一種電機保護節(jié)能裝置

1、一種低壓電路系統(tǒng)節(jié)電器目前，我國用電設(shè)備尤其在電機行業(yè)已逐步采用變頻調(diào)速控制技術(shù)以降低能耗，但由于變頻運行時會產(chǎn)生高次諧波、電磁輻射等電子污染。隨著電力電子設(shè)備的大量應(yīng)用，電力電子污染問題越來越大，如果不從根本上加以解決，將造成諸如控制系統(tǒng)癱瘓、頻繁誤動作等不良后果；另外，用電設(shè)備開啟或超負(fù)載運行時，會出現(xiàn)峰值和過電壓現(xiàn)象，溫度升高，就會瞬流提高，從而使電感性負(fù)載電流損失增加和銅損提高。這就告訴我們，由于瞬流高壓的沖擊，多余的電能轉(zhuǎn)換成熱能，以電機為例，電機溫度每上升一度，大約增加4%的電耗。因此對電機系統(tǒng)在運行中采取措施加以限制和保護，是提高用電效率的前提，這對于電力設(shè)備制造和電力系統(tǒng)運行都

2、具有重要意義。 另外，工礦企業(yè)中大量的感性負(fù)載接入電網(wǎng)后，改變了電力電網(wǎng)中供電電流的正弦波，從而引起諧波、電壓波動、閃變、頻率波動和過電壓等現(xiàn)象，增加了電網(wǎng)損失，縮短了電氣設(shè)備的壽命，用電系統(tǒng)的用電效率嚴(yán)重下降，因此采用最新的動態(tài)瞬變、諧波抑制技術(shù)，改善功率因數(shù)，降低電氣設(shè)備損耗，提高用電系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)穩(wěn)定性，保證電氣設(shè)備正常運行，保障正常的企業(yè)生產(chǎn)，有效降低設(shè)備運行成本及設(shè)備維護費用，從而為用戶帶來顯著的綜合性效益。本實用新型是由用電設(shè)備1、導(dǎo)線2、補償檢測器3、節(jié)電集成元件4、接觸器5、箱體6等零件組成。附圖說明：用電設(shè)備1與導(dǎo)線2連接，導(dǎo)線2與功率檢測器3連接，節(jié)電集成元件4與導(dǎo)線2連

3、接，節(jié)電集成元件4與接觸器5連接，接觸器5補償檢測器3、節(jié)電集成元件4、接觸器5分別與導(dǎo)線1連接，整個電器元件完整的組裝在箱體6中。功率檢測器3是由固態(tài)繼電器、電容、功率因數(shù)表等組成，節(jié)電集成元件4是由雙向晶閘管、瞬變抑制二極管、有源濾波器等電子元件組成。本檢測器是在芯片的輸出腳上加一個電容和電阻組成的低通濾波器，通過增加電容和電阻的值來降低濾波器帶寬，較窄的濾波器帶寬可減少紋波幅度。實施例：用電設(shè)備1在接通電源或斷開電源的一瞬間，會產(chǎn)生反電動勢電壓，這種電壓的峰值很容易引起瞬時超載，形成非正弦電流，產(chǎn)生諧波和瞬變浪涌，產(chǎn)生了無功功率，節(jié)電集成元件4裝有雙向晶閘管、瞬變抑制二極管、有源濾波器等

4、，當(dāng)用電設(shè)備1及線路中產(chǎn)生非線性電壓時，補償檢測器3瞬時接受到信號，傳遞到節(jié)電集成元件4，在極短的的時間內(nèi)能夠有效的抑制電路中的瞬變浪涌和諧波，及時的補償無功功率，穩(wěn)定受電端及電網(wǎng)的電壓，提高供電質(zhì)量。在長距離輸電線中合適的地點設(shè)置動態(tài)無功補償裝置還可以改善輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高輸電能力。組合濾波器 兩個不同電抗系數(shù)回路并聯(lián)以檢出雜波信號，用于低成本地清潔電網(wǎng)質(zhì)量。傅立葉分析 通過傅立葉分析使得將非正弦函數(shù)分解為它的諧波分量成為可能。在正弦頻率 0 上的波形已知為基波分量。在頻率 n 0 上的波形被稱為諧波分量。 補償檢測器3是感性自動的，在負(fù)載的情況下，其Cos 功率因數(shù)均介于0與1 之間，

5、代表了電流和電壓之間的相位差。電感性的和電容性的 cos 說明了電源的質(zhì)量特性。用 cos 可以表述電網(wǎng)中的無功功率分量。當(dāng)電壓與電流之間有相位差時，即功率因數(shù)就偏向感應(yīng)，電路就發(fā)生能量互換。接線端子（+）【4】通過導(dǎo)線與電容元件【1】與繼電器【3】形成輸入電路和輸出電路，繼電器【3】由輸入(控制)電路，驅(qū)動電路和輸出(負(fù)載)電路三部分組成。這是繼電器【3】輸入電路是為輸入控制信號提供一個回路，在輸入電壓達到一定值時，電流不再隨電壓的升高而明顯增大，輸出電路主要由補償控制器【2】與繼電器【3】形成的回路，使之成為觸發(fā)信號，通電設(shè)備運行的電流和電壓的相位差由補償控制器【2】來自動調(diào)整設(shè)備能量，使

