[发明专利]感应电机轻载判断装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及电机技术，尤其涉及一种感应电机轻载判断装置和方法。

背景技术

目前，我国在役10亿台电机，耗电占电网总负荷的60％，然而七成以上是在低于设计额定负荷30％-60％的欠负荷状态下大马拉小车的运行，使30％或更高的用电被白白浪费掉。仅5kW以上电机的总容量达6亿kW，每年近四千亿度(kW·h/a)以上的浪费。随电机变频技术的普遍推广应用，对允许调速运行设备如风机水泵等的电机产生良好节电功效。然而占50％以上的工况要求恒速运行的电机，如扶梯、传送带、冲床、车床、搅拌机、压铸机、球磨机等设备，其负载多变、且常有处于轻载或空载状态的时段或周期。变频器因其调频变速特性故在恒速运行或周期往复性瞬变运行下无法实现节电或效果不理想，因而50％以上的应用电机存在节电领域空白点。其应用市场存在有两千亿度的节电空间，约1000亿人民币以上的市场空间(目前是节电的空白点)；新技术1％～5％的市场推广应用即10-50亿的市场。

异步电动机空载、轻载时输出功率减少，同时转子铜耗PCu2随之降低，但铁耗pFe、风摩损耗pm和杂散损耗ps基本不变。由于励磁电流未变，定子铜耗PCu1降低较少，因此，电动机效率和功率因数大为降低。同时当系统轻载运行时，在某个频率段电机定子电流会出现持续振荡现象，严重时会引起驱动器的过流保护，甚至会造成功率模块的烧毁。而且此时电机输出的电磁转矩也存在振荡，这将对电机轴以及与电机轴硬连接的其他机械设备造成损害，缩短设备寿命。在研究异步电动机的降压节能时，需轻载状态下对电机功率因数检测，传统的功率因数的检测，需要对电压、电流的相位角进行精确测量。

然而，目前尚无有效的可用于判定感应电机轻载的技术。

发明内容

在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

鉴于此，本发明提供了一种感应电机轻载判断装置和方法，以至少解决目前尚无有效的可用于判定感应电机轻载的技术的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种感应电机轻载判断装置，感应电机轻载判断装置包括主控制器、电源、双向晶闸管电路、电流电压采样电路和触发模块；外界电网经所述双向晶闸管电路向电机提供稳定的三相交流电，所述三相交流电通过所述双向晶闸管电路进行电路电压的调控；外界电网还经所述电源向所述主控制器供电；所述电流电压采样电路用于采集所述电机的正常工作参数，以及采集所述电机的待检工作参数，所述电机的正常工作参数包括所述电机在正常工作状态下的电流参数和电压参数，所述电机的待检工作参数包括所述电机在待检状态下的电流参数和电压参数；所述主控制器用于根据所述电机的正常工作参数和待检工作参数计算所述电机的当前功率因数，利用所述当前功率因数来判定所述电机的当前负载状态：当所述当前功率因数小于或等于0.2时判定所述电机处于空载状态，而当所述当前功率因数大于0.2且小于0.55时判定所述电机处于轻载状态；在判定所述电机处于空载状态或轻载状态时，根据所述正常工作参数和所述待检工作参数计算所述双向晶闸管电路的导通角的值，以根据该值来通过所述触发模块控制所述双向晶闸管电路的导通角。

进一步地，主控制器用于根据下式计算所述电机M的当前功率因数其中，为额定功率因数；m为负载系数，且m等于所述电机(M)的当前实际功率与额定功率之比，所述电机(M)的当前实际功率根据所述电机(M)的待检工作参数计算获得；K_U为调压比，且K_U等于减低的电压与额定电压之比，其中所述减低的电压为当前电压与额定电压之差，所述当前电压由所述待检工作参数获得；ee为额定空载电流与额定电流之比。

进一步地，主控制器用于根据e计算所述双向晶闸管电路的导通角θ的值；其中，α为所述双向晶闸管电路的晶闸管触发角；φ为所述电机的功率因数角，该功率因数角由所述当前功率因数确定。

进一步地，感应电机轻载判断装置还包括键盘、LED灯显示模块和外部RAM模块，键盘、LED灯显示模块和外部RAM模块分别连接主控制器1。

进一步地，电流电压采样电路通过执行电压过零检测和电流过零检测来完成对电机M的正常工作参数以及待检工作参数的采集。