專利名稱：一種電機節(jié)能方法及其專用裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電機節(jié)能方法及其專用裝置，屬于電機用電子節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，電機消耗了大量的電能。為了降低電機的耗能量，人們通常采取電機起動延時或者調(diào)整電機的輸入功率因數(shù)等方法。采用這些方法的節(jié)能裝置，通常由延時控制電路、轉(zhuǎn)換控制電路、自搭橋式程序控制電路組成，其特點是自搭橋式程序控制電路由多組繼電器和按鈕開關(guān)連接而成。原理是利用電流導(dǎo)通快與繼電器釋放慢的時間差，實現(xiàn)繼電器的觸點為其動作(吸合)提供電源供電通路，繼電器吸合后自身的常閉觸點自保持，常閉觸點分斷，使繼電器脫離原供電回路，起隔離作用。該發(fā)明由于是采用多組繼電器作為電機起動時的延時控制元件，繼電器是一種易損壞或失靈的電子元件，因此極易造成電機不能正常起動和運行，如是三相電機，當電機運行不正常時還會沖擊電網(wǎng)，還可能因為繼電器的接觸點粘連造成電機被燒毀。
技術(shù)內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了提供一種電機節(jié)能方法及其專用裝置，使各種交流電機有規(guī)律地自動通/斷電，利用慣性保持電機負載轉(zhuǎn)速恒定，從而節(jié)約電能。
本發(fā)明的目的可以通過采取如下措施達到一種電機節(jié)能方法，其特點是在電機電源輸入回路中接入一個控制裝置，有規(guī)律地接通或切斷電源，利用轉(zhuǎn)動中負載的慣性，保持電機轉(zhuǎn)速基本恒定，達到節(jié)約電能的目的。
一種如前所述電機節(jié)能方法的專用裝置，其結(jié)構(gòu)特點是由脈沖信號電路、光電控制電路和電源電路連接而成，脈沖信號電路的輸入端連接電源電路的輸出端、輸出端連接光電控制電路的控制輸入端，光電控制電路的控制端信號輸出端串聯(lián)在電機的正電源輸入端；脈沖信號電路自動產(chǎn)生寬度和頻率可調(diào)的脈沖信號并輸送到光電控制電路的控制端，通過控制光電控制電路的導(dǎo)通/斷開控制電機電源的通電/斷電。
本發(fā)明的目的還可以通過采取如下措施達到脈沖信號電路由脈沖芯片IC4、可調(diào)電阻RP1、電阻R1～R3和電容C4連接而成，其中RP1、R1和C4構(gòu)成RC振蕩回路連接于IC4的振蕩輸入端，R2、R3各有一端分別連接在IC4的一個輸出端、另一端連接成短接點；光電控制電路由光電耦合芯片IC、可控硅SCR、可調(diào)電阻RP、R、C連接而成，其中IC的輸入端連接前述R2、R3的短接點，IC的輸出端連接SCR的控制輸入端，SCR串聯(lián)在交流電機的電源回路中，R、C串聯(lián)并跨接在SCR的兩端；電源電路由變壓器L、橋式整流電路VD、電容C1～C3、12V直流穩(wěn)壓芯片IC5連接而成。
脈沖信號電路1由脈沖芯片IC4、可調(diào)電阻RP1、電阻R1～R3和電容C4連接而成，其中RP1、R1和C4構(gòu)成RC振蕩回路連接于IC4的振蕩輸入端，R2、R3各有一端分別連接在IC4的一個輸出端、另一端連接成短接點；光電控制電路2由光電耦合芯片IC1～IC3、可控硅SCR1～SCR3、可調(diào)電阻RP1～RP3、R4～R9、C5～C7連接而成，其中IC1～IC3的輸入端連接前述R2、R3的短接點，IC1～IC3的輸出端分別連接SCR1～SCR3的控制輸入端，SCR1～SCR3分別串聯(lián)在三相交流電機的電源回路中，R7、C5串聯(lián)并跨接在SCR1的兩端，R8、C6串聯(lián)并跨接在SCR2的兩端，R9、C7串聯(lián)并跨接在SCR3的兩端；電源電路由變壓器L、橋式整流電路VD、電容C1～C3、12V直流穩(wěn)壓芯片IC5連接而成。
