專利名稱：節電器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電氣自動控制裝置，特別是用于交流電的節電裝置。
背景技術：
風機、水泵是各行各業中普遍使用的設備。在實際的使用過程中，因工作 條件的需要經常調節風機、水泵的流量、壓力等。目前因為技術的原因，大多 數單位仍然釆用落后的檔板或閥門的方式進行調節，使大量的能量消耗在檔板
或閩門上，浪費了大量電能。由流體力學知，水泵/風機所產生的水量/風量Q 與水泵/風機的電機轉軸轉速的一次方成正比，其產生的水/空氣壓力H與水泵/ 風機電機轉軸轉速的平方成正比，而水泵/風機電機軸功率P與電機轉軸轉速的 立方成正比。如果水泵/風機的電機效率一定，當要求調節風量/水量下降時，轉 速可成正比下降，此時風機、水泵的軸功率是成立方關系下降。如圖l所示， 曲線H為恒速下的H-Q曲線，其與水阻/風阻特性曲線Rl相交于A點。對應 的風量為Q1。此時風機/水泵電機的軸功率與點Ql、 A、 Hl、 Q圍成的矩形面 積成正比。當欲使風量由Q1減少到Q2使用擋板或閥門時，則新的風阻、水阻 特性曲線H相交于B點，此時風機軸功率與點Q2、 B、 H2、 Q圍成的矩形面 積成正比，從圖中可以看出，如果電機轉速不變，則出水/風量從Ql減少到Q2 時，電機軸功率僅僅從矩形面積Q1、 A、 Hl、 Q減少到矩形面積Q2、 B、 H2、 Q,減少量十分有限。而如果此時風機、水泵的電機轉速降到n2，使對應的風 機或水泵特性曲線H與風阻特性曲線R2相交于C點時，與風機/水泵電機軸功 率成正比的點Q2、 C、 H3、 Q所圍成的矩形面積顯著減少，說明軸功率下降很 多，也就能夠大大節約電能。
對于電力照明領域，目前我國的現狀是當電力緊張時，燈光負載將隨著用
電高峰期或低峰期而起變化， 一般在用電高峰期時，由于負載多，在輸電線路 上的電壓降較大，部分照明設備工作在額定電壓或更低的電壓范圍內，但在用 電低谷期，由于負載少而輸電線路上的電壓降較小，照明設備工作在高電壓下， 造成照明設備浪費了的較多的電能，且加速了照明設備的老化。至今，尚朱出現能夠根據風機/水泵出風/水量降低風機/水泵電機轉速以實 現節電的裝置，也沒有出現根據照明設備的輸入電壓調節補償其實際工作電壓 以實現節電的裝置，造成風機/水泵和照明這兩種大規模用電領域電力浪費的現 象十分嚴重。發明內容有鑒于此，本實用新型的主要目的在于提供一種節電器，其能夠更有效地 節省風機/水泵和照明這兩種用電領域內的電能。本實用新型對于現有風機/水泵和照明這兩種用電領域內電能浪費的問題， 是通過提供一種能自動控制風機/水泵電機轉速和補償照明裝置工作電壓的節 電器來解決的，該節電器包括主控單元、信號輸入單元、輸出信號檢測單元、 存儲單元和節電執行單元，其中節電執行單元接入交流供電線路，主控單元分 別連接信號輸入單元、輸出信號檢測單元、存儲單元和節電執行單元，主控單 元接受信號輸入單元和輸出信號檢測單元傳送來的數據信號，進行分析后發出 控制信號控制節電執行單元動作。本實用新型所具有的優點是根據風量/水量信號控制風機/水泵電機轉速, 和通過照明設備供電線路的輸入電壓決定補償量補償輸出電壓，由此能夠大大 減少風機/水泵和照明系統兩種用電領域內所消耗的電能，能夠緩和我國目前的 電力短缺的矛盾。
圖1為風機/水泵電機工作曲線圖； 圖2為本實用新型節電器功能模塊示意圖3為本實用新型節電器中照明系統的節電執行單元功能示意圖； 圖4a是本實用新型節電器中照明系統的節電執行單元中電壓補償部分單 相電路原理圖4b是本實用新型節電器中照明系統的節電執行單元中電壓補償部分三 相電路原理圖.
