智能節電電機控制櫃的製作方法
2023-07-10 11:21:46
專利名稱：智能節電電機控制櫃的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種三相異步電動機的節電控制櫃，是集軟起動、過載過流保護、缺相保護、高效節電為一體的智能化產品，屬電工技術領域。
背景技術：
在全球能源日趨緊張的今天，節能已成為當前一項極為緊迫的任務。電能是社會發展的重要能源之一，隨著電能供需矛盾的日益突出，如何節電也已被越來越多的人關注。
電機是電能的主要終端負載設備，佔電網總負載70％以上，而大部分電機的工作時使用電能的效率低，消耗了大量的電能。電機的傳統控制方式，都沒有節電效果，如繞組串電阻起動、星三角起動、自耦減壓起動等起動方式。這些控制方式產生的起動電流和轉矩很大，會對電網產生衝擊，且對電動機及其負載機械設備的運行帶來不利影響，減短電動機及其負載機械設備的使用壽命。容量較大的電動機，對電網和電動機及其負載機械設備產生的危害更為嚴重。目前，市場上常見的節電產品是變頻節電器，它是通過改變電機工作頻率和電壓來改變電機轉速的一種節電設備，但在一些對電機轉速要求嚴格的設備中，變頻節電器就不適用。
發明內容
為了克服傳統控制櫃的缺陷及變頻器的局限性，進一步提高電動機的節電效率，本實用新型提供的一種節電電機控制櫃，該節電櫃是一種立體櫃式結構，由主電路、控制箱、散熱系統三部分組成。主電路由空氣斷路器、交流接觸器、熔斷器、可控矽模塊、接線端子組成；控制電路由電流互感器、控制線路板及顯示電路組成；散熱系統包括可控矽散熱、控制箱散熱及整個節電櫃的散熱。
本實用新型的技術方案三相電源進入節電控制櫃，首先是從可控矽提取三相電流、電壓、相位差等信號，信號通過光電耦合器進入比較器對這三者進行比較，以判斷是否有缺相、過流、過載等情況，同時比較後的信號進入鎖存器和單片機，由單片機對這些信號進行分析比較。當檢測到有上述過流、缺相等情況，單片機就會發出封鎖可控矽脈衝的信號，可控矽就不會導通，電機停止工作，起到保護電機的作用，同時單片機輸出故障信號到顯示電路，在節電櫃的面板上顯示相應的故障。如果沒有檢測到上述情況，單片機輸出一個與負載相匹配的最佳信號，信號經功率放大後通過光電耦合器件傳輸給可控矽，由可控矽的導通角來控制電機運行。
在不改變電動機的轉速情況下，動態調整電機的輸入功率是電機節電控制櫃的核心技術，單片機通過對電動機的電壓、電流、相位差等信號取樣，進行實時計算、比較，使輸出功率與負載達到最佳匹配值，電機運行在最佳經濟當量，從而達到節電的目的。
本實用新型節電櫃的控制方式採用單片機智能化控制，單片機及其外圍電路組成控制電路，單片機的程序採用智能化模擬量的軟體編程設計，硬體電路運用了CPLD陣列電路固化技術，這些技術的運用實現了電動機的軟起動，其起動電流約為額定電流的1.5倍，克服了傳統控制方式起動電流大的問題，傳統控制方式起動電流約為額定電流的5-7倍。
本實用新型節電櫃融合了智能化模擬量的軟體編程設計、CPLD硬體陣列電路、PTC過流過載保護、高穩定性抗幹擾模塊化微型電源以及超導熱管用於可控矽模塊的散熱等技術。本實用新型產品的有益效果是結構簡單，操作方便，對電網的衝擊小，延長電動機及相關設備的使用壽命，具有良好的節電效果。
附圖1為本實用新型節電櫃工作原理框圖；附圖2為本實用新型節電櫃正視圖；附圖3為本實用新型節電櫃後視圖；附圖4為本實用新型節電櫃的控制櫃的原理圖；附圖5為本實用新型節電櫃的單片機控制圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明附圖所示它包括控制箱21，航空插座22，斷路器23，熔斷器24，接線端子排25，交流接觸器26，風扇27、28，交流互感器29，可控矽模塊30。外部三相電源通過右邊的接線端子進入節電櫃，A、B、C三相電分別接到斷路器23的1、3、5端子上，從斷路器23的2、4、6端子上引出兩路線，一路線通過反並聯可控矽模塊MTC接到熔斷器24上；另一路線接到交流接觸器26的1、3、5端子上，交流接觸器的2、4、6端子與熔斷器24相連接，也就是交流接觸器和可控矽模塊並聯在一起，熔斷器的另一端與接線端子排25連接，這樣就構成了本實用新型的主電路。