本發(fā)明具有如下突出優(yōu)點1.由于是利用電機負載的慣性，在電機電源回路斷開的瞬間，負載的運轉(zhuǎn)速度還可維持一段時間不變，因此，在該段時間內(nèi)可以完全斷開輸入電源。只要根據(jù)電機負載慣性大小調(diào)整好電源的通/斷時間比例及通/斷頻率，就連續(xù)地有規(guī)律地將電機的電源在通/斷之間轉(zhuǎn)換，在斷電的條件下電機是不消耗能量的；本發(fā)明中，由于雙向可控硅串聯(lián)在電機的電源輸入端，電源電路的接通時間為斷開時間的三倍至四倍，由于電機負載的慣性作用，因此負載電機轉(zhuǎn)速維持恒定不變。一方面滿足負載電機正常運轉(zhuǎn)的需要，另一方面能有效節(jié)約能源，一舉兩得。
2.由于脈沖信號電路和光電控制電路主要由IC芯片及其外圍的電阻、電容連接而成，沒有易損壞的繼電器、按鈕開關(guān)等元件，因此，可實現(xiàn)無級調(diào)節(jié)，可方便地任意調(diào)節(jié)光電控制電路的通/斷電時間比，具有電路結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、安全可靠、調(diào)整方便、成本低廉便于普及推廣等優(yōu)點，廣泛適用于各種類型的電機，而且節(jié)能效果好。
3.當電機負載較大時，其慣性較大，可適當提高脈沖信號的通/斷頻率，反之，當成當電機負載較小時，其慣性較小，可適當降低脈沖信號的通/斷頻率。
圖面說明下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細描述

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是本發(fā)明實施例1的電氣原理圖。
圖3是圖1中IC4的輸出端a、b、Q三點脈沖波形圖。
圖4是本發(fā)明實施例2的電氣原理圖。
優(yōu)選實施例圖1、圖2和圖3構(gòu)成本發(fā)明的實施例1。從圖1可知，本發(fā)明由脈沖信號電路1、光電控制電路2和電源電路3連接而成，脈沖信號電路1的輸入端連接整流濾波路3的輸出端、輸出端連接光電控制電路2的控制輸入端，光電控制電路2的控制端信號輸出端串聯(lián)在電機M的正電源輸入端。
從圖2可知，本實施例控制的是三相交流電機M，其中脈沖信號電路1由脈沖芯片IC4、可調(diào)電阻RP1、電阻R1～R3和電容C4連接而成，其中RP1、R1和C4構(gòu)成RC振蕩回路連接于IC4的振蕩輸入端，R2、R3各有一端分別連接在IC4的一個輸出端、另一端連接成短接點；光電控制電路2由光電耦合芯片IC1～IC3、可控硅SCR1～SCR3、可調(diào)電阻RP1～RP3、R4～R9、C5～C7連接而成，其中IC1～IC3的輸入端連接前述R2、R3的短接點，IC1～IC3的輸出端分別連接SCR1～SCR3的控制輸入端，SCR1～SCR3分別串聯(lián)在交流電機的電源回路中，R7、C5串聯(lián)并跨接在SCR1的兩端，R8、C6串聯(lián)并跨接在SCR2的兩端，R9、C7串聯(lián)并跨接在SCR3的兩端；電源電路3由變壓器L、橋式整流電路VD、電容C1～C3、12V/直流穩(wěn)壓芯片IC5連接而成。本實施例各元器件的參數(shù)如下表1～表3。
表1

表2

表3