具體實施方式
以下結合附圖及具體實施例對本實用新型再作進一步詳細的說明。 圖2為本實用新型節電器的功能模塊示意圖，圖中節電執行單元5接入供 電網絡，即其分別接入到節電器所連接的交流輸入網絡和交流輸出網絡。節電
執行單元5主要包含風機/水泵電機調速的部件和/或調節補償照明設備工作電 壓的部件。主控單元1分別連接節電執行單元5、信號輸入單元2、顯示單元3、 存儲單元6和輸出信號檢測單元4。主控單元1能夠接受到信號輸入單元2所 傳遞來的數據信號，這些數據信號包括風量信號和/或節電/巿電轉換信號和/或 輸入電壓信號，風量/水量信號和輸入電壓信號可以通過相應傳感器件所獲得， 而節電/市電轉換信號可以由人工發送，也可以由外界條件觸發。主控單元l還 能夠接受從交流輸出網絡反饋回的照明設備實際工作電壓信號和/或風機/水泵 電機轉速信號。主控單元l分別從信號輸入單元2和輸出信號檢測單元4獲取 各種信號之后，進行判斷比較，發送節電控制指令給節電執行單元5,由節電 執行單元5完成相應動作。主控單元l所取得的數據信號以及處理過程中的數 據可以寫入存儲單元6，也可以從存儲單元6中讀取。為了清楚顯示各信號狀 態和主控單元以及節電執行單元的工作狀態，以及指令內容，主控單元l可以 發送控制信號給顯示單元3，顯示單元3根據控制信號從存儲單元6中讀取數 據并完成顯示功能，由此能夠方便操作，節電效果和過程也更加直觀。
圖3為節電執行單元中對于照明設備進行節電/巿電切換功能和電壓補償功 能的示意圖，其中節電/巿電切換過程是這樣實現的繼電器J1的連接部分14 接供電線路的零線N，連接部分13接至交流接觸器KM1的輔助常開觸點14，
繼電器Jl的輔助常閉端4接節電交流接觸器KM2、 KM3的線圈Al端，KM2、 KM3的線圈A2端接零線N。 Jl的輔助常閉的另一端12接繼電器J2的輔助觸 頭4，而J2的另一端12接相線上。當繼電器J2吸合動作或鑰匙開關KEY閉合 時，KM1線畫得電，導致其輔助觸頭13-14閉合，Jl的線圈得電，由此Jl的 常閉觸頭12-4斷開，斷掉節電狀態的KM2、 KM3的線圈回路，KM2、 KM3 釋放，節電部分斷開，完成了節電狀態至市電狀態的轉換，而需要完成市電狀 態到節電狀態的轉換時，只需將上述過程反過來即可。
對于電壓的補償是這樣實現的如圖4a所示，圖中變壓器變比為220: 5， 其原邊節點A、 N接220V交流電，而副邊5V串聯在主回路中起到補償調壓的 作用，原邊的所接的兩個繼電器KM1、 KM2實現了電氣互鎖和機械互鎖，當 KM1閉合KM2斷開時，原邊線圈接通220V，副邊也就輸出5V的電壓，而 KM1斷開而KM2閉合時，原邊線圈被短接，副邊也沒有電壓輸出，這樣通過 控制繼電器KM1、 KM2的狀態，就能夠控制副邊電壓的輸出。
如圖4b所示，線路Ll-T2、 L3-T4、 L5-T6分別為三個變壓器(圖中未示 出)的副邊，Ll端、L3端、L5端接380V電源，T2端、T4端、T6端接入主 回路起調壓作用，三個變壓器變比分別為220: 5、 220: 10和220: 20,控制 三個變壓器原邊各自的繼電器KM1、 KM2實現機械和電氣互鎖，則這三個變 壓器副邊分別能夠提供0/5V、 0/10V、 0/20V不同電壓。對這些電壓進行組合， 就能夠得到OV、 5V、 IOV、 15V、 20V、 25V、 30V、 35V這樣8檔不同等級的 補償電壓。
