专利名称：多功能电气节能控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种节能装置。特别是一种多功能电气节能控制装置。
目前的节能器，基本都是以电容补偿为原理，没有电流反馈检测系统，所以也没有系统的自适应功能，更没有控制功能和两种工作状态的选择。并且，目前的节能器多数是以双向可控硅作为执行远见，采用外△接法，这样双向可控硅在耐大电流冲击上存在问题，系统的可靠性明显降低。
技术方案；本实用新型包括外壳，控制面板，补偿电容器，元件衬板，主控制板，可控硅移相触发模块板，单向可控硅板并联模块。如图1所示。其中，控制面板设在外壳内，包括显示仪表，功能选择开关，起运、停止开关。显示仪表包括主电源主回路的电压表、电流表、经可控硅调压后接在电机绕组上的电压表及主电源三相电压显示的转换开关；工作状态选择开关及显示装置，控制电机的启动和停止的开关。
补偿电容器设在外壳内。
元件衬板设在外壳内，包括空气断路器，检测电流器件，交流接触器和热继电器，电流测量器件。其中空气断路器的主开关接通主电源，并设有接通可控硅移相触发模块板，补偿电容器，控制电路及稳压电路电源的开关。检测电流器件设在主回路的导线上，并将检测得到的感应电压接到主控板，经整流、运算放大，并发出控制电动机电流的信号。热继电器分别与交流接触器和主电路连接。电流测量器件置于电路上，并与显示仪表相连。
主控制板设在外壳内，包括稳压电路，电流检测电路，电流控制电路，可控硅移相触发电路的电压控制信号。将控制电压信号连到可控硅移相触发模块板上。
可控硅移相触发模块板设在外壳内，包括移相变压器，可控硅移相触发模块。移相变压器将三相交流电源按三相交流正弦波相位送到可控硅移相触发模块。可控硅移相触发模块接受三相交流正弦波和主控制板的移相触发控制电压信号，经内部光电隔离电路输出二路控制信号对可控硅移相触发模块进行移相导通控制。
单向可控硅板反并联模块设在外壳内。单向可控硅板反并联模块接收到可控硅移相触发模块发出的二路控制信号，按照三项顺序相位相差120度轮流导通，全部接入到电机绕组中，将调压后的负载电流接到电动机，并将电机绕组的电压送到显示仪表。如图2，图3，图4，图5所示。
本实用新型的工作原理是；1，当本实用新型合闸通电，尚未起动时，直流稳压电路已经正常工作。无论功能选择开关处在那一种位置，负载上都没有电流通过。所以电流检测器件的输出端U1-1、U1-2在R01上没有电压值。因此经R12到集成运算放大器Ic的输入端、Ic的输出端、R14上均没有电压。集成光电隔离电路GD发光二极管不导通，使得GD光电三极管也截止，电源电压经R17、R16、D3到T2的基极则有一电压，使T2导通。T2导通后IT1得电，其常开触点闭合接通控制电路-1的正常工作回路，事先进入强电起动准备。这样既可避免了在起动过程中，起动电流过大对可控硅的冲击，又使得电动机一次进入起动程序。按动起动开关，使KM1、KM2同时得电接通主电源，电动机正常运转。起动过程结束后，负载上的电流达到稳定值，集成光电耦合器GD发光二极管导通，GD光电三极管也导通，此刻T2基极上的电位很低，T2截止，IT1的触点释放，电动机进入节能状态或正常工作状态运转。这是该本实用新型的独创，也是其他节能器所不具有的功能。
2，电动机正常运转时，在主控制板原理图中，电流检测器件输出U1-1、U1-2在1R1电阻上建立起一个交流电压，经过ZQ1桥式整流后，再经C09、C10滤波稳压后，在R01、W01上建立起一个稳定的直流电压。调整W01分出一个电压，经R32送到集成运算放大器Ic的输入端上，同时与稳压电压经R33、W3、R34送一个固定的电压到Ic的另一个输入端。在正常运行情况下Ic的输出端电压经R35、D7作用在稳压管D8上。由于D8是稳压二极管，所以在正常运行情况下，Ic输出端的电压不能导致D8击穿而导通。所以T1处于截止状态，没有信号输出，节能控制电路正常工作。