6、設(shè)備始終在最佳效率下工作。當(dāng)功率因數(shù)表【6】上出現(xiàn)感性偏向時，補償控制器【2】就能檢查到用電設(shè)備在輕載或負(fù)載在不斷變化時，通過調(diào)整輸入設(shè)備電壓和電流，使設(shè)備的輸入功率和實時功率負(fù)載剛好匹配，從而減低銅損、鐵損，改善設(shè)備的的正常與停機性能，達到節(jié)電的效果。 2、電機相控器節(jié)能 電機在額定負(fù)載狀態(tài)下，其機電轉(zhuǎn)換效率可達95%，但當(dāng)電機在輕載狀態(tài)下運行時，其機電轉(zhuǎn)換效率可低至20%。電機消耗的電能中有相當(dāng)部分是以發(fā)熱、鐵損、噪音與振動等形式浪費掉。 在電機與電網(wǎng)之間加上一能量管理控制器，通過實時檢測電機運行的電壓和電流及其相位角的大小，判斷電機所處運行負(fù)荷和效率狀態(tài)；當(dāng)電機在低效率輕載狀態(tài)下運行時，

7、通過優(yōu)化運算決策實時調(diào)節(jié)加于電機的電壓和電流的大小，以調(diào)整對電機的功率的輸入，保證電機的輸出轉(zhuǎn)矩與負(fù)荷需求精確匹配，實現(xiàn)“所供即所需”的柔性化能量管理模式，（達到軟啟動和節(jié)能效果。）不僅可以節(jié)省部分勵磁損耗和負(fù)載損耗，提高功率因數(shù)，改善電機運行狀態(tài)和電網(wǎng)運行品質(zhì)，而且具有軟啟動功能，是一種不同于變頻器的電機節(jié)能產(chǎn)品。對于這類間歇性（沖擊）負(fù)載，可采用在電機安裝相位控制節(jié)電器，通過相位控制器實時監(jiān)測電機負(fù)荷的變化情況，應(yīng)用最優(yōu)化原理，動態(tài)調(diào)整電機的運行電壓和電流，使其與負(fù)載匹配，從而有效提高電機在低負(fù)荷下的用電效率，達到節(jié)能的目的。 節(jié)電器主要用于220V380V供電系統(tǒng)中，是一種系統(tǒng)的節(jié)電保護

8、器，適用于電壓、電流波動較大的場合，節(jié)電率可達到15%左右，并能取到保護電路的作用。它根據(jù)三相系統(tǒng)因開關(guān)動作、電機啟動、電子電路開關(guān)電源、雷擊等引起的順變、浪涌引起的諧波，從而達到保護電路，又節(jié)省電能的雙重功效。節(jié)電器一般通過分級布控，才能達到最佳效果，主控制極一般安裝在電路總表的輸出端，分控制級一般安裝于各車間或各樓層分閘或電表的輸出端，未級（用電極）一般安裝于大型負(fù)載處。接觸器是保護節(jié)電元件，接觸器不僅能接通和切斷電路，而且還具有低電壓釋放保護作用電氣線路上，由于種種原因相接或相碰瞬時電流很大，主要是切斷電路，保護用電設(shè)備 2. 諧波抑制為解決電力電子裝置和其他諧波源的諧波污染問題，基本思

9、路有兩條：一條是裝設(shè)諧波補償裝置來補償諧波，這對各種諧波源都是適用的；另一條是對電力電子裝置本身進行改造，使其不產(chǎn)生諧波，且功率因數(shù)可控制為1，這當(dāng)然只適用于作為主要諧波源的電力電子裝置。裝設(shè)諧波補償裝置的傳統(tǒng)方法就是采用LC調(diào)諧濾波器。這種方法既可補償諧波，又可補償無功功率，而且結(jié)構(gòu)簡單，一直被廣泛使用。這種方法的主要缺點是補償特性受電網(wǎng)阻抗和運行狀態(tài)影響，易和系統(tǒng)發(fā)生并聯(lián)諧振，導(dǎo)致諧波放大，使LC濾波器過載甚至燒毀。此外，它只能補償固定頻率的諧波，補償效果也不甚理想。3. 無功補償人們對有功功率的理解非常容易，而要深刻認(rèn)識無功功率卻并不是輕而易舉的。在正弦電路中，無功功率的概念是清楚的，而

10、在含有諧波時，至今尚無獲得公認(rèn)的無功功率定義。但是，對無功功率這一概念的重要性，對無功補償重要性的認(rèn)識，卻是一致的。無功補償應(yīng)包含對基波無功功率補償和對諧波無功功率的補償。無功功率對供電系統(tǒng)和負(fù)荷的運行都是十分重要的。電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)元件的阻抗主要是電感性的。因此，粗略地說，為了輸送有功功率，就要求送電端和受電端的電壓有一相位差，這在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)可以實現(xiàn)；而為了輸送無功功率，則要求兩端電壓有一幅值差，這只能在很窄的范圍內(nèi)實現(xiàn)。不僅大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)元件消耗無功功率，大多數(shù)負(fù)載也需要消耗無功功率。網(wǎng)絡(luò)元件和負(fù)載所需要的無功功率必須從網(wǎng)絡(luò)中某個地方獲得。顯然，這些無功功率如果都要由發(fā)電機提供并經(jīng)過長距離傳送