如圖3所示，圖4b中的0/5V、 0/10V、 0/20V線路由繼電器J3、 J4和J5 進行控制切換，然后由繼電器J7、 J8和J9控制是否接入補償，當主控單元接 受到照明設備的輸入電壓信號后，判斷是否需要補償以及確定補償量的大小， 發送給相應執行部件。主控單元還會根據接各用電器交流輸出網絡反饋回的電 壓信號，判斷補償是否足夠或出現過補償。
為了能夠更加有效地實現對節電器執行單元的控制，更加快速獲取從信號 輸入單元和輸出信號檢測單元傳遞來的信號，本實用新型中主控單元優選采用
單片機來實現。交流電中，由于接有感性負載如鎮流器、電動機等，必然會存在一定量的 諧波和雜波以及瞬變尖脈沖，產生無功功率損耗，導致所使用的用電設備壽命 縮短，并且會造成多余的電能浪費。為此本節電器中中還加入相當于濾波器件 的節流圈，和特有的起到抑制諧波和瞬變作用的氧化物變阻體組件，由此實現 了濾波、抑制諧波及瞬變的產生等功能。能夠減少供電線路的無功功率輸出， 進一步起到節省電能的作用。以上所述，僅為本實用新型的較佳實施例而已，并非用來限定本實用新型 的保護范圍。本領域內技術人員應該能夠聯想到，對照明設備的工作電壓的調 節增加更多的補償電壓等級，為其他大型電機設備所提供轉速控制以達到節電 效果的裝置，也都屬于本實用新型的保護范圍。
權利要求1、一種節電器，其特征在于該節電器包括主控單元、信號輸入單元、輸出信號檢測單元、存儲單元和節電執行單元，其中節電執行單元接入交流供電線路，主控單元分別連接信號輸入單元、輸出信號檢測單元、存儲單元和節電執行單元，主控單元接受信號輸入單元和輸出信號檢測單元傳送來的數據信號，進行分析后發出控制信號控制節電執行單元動作。
2、 根據權利要求l所述的節電器，其特征在于所述信號輸入單元包括能 接受風量信號的部件和/或能接受節電/巿電轉換信號的部件和/或能接受輸入電 壓信號的部件，上述部件采集相應數據信號后再將這些信號發送給主控單元。
3、 根據權利要求l所述的節電器，其特征在于所述輸出信號檢測單元包 括檢測風機/水泵電機轉速信號的部件和/或檢測照明設備電壓信號的部件，上述 部件采集相應數據信號后再將這些信號發送給主控單元。
4、 根據權利要求l所述的節電器，其特征在于所述節電執行單元包括控 制風機/水泵電機轉速的部件和/或補償照明設備電壓的部件。
5、 根據權利要求4所述的節電器，其特征在于所述節電執行單元中補償 照明設備電壓的部件中包含有多等級電壓補償電路。
6、 根據權利要求l所述的節電器，其特征在于所述主控單元為單片機。
7、 根據權利要求1至6中任一項所述的節電器，其特征在于該節電器還 包括顯示單元，該顯示單元連接到主控單元和存儲單元上，接受主控單元所傳 遞的控制信號，讀取存儲單元中的數據并顯示。
專利摘要本實用新型涉及一種節電器，該節電器包括主控單元、信號輸入單元、輸出信號檢測單元、存儲單元和節電執行單元，其中節電執行單元接入交流供電線路，主控單元分別連接信號輸入單元、輸出信號檢測單元、存儲單元和節電執行單元，主控單元接受信號輸入單元和輸出信號檢測單元傳送來的數據信號，進行分析后發出控制信號控制節電執行單元動作。本實用新型根據風量/水量信號控制風機/水泵電機轉速，和通過照明設備供電線路的輸入電壓決定補償輸出電壓量，由此能夠大大減少風機/水泵和照明系統兩種用電領域內所消耗的電能，能夠緩和我國目前的電力短缺的矛盾。
文檔編號G05B19/04GK201035361SQ20072014880
公開日2008年3月12日 申請日期2007年4月17日 優先權日2007年4月17日
發明者劉向陽 申請人:中能惠天節能科技(北京)有限公司