[其他]交流感应电动机节电器

说明书

本实用新型与交流感应电动机的控制装置及节电技术有关。

交流感应电动机，亦称异步电动机，轻载或空载时效率和功率因数都很低，这时适当降低供电电压可以提高其效率和功率因素。一九七七年美国专利局公布了美国马歇尔航天中心工程师诺勒发明的专利（专利号4052648）利用控制晶闸管的点火角给交流感应电动机适当的供电电压，提高了轻载和空载时的效率和功率因数，以后这项技术得到了发展。但改变晶闸管的点火角产生了谐波，使这种电动机在轻载或空载运行时离其最高效率和功率因数还有一定距离；大量使用这种装置，如不附加其他设备，会造成电网波型畸变；主回路成本较高。

本实用新型的目的就是要制造出用于交流感应电动机的高效率、成本低、无公害的节电器。

交流感应电动机在额定电压和额定负载附近运行时其效率和功率因数达到最高，其实质是这时电动机在“最佳差转率”下运行，电能能最有效地转化为机械能。由于电动机的转子和所带的负载总有一定惯性，如果运行中的电动机在短时内与交流电源断开，在这段时间内它的转速变化是小的。一个中小功率，三相4极鼠笼异步电动机，在负载率为20％时，断开交流电源两周期，用50Hz电源时是0.04秒，在不考虑负载惯性条件下计算，其差转率仅增加不超过0.005。而中小功率异步电动机的差转率在额定值上波动±0.005，其效率和功率因数仍接近最高值。通过计算可以确定某种异步电动机较佳差转率的上、下限值，设计一种装置，在上限值时电动机接通交流电源，在下限值时断开，进行二位控制，为此电动机可在最佳或较佳差转率下运行，由于接通和断开时附加损失是小的，所以这种控制可使电动机从零到满载时其效率和功率因数都能达到或接近最高。这种节电控制器的控制原理参见附图1。这种控制可以使用交流电源的整周期，不会带来电网波型畸变问题。如果功率开关，即附图1的可控开关②，采用晶闸管，则同样功率的电动机可用电流小一些的元件，这里是与现有技术中晶闸管电压控制型异步电动机节电器比较的。如果用于用量最多的三相异步电动机，则可以用三组一个二极管与一个晶闸管反並开关代替三组两只反並晶闸管开关或三只双向晶闸管；如果本发明功率开关采用双向晶闸管则只需两只。

根据上述理由，利用本实用新型制造的交流感应电动机节电器，节电效果好，尤其是在较轻负载和空载时；成本低，特别是使用功率开关的主回路；无造成电网电压波型畸变的公害。

附图说明：

附图1是交流感应电动机节电器方框图，①是交流电源，②是可控开关，③是交流感应电动机，④是差转率检测器，⑤是二位控制器，④、⑤合称控制器。

附图2是最佳实施方案的主回路及触发电路图，①、②、③为三相交流电源，④为交流感应电动机，⑤为控制信号输入端。

附图3是最佳实施方案的控制器部份电路图，①和②为测量电动机电流的互感器输入端，G代表三极管，D代表二极管，W代表稳压二极管。

为了使本节电器能发挥最好的效果，下面提供最佳实施方案，及解决一些技术问题的办法。

先叙述主回路及触发电路，见附图2，触发电路属本发明控制器的一部分。附图2是用于三相电动机，主回路用二极管与晶闸管反並作为功率开关，这里三只晶闸管工作在正向，采用一个脉冲源和一个脉冲变压器去同时解决三只晶闸管的触发问题。这个触发电路产生的是脉冲列，脉冲列每第一个脉冲之间相隔是120°±5°，脉冲列长约30°，脉冲列的第一个脉冲落后每相电压负向过零点约20°，这样的触发电路所耗平均功率小，线路简单，同时这种电路还具有电动机起动时自动降压的功能，因为这种触发电路对每相的正半周来说都有两列相隔约120°的脉冲列，第一列能保证电动机在额定转速附近运行时，电流过零后得到可靠的触发。而电动机起动时功率因数很低，第一列不能触发晶闸管，而由第二列脉冲触发，起降压作用。触发脉冲列若改为单脉冲也可以工作，可靠性要差些。附图2所用的电压同步信号是通过三个接成星形电路的电阻分压器直接接到三相电源上取得到，而实现上述功能，是依靠二极管的与门或门去控制多谐振荡器，（5）为控制信号输入，高电平时电动机接通。