3，当检测到负载上的电流出现较大上升时(超过规定值时)，势必在W01上产生一个较高的电压值，这样在Ic的输出端就有一个较高的电位，经R35、D7作用在D8上，击穿D8使T1立即导通，电源作用在IT电子继电器上，IT继电器输出一个开关量信号，接通控制电路原理图中的虚线电路，使得KM2得电，其触点短接可控硅模块。该本实用新型立即转成强电正常工作状态，从而完成保护可控硅模块及元件，不会因为电流波动而损坏设备造成停产故障。
4，当检测负载上的电流出现较大下降(各方面的原因所致)时，已经影响机械设备的正常运转，这时R01上的正常电压也会下降到一个低电位，经R12送到集成运算放大器Ic的输入端，而集成运算放大器Ic的另一个输入端是经R18、W2、R19送出的正常稳压电压。这样在集成运算放大器Ic的输出端，就会有一个低电位经R14送到光电隔离电路GD的发光二极管，这个低电压不能使发光二极管导通，所以光电三极管也截止。而直流稳压电压经R17、R16、D3作用在T2的基极上，使得T2导通。电源电压经IT1到T2的集电极、发射极构成回路，电子继电器IT1吸合导通，输出一个开关量信号，接通控制电路-1的电子继电器开关回路，使用KM2线圈得电吸合。本实用新型由节能工作状态转换成正常工作状态，电动机进入正常运转，同样避免了由内在原因造成的停产事故。
以上第2条、第3条、第4条、称为自适应系统，也称为自动跟踪系统。是本实用新型的独创。
本实用新型有以下有益效果；1)、本实用新型有两种工作模式，其一，将功能选择开关转到节能工作状态，起动电路后，通过主控制板发出信号给可控硅移相触发器控制模块，再由触发器控制模块发出信号，触发可控硅MTC模块导通，驱使电动机正常运转。其二，将功能选择开关转到正常工作状态直接起动电动机运转。
2)、在节能工作状态下工作的电动机，由于电子元件或其他原因造成负载的电流过大，电流检测器件通过电路将信号送到主控制板，经过集成运算放大器和光电隔离放大电路的比较放大后，输出一个控制信号，将该信号转换成开关信号，直接起动强电电路，负载直接进入电网工作。切断有可能造成可控硅模块及触发模块损坏的工作状态。不致因电子元件的损坏而造成可能停产的事故。
当负载上过大的电流发生逆转平稳后，电流检测电路将信号送回主控制板的集成运算放大器和光电隔离电路，使整个电路恢复正常，释放强电电路，使负载重新进入节能控制状态。
3)、该本实用新型中将模块化的可控硅移相触发器电路和单相可控硅反并联模块有机结合起来。使得单向可控硅反并联模块可以在大功率电动机(45KW)上使用。其主要原因就在于可控硅移相触发器模块中采用了光电隔离电路，使得可控硅在开通和关断时，所产生的二次谐波被有效扼制。
4)、单向可控硅反并联模块的使用比用双向可控硅的可靠性有了很大的提高。尤其是在该本实用新型中采用了内△的接法，单向可控硅反并联模块在耐大电流冲击方面有了很好的改善。在主电路原理图中单相可控硅反并联模块(MTC)串联在电动机的绕组中，而流过MTC上的电流为相电流I(相)，其数值只是线电流I线的 ，使用单向可控硅反并联模块(MTC)，接在电动机内△上也应为首次。
5)、电流检测反馈技术的应用，使得用电器在电流波动较大的情况下也能正常工作，同时对可控硅模块(MTC)起到了保护作用，从而提高了本实用新型的可靠性能。
由于本实用新型除了以补偿电容器补偿外，还创新了检测电流反馈系统，增加了功能选择和功能自动切换的控制系统，节能控制装置采用内△接法，单项可控硅反向并联模块及可控硅移相触发模块有效地提高了元件耐大电流冲击的能力，提高了节能控制系统的可靠性。
图1为本实用新型的外形主视示意图。
图2为本实用新型图1的A-A示意图。
图3为本实用新型图2的B-B示意图。
图4为本实用新型控制电路原理图。
