[发明专利]感应电动机节能控制器

说明书

本发明是一种电动机节能控制器，特别适用于感应电动机节省电能。

在电动机运行过程中，空载或轻载运行时电动机效率低，是浪费电能的一个主要因素。因此，各种节能控制器应运而生。目前使用的有功率因数控制器，在电动机空载或轻载运行时加装该控制器后，节能效果明显，但是在负载大于40～50%以后，节能效果就不明显，甚至反而浪费了电能。另一种方法是美国专利US4482852提出的转差率控制法。它是根据感应电动机负载变化引起其转差率变化，转差率变化又引起电动机各绕组上线电流和电源控制装置端电压变化的原理，取出这个变化的电流和电压信号经处理后，对电动机电源实施控制。以上两种节能控制器都是取电信号作为控制信号，控制装置比较复杂。

本发明提出一种用光电变换法的节能控制器，是利用光电变换法取出电动机转差率作为控制信号。这种节能控制器能够随时检测电动机运行中的负载微小变化，自动改变电动机的输入电压，既能保证电动机在额定负载下全速运行，又能保证电动机在空载或轻载时也在高效率下运行，使消耗的电能减少到最低限度。

本控制器的节能原理是根据感应电动机运行时的重要特性参数转差率S来考虑的，转差率与转速的关系式如下：

S = (n₁-n)/(n₁)

式中n₁为定子磁场转速，n为转子转速。如果n＝n₁，则S＝O，即转子转速与定子磁场转速相同，转子相对定子磁场是静止的。只有 n＜n₁时，S＞O，转子和定子磁场间才有相对运动，这时转子才有电流，並产生力矩使电动机转动。同时由于转子有电流，定子受感应也必须从电网上吸取相应的电流，以保证电动机正常运行。

当感应电动机的外加电源电压保持不变时，其转差率S只随输出电磁转矩变化而变化。当0＜S≤0.1时，转差率S随着电磁转矩增大而增大，即在转差率S很小时它随着电磁转矩成正比的增加;当电磁转矩不变时，电动机的供电电压与转差率S成反比变化，即电源电压升高，转差率S就变小;电源电压降低，转差率S就增大。如果电动机空载而其供电电压在100%时，转差率S很小，电动机工作效率低。这时若降低电动机供电电压，转差率S会增大，电压降低到使转差率S处于最佳区域时，改善电动机的工作效率。本发明就是基于上述原理，通过光电变换装置取出电动机转子旋转周期信号，控制双向可控硅，以调整电动机供电电压，使电动机在空载至满载范围内工作时转差率S始终处于最佳区域内，这样就能保证电动机始终在高效率下运行，达到节能目的。

本发明所用的光电变换装置如图3所示，包括红外发光器件、反光器件、光接收器件三个部分组成。

本发明所取的控制信号是电动机转子旋转周期信号，因此控制装置线路简单，可以适时调节，节能效率高。

本发明的附图有四个：

图1：感应电动机节能控制器方块图。本控制器由光电变换装置〔28〕、检测及数码信号输出装置〔30〕、RC移相触发装置〔26〕和可控硅调压装置〔27〕四部分组成。

图2：感应电动机节能控制器电原理图。

图3：光电变换装置示意图。

图4：电动机启动装置电原理图。

以下将结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

实施例一：