[实用新型]三相交流高压异步电动机自动节能系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电动机自动节能系统，特别是涉及一种三相交流高压异步电动机自动节能系统的技术方案，属于节能与自动控制技术领域。

背景技术

高压电动机是指额定电压在1KV以上的电动机，常使用的是6KV和10KV电压，由于国外的电网不同，也有3.3KV和6.6KV的电压等级。高压电动机可用于驱动各种不同的机械，如压缩机、水泵、机床、运输机械及其他设备，供矿山、机械工业、石油化工工业、发电厂等各种工业中作原动机用。据有关资料显示，我国各种电动机的总耗电量约占全国总消费电量的60％以上，且其中高压电动机与低压电动机在容量(KV)上的比例为6∶4。由此可见，高压电动机是一种应用量大、使用范围广的高耗能动力设备，并且面对不可再生的一次能源，如煤、石油、天然气等资源的枯竭，我们更要致力于高压异步电动机的节能研究。目前在高压异步电动机的节能技术中应用较为广泛的是变频调速，而变频器造价高，且其受原理所致，工作中不可避免地会产生很大的谐波干扰，其中高次谐波对电动机的温升和运行效率会造成较大的影响，进而也会影响到电动机的使用寿命。

基于上述变频调速的缺陷，本实用新型提出一种适于三相交流高压异步电动机的自动节能系统，该系统主要采用降压变压器、信号采集电路、控制电路和升压变压器实现高压电动机的节能运行。其中降压变压器用于将供电侧的高电压降为中低压开关工作范围内的电压(如 0.4KV、0.66KV、1.14KV)，信号采集电路用于实时采集电动机运行中的功率因数，控制电路将实际采集的功率因数与设定的基准值比较，由比较结果给出电动机的工作电压选择信号，升压变压器为多抽头形式，可实现电动机工作电压的多级选择。由此可实现高压异步电动机的工作电压随其负载实时变化，提高了电动机的工作效率，达到了高效节能的目的。

实用新型内容

本实用新型是为解决高压电动机能耗大，而变频调速谐波大、成本高、影响电动机使用寿命等问题而发明设计的。三相交流高压异步电动机自动节能系统主要由降压变压器，信号采集电路，控制电路和升压变压器构成。其中降压变压器用于将高压供电侧高电压降为中低压，而升压变压器再将中低压升到高压电动机所需的高电压范围，该升压变压器原边为由多组独立绕组构成的多抽头形式，且各组绕组间均由开关连接，开关可以选择性能可靠、反应迅速的有触点机械开关，也可以选择无触点的电子开关，例如：IGBT、可控硅、达林顿管等，副边线圈匝数固定，按需要合理设计各组变比，可实现电压的阶跃调节。

该实用新型的降压变压器将高电压降为中低压开关工作范围内的电压(如0.4KV、 0.66KV、1.14KV)，这样易于高压电动机工作电压的调节。

该实用新型的升压变压器原边由多组独立绕组构成，各绕组间异名端由开关顺次连接，感应压降最低，使得调压过程更加安全，不易发生打火现象；开关可选用有触点机械开关或者无触点电子开关，如IGBT、可控硅、达林顿管等。这样，升压变压器分接开关、信号采集电路、控制电路均工作在中低压侧，对于电器件的选择范围更宽、电压控制更加安全、灵活、方便。

该实用新型的信号采集和控制电路分别实现功率因数的采集和高压电动机的工作电压切换的功能。其中信号采集电路采集的是高压电动机的工作电压和电流，由电压、电流的波形变换获取二者的相位差，然后转换为功率因数有效值。控制电路是将信号采集电路获得的电动机实际功率因数与设定值比较，如果实际值大于设定值，说明电动机负荷较大，需要更大的工作电压，这时需要切换到较高的工作电压档位；如果功率因数实际值小于设定值，则说明电动机此时负荷较轻，工作电压较大，电能利用率较低，这时则需要切换到较低的工作电压档位，使其功率因数提升。如上所述，即可通过功率因数的比较输出升压变压器原边各分接开关的选通信号，进而实现高压电动机工作电压的切换。

本实用新型的有益效果：

1.降压变压器可实现高压变换到中低压开关工作范围内的电压(如0.4KV、0.66KV、 1.14KV)，这样升压变压器的分接开关均工作在中低压侧，使其在选型和工作上比较方便、灵活和安全；

2.实时采集高压电动机运行功率因数，由功率因数确定电动机的工作电压，进而实现“所供即所需”的最佳节能效果；

3.升压变压器各组分接开关间逻辑控制上为互锁关系，这样能够使得电压档位切换过程更具有安全性，可避免变压器绕组间发生短路故障；