[发明专利]交流电机节电方法及相应的交流电机节电器

说明书

技术领域

本发明涉及一种交流电机节电方法及相应的交流电机节电器。

背景技术

目前，在电机用电系统中，浪费现象十分普遍。对用户而言，相对距离发电厂或变电站较近的电力负载，供电网所施加的过剩电压造成的电能浪费空间相对较大；大多数以电机作为机械动力源的各行业用电设备，在没有采取节能措施的情况下都存在有一定的电能浪费空间。特别是在大容量电机的机械负载功率的大小经常发生变化的场所，“大马拉小车”浪费电能的现象总是频繁发生的，这种动态的电能浪费空间是由动力负荷的运动性质所造成的，是很容易被人们所忽略的。只有少数机械动力装置的设计余量太大，机械负载的运动性质又是趋于恒功率或恒转矩的情况下，它才会以常量的形式存在。

对待上述浪费情况，目前可采取的节电措施是使用变频调速技术和相控变流技术，使供电电源随时跟踪负荷的变化，达到按需供电的节能目的。但从节电、环保的立场来看，此类技术存在着以下缺点。

1、变频调速技术是将低频交流电压整流成为直流电压然后使用电子开关斩波形成高频方波，再经过高频变压器隔离最后合成经过频率调制和幅度可调的正弦交流电压。相控调压技术是将低频交流电压整流成为脉动直流电压，然后按照要求调整可控硅SCR的导通角的大小，形成用正弦波被切割以后的残余波形组成的电压。在大功率运行的情况下，这类节电装置的使用结果就是在电能的传输过程中产生了新的高频损耗电能浪费，对电机的电源线路及其周边的空间环境都造成了高频电磁辐射污染。

2、变频调速器的目的是实现电机的无级调速，节电功能只是它的副作用而已。其实，80％～95％的电机在使用时是不需要也不允许改变转速的。在变频节电装置的使用中，降低电机的电源频率，就降低了电机的阻抗，造成电机定子绕组及其电枢长期过流使用，使电机无谓地发热、电枢过早地老化，缩短了它的使用寿命，最终导致用户节约了电能却不能节约成本。

3、由于半导体的P-N结正向压降和半导体体电阻的存在，在大电流运行时，大功率半导体场效应管或晶闸管组合模块IGBT组件或SCR组件都会产生大量的热量，当散热面积不足半导体管的温升不断提高时还有造成过热击穿并且烧毁大功率器件的危险，这就给这些节电设备的用户带来了安全隐患。为此，在实际应用中，人们只好被动地采取包括使用散热风扇、专用空调制冷设备等办法来解决大功率半导体器件的散热降温问题。这就又形成了新的电能浪费空间，和新的安全隐患，……。

4、人类至今尚无法在半导体制造工艺中控制到分子数量级的材料质量，因材料组织发生畸变或参杂镀渗注入不均等原因所导致的“偶然失效”问题仍然没有得到解决。变频和相控半导体变流节电装置在高压大容量电源供电的环境里在安全性、可靠性、功能等诸方面的制造技术尚不完全成熟，由国外引进的整机造价昂贵，设备娇嫩，工作环境要求十分苛刻，安全性能无法预料。

电网供电电压在受线路压降和用电负荷波动影响经常出现波动，供电部门为保证用户使用，所提供的供电线路的电压往往比额定电压偏高一些，超出了用电器具适宜的电压范围，这种情况下，就会造成电能的浪费。

基于上述认识，本发明人在公告日为2003年10月29号、公告号为CN 2583855Y和公告日为2005年2月9号、公告号为CN 2677979Y的两个实用新专利文献中公开一种通过降压实现节电的新思路。但是在上述两个专利中，监控对像是输入电压，不是输出负载，降压幅度有限，当负载锐减时，即使经过降压后的电压仍然是过剩的，电机轻载或空载时，仍然存在很大浪费。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何克服现有电机节电技术的上述缺陷，提供一种交流电机节电方法及相应的交流电机节电器。

为解决上述技术问题，本发明交流电机节电方法，其特征在于：在电机启动后，在不超过额定电流、电压且不改变电流波形的前题下，持续调整电机工作电压，并以负载电机的电流或阻转矩或转速的变化为依据，不断修正电机工作电压的调整幅度，随负载变化，及时调整电机的工作电压，按需供电。

电机负载波动时，直接表现为电机的阻转矩的波动，阻转矩波动又导致电机转速变化，电机转速变化又引起电机工作电流的变化。三者虽有因果关系，但变化几乎是同步，通过对三者监控，可以很方便地跟踪电机负载的变化。有限度地持续压低电机工作电压，在负载下降时，主动降低电机工作电压，输出功率下降，电机转速不至于过快，磨擦损耗小，从而实现节电的目的。

作为优化，电机启动后，具体步骤如下：

(一)、设定降压幅度ΔU值；