图5为本实用新型主电路原理示意图。
图6为本实用新型主控制板原理示意图。
图中；1-外壳，2-控制面板，3-显示仪表，4-功能选择开关，5-起运、停止开关，6-补偿电容器，7-空气断路器，8-电流检测器件，9-交流接触器及热继电器，10-元件衬板，11-主控制板，12-可控硅移相触发模块板，13-单向可控硅板并联模块，14-工作状态显示。
具体实施方式
以用于油田的采油机和以电动机为主要动力的机械设备、纺织机械设备多功能电气节能控制装置为例。根据电工学的理论，我们在电机进户电源处投入电力电容器进行补偿。根据电机功率的不同，所投入的补偿电容器容量也不一致。本实用新型投入的电容器可以使45KW、22KW电动机的功率因数提高到0.95或更高。另外在机械设计的时候都留有一定的保险系数，这个数一般都在10-15％左右。而本实用新型就是将这一潜力充分发挥出来以达到节能的目的。测量数据如下电动机型号Y180L-6功率22KW
电动机型号Y225M-6 功率45KM
如果按国家有关规定电网电压380V±10％的情况下电动机应该能正常运转，那么在节能工作状态下电压调整在350V，本实用新型节省电能可达18.6-23.5％，当电压调整在340V(电动机空载运行)该装置节省电能达到20.1-27.6％。
权利要求1，一种多功能电气节能控制装置，包括外壳，控制面板，补偿电容器，元件衬板，主控制板，可控硅移相触发模块板，单向可控硅板并联模块，其特征在于控制面板包括显示仪表，功能选择开关，起运、停止开关；显示仪表包括主电源主回路的电压表、电流表、经可控硅调压后接在电机绕组上的电压表及主电源三相电压显示的转换开关；工作状态选择开关及显示装置，控制电机的启动和停止的开关；元件衬板包括空气断路器，检测电流器件，交流接触器和热继电器，电流测量器件；其中空气断路器的主开关接通主电源，并设有接通可控硅移相触发模块板，补偿电容器，控制电路及稳压电路电源的开关；检测电流器件设在主回路的导线上，并将检测得到的感应电压接到主控板，经整流、运算放大，并发出控制电动机电流的信号；热继电器分别与交流接触器和主电路连接；电流测量器件置于电路上，并与显示仪表相连；主控制板包括稳压电路，电流检测电路，电流控制电路，可控硅移相触发电路，的电压控制信号；将控制电压信号连到可控硅移相触发模块板上；可控硅移相触发模块板包括移相变压器，可控硅移相触发模块；移相变压器将三相交流电源按三相交流正弦波相位送到控硅移相触发模块板上；可控硅移相触发模块板包括移相变压器，可控硅移相触发模块；移相变压器将三相交流电源按三相交流正弦波相位送到可控硅移相触发模块；可控硅移相触发模块接受三相交流正弦波和主控制板的移相触发控制电压信号，经内部光电隔离电路输出二路控制信号对可控硅移相触发模块进行移相导通控制；单向可控硅板反并联模块接收到可控硅移相触发模块发出的二路控制信号，按照三项顺序相位相差120度轮流导通，全部接入到电机绕组中，将调压后的负载电流接到电动机，并将电机绕组的电压送到显示仪表。
专利摘要一种多功能电气节能控制装置。涉及一种节能装置。它是一种适用于交流电压感性负载，阻性负载，并且还适用直流电压负载的多功能电气节能控制装置。包括外壳，控制面板，补偿电容器，元件衬板10，主控制板11，可控硅移相触发模块板12，单向可控硅板并联模块13，本实用新型除了以补偿电容器补偿外，还创新了检测电流反馈系统，增加了功能选择和功能自动切换的控制系统，节能控制装置采用内△接法，单向可控硅反向并联模块13及可控硅移相触发模块12有效地提高了元件耐大电流冲击的能力，提高了节能控制系统的可靠。
文档编号H02M5/02GK2527030SQ0127828
公开日2002年12月18日 申请日期2001年12月30日 优先权日2001年12月30日
发明者吕兰敏, 刘本生 申请人:吕兰敏, 刘本生