做和新型Y转换节能器的研究

新型Δ/Y转换节能器的研究

RESEARCH ON A NEW TYPE Δ/Y CONVERSION ENERGY-SAVERCui Jianming

(Institute of Electricity and Dynamics Engineering,University of Science and Technology Taiyuan)Abstract：The paper introduces 弹簧试验机使用标准the principle of a new type of Δ/Y conversion energy-saver controlled by single chip processor and the design of its software and e energy-saver has better energy-saving function than present relay-operated contact energy-saver and the effect of its saving electricity is evident.

Keywords：single chip processor three-phase asynchronous motor Δ/Y conversion energy-saving1 引言 三相异步电动机结构简单、价格低廉、运行可靠、维护方便，因此应用广泛。但在实际使用中，相当一部分电动机工作在空载或轻载状态，运行效率低，功率因数低，造成大量电能浪费。目前国内生产的电动机节能器主要有电抗降压转换节能器、Δ/Y降压转换节能器等，多数还是继电接触式的有触点控制，机械寿命短，可靠性差，适用范围小。本文介绍了一种用单片机控制电动机起动和正常运行的无触点Δ/Y转换节能器，使电动机工作电压随负载大小变化而自动切换，实验证明效果良好。2 节能依据分析 当空载或轻载运行状态下的电动机由Δ接改为Y接时，定子相电压降为改接前的1/，由此引起电动机空载电流I0、定子电流I1、转子电流I2、功率因数cosφ、功率损耗ΣP、效率η和力矩M等参数的改变。下面就电动机在Δ接和Y接两种情况下I1、cosφ、η与负载率K=P2/PN的关系作一简单分析。

2.1 I1与K的关系

电动机的电流矢量关系为 I1=I0-I′2 (1)式中 I′2——转子电流的折算值。

由电动机原理知，空载情况下，Y接空载电流I0Y近似等于Δ接时空载电流I0Δ的1/3；轻载时，由于I0起主要作用，I′2较小，所以I1Y＜I1Δ；随着K的增大，I′2增大，I1Y逐渐接近I1Δ，在K=70%左右，I1Y开始大于I1Δ。

2.2 cosφ与K的关系 因为 Q=U1I1sinφ (2)又空载或轻载时I1Y＜I1Δ，所以Y接运行时电动机从电吸取的无功功率要小于Δ接时从电吸取的无功功率，在电输出有功功率一定的情况下，Y接时电的功率因数将高于Δ接时的功率因数。

2.3 η与K的关系

电动机的效率 η=P2/(P2+ΣP) (3)式中 P2——电动机轴上输出的机械功率

ΣP=Pj+PFe1+Pcu1+Pcu2+Pz——电动机总损耗

其中，机械损耗Pj、定子铁损PFe1、定子适用于以下标准： GB/T12即线路简单、设计容易、干扰小、传输速率高、植性好等583⑼8铜损Pcu1、转子铜损Pcu2和附加损耗Pz随U1和负载的不同而不同。总的变化趋势如图1所示。图1 η=f(K) 从以上分析可见，对于经常处于空载或负载率小于40%的轻载运行下的电动机，效率和功率因数都比较低，如果将电动机由Δ接改为Y接，不仅可以提高cosφ，又可以在一定程度上提高η，即能保障电动机正常运行，又有明显的节能效果。3 硬件配置 系统框图如图2所示。

3.1 主电路

主电路如图3所示。固态电力电子开关SSS1导通时电动机Y接运行，SSS2导通Δ接运行。SSS3作为保护开关用，正常时输入控制信号，开关导通，故障时撤除控制信号，开关断开。图2 系统框图图3 主电路3.2 检测电路

检测电路包括电流互感器、零序电流互感器、整流滤波电路、调整电路和A/D转换电路等。当电动机空载或轻载起动、运行时，检测电路但仿佛也有回暖的迹像输出高电平；当电动机负载率大于40%起动或运行时，检测电路输出低电平。

3.3 控制电路

控制电路的核心是单片机，单片机通过输出接口电路与主电路连接，并根据检测信号控制电力电子开关的通断。当检测信号为低电平时，SSS2通，高电平时SSS1通。

3.4 保护电路

由电流信号取样电路、电压信号取样电路、比较电