速交流感應(yīng)電機(jī)控制裝置，其特征在于其中，直流電源電路是包括一變壓器、一全波整流器及一穩(wěn)壓器組成。
6.如權(quán)利要求4所述的多相定速交流感應(yīng)電機(jī)控制裝置，其特征在于其中，負(fù)載監(jiān)測(cè)電路是設(shè)由一光耦合的輸入端與電源和電機(jī)相連，檢測(cè)電機(jī)定子所產(chǎn)生的電壓降，而輸出端則與微控制器連接以提供電機(jī)負(fù)載數(shù)據(jù)信號(hào)。
7.如權(quán)利要求4所述的多相定速交流感應(yīng)電機(jī)控制裝置，其特征在于其中，缺相保護(hù)電路的輸入端并接與電源相對(duì)的每一相并共同接地，而輸出端與晶體管相互串聯(lián)并與繼電器相連。
全文摘要
一種定速交流感應(yīng)電機(jī)的控制裝置,主要包括一組進(jìn)相電容、一電源控制電路和一組硅控整流器。該電路結(jié)構(gòu)由數(shù)字微控制器、直流電源電路、負(fù)載檢測(cè)電路、硅控整流器觸發(fā)電路和缺相保護(hù)電路共同組成,用以節(jié)省實(shí)功率和虛功率消耗,并有缺相保護(hù)的功能。
文檔編號(hào)H02H7/08GK1275832SQ99107769
公開(kāi)日2000年12月6日 申請(qǐng)日期1999年5月27日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月27日
發(fā)明者沈貴賢, 江慶章, 廖進(jìn)中 申請(qǐng)人:沈貴賢, 江慶章