[发明专利]交流截波节能方法及其装置

说明书

本发明涉及一种恒定负载的交流载波节能新方法和装置，尤其涉及用于恒矩匀速场合中电动机的交流截波节能方法及其装置。

据统计，在我国电网的总负载中，电动机约占总动力负载的85％左右，可见电动机所消耗的电能占全国总发电量的比例是很大的，其中中小型电动机的耗电量就占我国发电量的65％左右。因此，提高能源的利用率，降低损耗电动机节能是个重要方面。

一个时期以来，包括我国在内的不少国家都在开展电动机节能方法和节能装置的研究，并取得了很大进展。已经研制出了一些实用的节能装置，附加在不同工况条件下的电动机上，使电动机运行于较高的效率，以节约电能。这些装置采用的方法及其装置大致分三类：1、调节电压，以降低在轻负载时电动机损耗。如可控硅调压控制。比较典型的装置有美国航天航空管理局研制的“功率因数控制器”(美国专利4052648)，它能自动检测电动机的电压和电流，并产生一个与相位角成反比的电压，再与对应所需相位角的基准电压比较，产生一个偏差电压。经修正后，去触发三端双可控硅以调节电动机端电压，从而获得节能效果。武汉水运工程学院专利88205316.7“异步电动机节能控制器”公开了类似于美国专利“功率因数控制器”。2、调节转速，以适应负载的变化，并降低电动机损耗。如变频调速、调压调速、电磁调速、可控硅串级调速、变极调速等等。美国Exxon石油公司研制的“交流合成器”，实际上就是一套变频调速装置，采用脉宽调制型逆变器，并用微处理机控制，使电动机的转速随负载的变化而变化，就可节省大量电能。3、无功功率补偿。如功率因数补偿电容器，既使在电动机轻负载和功率因数明显下降的情况下，仍然得到补偿而获得较高的功率因数。但因电容器是个易出故障的部件，所以这个措施很少被单机采纳，通常在工厂的配电站集中使用。

以上按调压、调速和无功功率补偿三种方法来实现节能，是现在普遍采用的工作方式，实际运用有一定的节能效果，但在不同程度上装置比较复杂、成本较高，推广中有一定的局限性。

本发明的任务是提供一种新的节能方法以及装置，能使恒定负载以及恒矩匀速场合的电动机节电。这种方法完全不同上述三种节能方法，而且装置结构简单、运行稳定、节能效果显著。

本发明的任务是以下方式完成的。由于村发明包括一种交流截波节能方法以及实现这一方法的装置，因此将分两部分加以说明。

交流截波节能方法，它是根据电动系统的飞轮效应和负载惯性原理，把电动机的供电时间分成与电网电源频率相同的同步时间，并以此时间片为控制基数，对电动机采用间断供电，从而获得节能效果。

交流截波节能装置，它是实现上述方法的多种电路构成的节能装置。控制信号可以由系统的电源输入频率来完成，调节并选择合闸瞬间电压大小和接入相位角，以利用三端双向可控制电路来达到比较明显的节能效果。

由于本发明是一种新的节能方法，按其方法构成的节能装置，节能效果比较显著，据实测结果计算，在额定负载的情况下，节电在10％以上。

现将本发明的节能方法及其装置结合实施例和附图详细描述如下。

为了提高负载以及电动机效率以获得最大的节能效果，本发明的节能方法主要用于交流恒定负载以及恒矩匀速场合下的电动机，采用交流截波节能方法，其步骤是：将交流负载以及电动机的供电时间分成与其电网的正弦交流电源频率相同的同步时间片tj，并以此时间片tj为控制基数，采用通电周期ΔT₁与断电周期ΔT₂的往复顺序形式，对负载以及电动机进行周期性间断供电控制。

按照本发明可以构造出实现交流截波节能的这一方法的多种电路。在实施例中，控制信号可以由系统的电源输入频率来生成，调节并选择合闸瞬间电压大小和接入相位角。所以，本发明可以直接利用三端双向可控硅控制电路来实现而无需附加任何微机处理部件，结构简单，操作方便，负载运行稳定，并且节能效果明显。

图1为按照本发明工作的一个交流恒定负载以及恒矩匀速场合电动机的运行状态图线。

图2为本发明的交流截波节能装置的控制电路方框图。

图3为本发明的时间基数控制电路的原理框图。

图4为本发明的时间基数控制电路部分的三个典型电路原理图：a.为显示电路。b.为选能电路。c.为时控电路与供电开关电路。

图5为本发明的交流截波节能装置的整机电路原理图。