本發(fā)明的工作原理如下眾所周知，轉(zhuǎn)動中的電機，當突然斷開電源時，由于慣性的作用，電機轉(zhuǎn)軸還會持續(xù)轉(zhuǎn)動相當一段時間T。一般來說，時間T的長或短視電機負載的大小而定。如果在斷電后電機轉(zhuǎn)速未明顯減弱的瞬間又接通電源，就能基本保持電機及與其轉(zhuǎn)軸連接的負載原有的轉(zhuǎn)速不變。
電源電路3的工作原理變壓器L將交流電(220V或380V)變換為12V的交流電，經(jīng)D1～D4組成的橋式整流電路整流后，變成為全波脈沖直流電壓，再經(jīng)過電容C1波后形成為較為平滑的直流電壓，該直流電壓經(jīng)穩(wěn)壓IC5穩(wěn)壓后形成穩(wěn)定的12V直流電。C2、C3可防止及消除可能產(chǎn)生的高頻寄生振蕩源。
脈沖信號電路1的工作原理脈沖信號電路1由脈沖芯片IC4及其外圍的RC振蕩網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，IC4的輸出端可輸出(a)、(b)兩個不同寬度的時鐘信號，其中13號腳輸出的時鐘脈沖(a)是振蕩頻率F，第10號腳輸出的時鐘脈沖(b)是振蕩頻率F的二分之一。振蕩頻率F由與1、2、3號腳連接的RC振蕩網(wǎng)絡(luò)決定，調(diào)節(jié)可調(diào)電阻RP1可以調(diào)整振蕩頻率F。由于IC4的內(nèi)部結(jié)構(gòu)配合外圍振蕩網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系，第13號腳輸出脈沖的通電時間T＝2.2(RP1+R3)*C4，通過調(diào)節(jié)RP1或改變R3的阻值或電容C4的電容量可以改變T，第10號腳的導(dǎo)通時間為第13號腳的導(dǎo)通時間的兩倍。實際應(yīng)用中將13號腳和第10號腳短路(如圖1中的Q點)，由于第10號腳的導(dǎo)通時間為第13號腳的導(dǎo)通時間的兩倍，因此，Q點的輸出脈沖的時間為第13號腳的導(dǎo)通時間T的三倍，從而IC4的輸出端的通/斷時間之比為3∶1。本實施例中，通過調(diào)整RP1將Q點的通電時間調(diào)節(jié)為0.75秒，即其斷電時間為0.25秒，其周期為1秒，也就是說在1秒時間內(nèi)Q點通/斷電一次。
光電控制電路2的工作原理從Q點輸出的脈沖控制信號通過光電耦合芯片IC1、IC2、IC3分別控制雙向可控制硅SCR1、SCR2、SCR3的控制端，從而使可控制硅SCR1、SCR2、SCR3在1秒鐘內(nèi)導(dǎo)通和截止一次，導(dǎo)通的時間為截止的時間的三倍。由于可控制硅SCR1、SCR2、SCR3串聯(lián)在電機的電源回路上，因此，電機在1秒鐘內(nèi)導(dǎo)通和截止一次，導(dǎo)通的時間為截止的時間的三倍。只要根據(jù)電機負載大小，調(diào)節(jié)可控制硅SCR1、SCR2、SCR3導(dǎo)通/截止的時間比例及通/斷頻率，就可以保持電機的轉(zhuǎn)速基本保持恒定，達到節(jié)能的目的。圖2中，可控制硅SCR1、SCR2、SCR3兩端分別并聯(lián)的電阻R7、電容C5組合、電阻R8、電容C6組合、電阻R9、電容C7組合，構(gòu)成過壓保護及阻容吸收回路，能有效保護與之連接的可控硅被擊穿。
圖1、圖3、圖4構(gòu)成本發(fā)明的實施例2。從圖4可知本實施例的特點是電路結(jié)構(gòu)為單相交流電機結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種電機節(jié)能方法，其特征是在電機電源輸入回路中接入一個控制裝置，有規(guī)律地接通或切斷電源，利用轉(zhuǎn)動中負載的慣性，保持電機轉(zhuǎn)速基本恒定，達到節(jié)約電能的目的。