11、是不合理的，通常也是不可能的。合理的方法應(yīng)是在需要消耗無功功率的地方產(chǎn)生無功功率，這就是無功補償。電力電子裝置等非線性裝置也要消耗無功功率，特別是各種相控裝置。 如相控整流器、相控交流功率調(diào)整電路和周波變流器，在工作時基波電流滯后于電網(wǎng)電壓，要消耗大量的無功功率。另外，這些裝置也會產(chǎn)生大量的諧波電流，諧波源都是要消耗無功功率的。二極管整流電路的基波電流相位和電網(wǎng)電壓相位大致相同，所以基本不消耗基波無功功率。但是它也產(chǎn)生大量的諧波電流，因此也消耗一定的無功功率。對諧波問題的解決方案。另外的方法就是使用動態(tài)有源濾波器。點。是附加在電網(wǎng)電壓上的一個高頻信 浪涌電流是指電網(wǎng)中出現(xiàn)的短時間象“浪”一樣的

12、高電壓引起的大電流。當(dāng)某些大容量的電氣設(shè)備接通或斷開時間，由于電網(wǎng)中存在電感，將在電網(wǎng)產(chǎn)生“浪涌電壓”，從而引發(fā)浪涌電流。 浪涌電流指電源接通瞬間，流入電源設(shè)備的峰值電流。由于輸入濾波電容迅速充電，所以該峰值電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于穩(wěn)態(tài)輸入電流。電源應(yīng)該限制AC開關(guān)、整流橋、保險絲、EMI濾波器件能承受的浪涌水平。反復(fù)開關(guān)環(huán)路，AC輸入電壓不應(yīng)損壞電源或者導(dǎo)致保險絲燒斷。 浪涌電流是指電網(wǎng)中出現(xiàn)的短時間象“浪”一樣的高電壓引起的大電流。當(dāng)某些大容量的電氣設(shè)備接通或斷開時間，由于電網(wǎng)中存在電感，將在電網(wǎng)產(chǎn)生“浪涌電壓”，從而引發(fā)浪涌電流。 節(jié)電器是一種適用于低壓用電系統(tǒng)的并聯(lián)型通用節(jié)電裝置，它采用國際上最先

13、進的快速瞬時抑制元件及成熟的設(shè)計經(jīng)驗制造而成，能夠抑制電網(wǎng)電路中的瞬變浪涌及諧波，改善電能質(zhì)量，提高設(shè)備的運行效率，延長設(shè)備的使用壽命，具有節(jié)電和保護設(shè)備的雙重功效。安裝方式：從變壓器出線端到用電設(shè)備共是兩級和三級布控相結(jié)合，因為65%的瞬變產(chǎn)生于設(shè)備內(nèi)部，格局這個原理以及系統(tǒng)節(jié)電器的節(jié)電原理，系統(tǒng)節(jié)電器的應(yīng)用將從三個方面切斷瞬變對整個低壓系統(tǒng)的污染：一是堵住電網(wǎng)對本系統(tǒng)的沖擊和影響，并處理本系統(tǒng)的自身的瞬變和浪涌；二是切斷內(nèi)部的回路，解決系統(tǒng)內(nèi)部見得串?dāng)_，防止設(shè)備產(chǎn)生的從根本上消除設(shè)備產(chǎn)生的瞬變和浪涌：主要特點：實時調(diào)節(jié)，無論用電系統(tǒng)電壓如何變化，本產(chǎn)品始終保證負(fù)載的電壓穩(wěn)定在設(shè)定的值附近，

14、有利用設(shè)備的正常工作，根據(jù)用戶實際情況，分段控制節(jié)電率，節(jié)電率達到20-50%之間；提高功率因數(shù)，減少了電源與負(fù)載之間的能量互換。權(quán)利要求說明書1、一種新型感性自動節(jié)能電器，其特征是本實用新型是有電容元件【1】、補償控制器【2】、繼電器【3】、接線端子（+）【4】、接線端子（-）【5】、功率因數(shù)表【6】、箱體【7】組成。接線端子（+）【4】通過導(dǎo)線與電容元件【1】聯(lián)結(jié)、三個電容元件【1】是并聯(lián)，與三個串聯(lián)的繼電器【3】并聯(lián)，補償控制器【2】、繼電器【3】、功率因數(shù)表【6】連接成一個整體，接線端子（-）【5】與功率因數(shù)表【6】聯(lián)結(jié)，整個元件完整的組裝在箱體【7】內(nèi)。2、按權(quán)利要求1所屬的一種新型實用專利，其特征是功率因數(shù)表【6】是感性自動的，當(dāng)電壓與電流之間有相位差時，即功率因數(shù)就偏向感應(yīng)，電路就發(fā)生能量