如附圖5所示反並聯可控矽模塊MTC通過航空插座22與89C51單片機的I1、I2、I3，V1、V2、V3取樣信號端相連接，89C51單片機的18、19、20管腳分別與晶振、電容連接構成整個控制電路的時序電路；管腳1、2、3、4與調節器相連，根據不同需要來調節啟動時間；管腳5-9、11、12、13、17、21、22、32-36與高集成化可編程CPLD連接以及外圍的電阻和二極體構成信號轉換電路；管腳32-39與LM374器件、LED16一起組成節電櫃的顯示電路。外部取樣信號V1、V2、V3、I1、I2、I3通過電阻分別和LM339比較器、1413鎖存器相連，它們通過電阻、二極體和CPLD連接在一起構成節電櫃的控制電路。
節電櫃的散熱系統由附圖2所示的控制箱散熱風扇、頂部的風扇和附圖3所示的可控矽散熱風扇組成。
把電機的六個接線端子分別接到控制柜上，接通三相電源即可實現電機控制櫃的功能。
權利要求1.一種智能節電電機控制櫃，由主電路、控制箱、散熱系統三部分組成，其特徵在於主電路由空氣斷路器、交流接觸器、熔斷器、可控矽模塊、接線端子組成；控制電路由電流互感器、控制線路板及顯示電路組成；散熱系統包括可控矽散熱、控制箱散熱。
2.如權利要求1所述的智能節電電機控制櫃，其特徵在於包括控制箱(21)，航空插座(22)，斷路器(23)，熔斷器(24)，接線端子排(25)，交流接觸器(26)，風扇(27、28)，交流互感器(29)，可控矽模塊(30)，外部三相電源通過接線端子分別接到斷路器(23)的1、3、5端子上，從斷路器(23)的2、4、6端子上引出兩路線，一路線通過反並聯可控矽模塊(30)接到熔斷器(24)上；另一路線接到交流接觸器(26)的1、3、5端子上，交流接觸器(26)的2、4、6端子與熔斷器(24)相連接，交流接觸器(26)和可控矽模塊(30)並聯在一起，熔斷器的另一端與接線端子排(25)連接，反並聯可控矽模塊(30)通過航空插座(22)與89C51單片機的I1、I2、I3，V1、V2、V3取樣信號端相連接，89C51單片機的18、19、20管腳分別與晶振、電容連接構成整個控制電路的時序電路；管腳1、2、3、4與調節器相連，根據不同需要來調節啟動時間；管腳5-9、11、12、13、17、21、22、32-36與高集成化可編程CPLD連接以及外圍的電阻和二極體構成信號轉換電路；管腳32-39與LM374器件、LED16一起組成節電櫃的顯示電路，外部取樣信號V1、V2、V3、I1、I2、I3通過電阻分別和LM339比較器、1413鎖存器相連，它們通過電阻、二極體和CPLD連接在一起構成節電櫃的控制電路。
專利摘要一種智能節電電機控制櫃，由主電路、控制箱、散熱系統三部分組成，其特徵在於主電路由空氣斷路器、交流接觸器、熔斷器、可控矽模塊、接線端子組成；控制電路由電流互感器、控制線路板及顯示電路組成；散熱系統包括可控矽散熱、控制箱散熱。本實用新型節電櫃融合了智能化模擬量的軟體編程設計、CPLD硬體陣列電路、PTC過流過載保護、高穩定性抗幹擾模塊化微型電源以及超導熱管用於可控矽模塊的散熱等技術。本實用新型結構簡單，操作方便，對電網的衝擊小，延長電動機及相關設備的使用壽命，具有良好的節電效果。
文檔編號H02H7/08GK2810027SQ20052009674
公開日2006年8月23日 申請日期2005年6月10日 優先權日2005年6月10日
發明者楊峰, 陳來寶, 李暉, 佔美興, 方小鷹, 駱雪, 辛萍勇 申請人:江西省天智電子科技有限責任公司