2.如權(quán)利要求1所述電機節(jié)能方法的專用裝置，其特征是由脈沖信號電路(1)、光電控制電路(2)和整流濾波電路(3)連接而成，脈沖信號電路(1)的輸入端連接整流濾波路(3)的輸出端、輸出端連接光電控制電路(2)的控制輸入端，光電控制電路(2)的控制端信號輸出端串聯(lián)在電機的正電源輸入端；脈沖信號電路(1)自動產(chǎn)生寬度及頻率可調(diào)的脈沖信號并輸送到光電控制電路(2)的控制端，通過控制光電控制電路(2)的導(dǎo)通/斷開控制電機電源的通電/斷電。
3.如權(quán)利要求2所述電機節(jié)能方法的專用裝置，其特征是脈沖信號電路(1)由脈沖芯片IC4、可調(diào)電阻RP1、電阻R1～R3和電容C4連接而成，其中RP1、R1和C4構(gòu)成RC振蕩回路連接于IC4的振蕩輸入端，R2、R3各有一端分別連接在IC4的一個輸出端、另一端連接成短接點；光電控制電路(2)由光電耦合芯片IC、可控硅SCR、可調(diào)電阻RP、R、C連接而成，其中IC的輸入端連接前述R2、R3的短接點，IC的輸出端連接SCR的控制輸入端，SCR串聯(lián)在交流電機的電源回路中，R、C串聯(lián)并跨接在SCR的兩端；電源電路(3)由變壓器L、橋式整流電路VD、電容C1～C3、12V直流穩(wěn)壓芯片IC5連接而成。
4.如權(quán)利要求2所述電機節(jié)能方法的專用裝置，其特征是脈沖信號電路(1)由脈沖芯片IC4、可調(diào)電阻RP1、電阻R1～R3和電容C4連接而成，其中RP1、R1和C4構(gòu)成RC振蕩回路連接于IC4的振蕩輸入端，R2、R3各有一端分別連接在IC4的一個輸出端、另一端連接成短接點；光電控制電路(2)由光電耦合芯片IC1～IC3、可控硅SCR1～SCR3、可調(diào)電阻RP1～RP3、R4～R9、C5～C7連接而成，其中IC1～IC3的輸入端連接前述R2、R3的短接點，IC1～IC3的輸出端分別連接SCR1～SCR3的控制輸入端，SCR1～SCR3分別串聯(lián)在三相交流電機的電源回路中，R7、C5串聯(lián)并跨接在SCR1的兩端，R8、C6串聯(lián)并跨接在SCR2的兩端，R9、C7串聯(lián)并跨接在SCR3的兩端；電源電路(3)由變壓器L、橋式整流電路VD、電容C1～C3、12V直流穩(wěn)壓芯片IC5連接而成。
全文摘要
本發(fā)明涉及電機節(jié)能方法及專用裝置,其特點是:在電機電源輸入回路中接入一個控制裝置,有規(guī)律地接通或切斷電源,利用轉(zhuǎn)動中負載的慣性,保持電機轉(zhuǎn)速基本恒定,達到節(jié)約電能的目的。所述專用裝置的結(jié)構(gòu)特點是:由脈沖信號電路1、光電控制電路2和整流濾波電路3連接而成,脈沖信號電路1的輸入端連接整流濾波路3的輸出端、輸出端連接光電控制電路2的控制輸入端,光電控制電路2的控制端信號輸出端串聯(lián)在電機的正電源輸入端;脈沖信號電路1自動產(chǎn)生寬度和頻率可調(diào)的脈沖信號并輸送到光電控制電路2的控制端,通過光電控制電路2控制電機電源的通電/斷電。本發(fā)明具有電路結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠、便于普及推廣等優(yōu)點,廣泛適用于各種類型的電機。
文檔編號H02P7/00GK1373554SQ0211506
公開日2002年10月9日 申請日期2002年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月11日
發(fā)明者黃國意 申請人:黃國意