[实用新型]负载跟踪型节电装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及节电装置专业技术领域；特别是涉及一种实时检测，实时反馈，实时控制的电动机的负载跟踪型节电装置。

背景技术

能源的有效利用是一个世界性的课题，它直接关系到人类的生存和发展，没有哪个国家不在奋力寻求解决能源问题的有效方案。石化能源的储量是有限的，解决能源问题的重点自然就落到了新能源的开发和现有能源的节能上。电能是应用最广泛的能源之一，也是能源消耗中最重要的组成部分，节电是节能的最主要的课题。

现在三相交流异步电动机已经成为全球最为常用的工业生产设备之一，因为它结构简单、成本低及高效能等种种优点，在未来，它仍然会被广泛的应用。可是，它存在的最大问题是高启动电流及它未能在启动和运行时将电机扭矩配合负荷扭矩。在电机启动时，电机会产生150-200%的扭矩方可于瞬间将转速提升至最高速，这样容易导致电机受损，且启动时它要耗用高达8倍的额定电流，会影响供电电压的稳定性，它也是电机耗能最高的因素之一。

在电机作为动力的机械设备中，普遍按照机械设备可能产生的最大功率来配置电机，在实际使用的过程中满载的情况很少，大多数情况电机都在轻载情况下运行，造成了电能的浪费，而电机在运行过程中，对与需要变速运行的电机，人们普遍采用变频器来解决变速运行和节能的问题，而对于负载大小不断变化的电机，变频器并不适用，为解决工作在这种情况下的电机节能问题，普遍采用轻载降压重载升压的方式解决，但在如何检测电机轻、重载状态，并自动升、降电压方面，方式很多，效果也不是很理想。

工业电机常见的节电装置大部分是采用可控硅对电机进行电压调节。传统的电机电压节电技术是将电机的电源电压用可控硅进行斩波调节，人为的造成周期性的瞬间停电，降低电机功率，达到给电机节电的目的。这种方式将造成电机带载能力下降。传统的电机电压节电技术是静态的调功技术，只能根据额定的电机参数设置输出数据。没有考虑到按电机实际负载伏/安特性曲线输出电机功率，无法使电机始终稳定运行在效率最高点，每台电机都有一套额定参数和实际参数，实际参数会随着电机运行时间和工况产生变化，并且差距越来越大。因此，仅仅依靠额定参数来对电机进行调功节电，效果会越来越差。

另外，传统的电机电压节电技术在调功的同时，将给电网带来电流谐波，引起电能损耗，并对电网产生危害。

图1是本实用新型所述的三相电动机负载的伏/安特性曲线图；随着电机负载率变化的不同，电机在不同的电压输入时，所耗费的功率是不同的。并且随着电机的使用时间不同，电机会发生老化，相应参数也会随着变化。如果能给电机动态的按负载伏/安特性曲线输出最优的匹配电力参数，电机将运行在耗费功率最小的状态下。当电机处于负载大小经常变换，有一定的轻载运行时间状态时，节电效果将十分显著。

发明内容

本实用新型的目的是，克服现有技术存在的缺陷，提供一种结构简单实用、节能效果明显的电动机负载跟踪型节电装置。

本实用新型所采用的技术方案是，一种负载跟踪型节电装置，包括，电源电路单元、振荡电路单元、比较控制器电路单元、驱动电路单元、输出电流检测电路单元和逆变器电路单元，所述的电源电路单元和输出电流检测电路单元分别与比较控制器电路单元电连接，比较控制器电路单元通过驱动电路单元与串联连接在单相交流电输出端的逆变器电路单元电连接，在单相交流电的输出端与负载电机之间串联连接有热保护器FR。

所述的振荡电路单元，由集成电路74LS04和电阻R1、电阻R2、电容C1通过串、并联电连接的方式组成反相器；所述的比较控制器电路单元采用模拟/数字转换集成电路ADC0804及霍尔电流互感器LH组成数字信号检测、比较控制电路；所述驱动电路单元采用4只光电耦合器TLP3082完成在不同负载电流状态下，使电阻R9、电阻R10、电阻R11和电阻R12的串联等效电阻值产生变化，并通过触发二极管DB9触发控制双向可控硅KS的导通，双向可控硅KS的移相触发电路，由触发二极管DB9、电容C4、电阻R13、电阻R14、电阻R11、电阻R10和R9构成；所述的输出电流检测电路单元由二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、霍尔电流互感器LH及电阻R15、电阻R16和电容C3构成交流输出端的输出电流信号线性检测器；所述的逆变器电路单元由两只单向可控硅KP1和KP2极性相反的并联连接后，再串联连接在交流电的相线中。

所述的霍尔电流互感器LH采用的型号是，LF305-S，热保护器FR采用的型号是，JUC-31F，单向可控硅KP1和KP2采用高速度响应的IGBT型号是CM75TF-24H。