單相交流電動機自動調壓節電器教學研究

張萍

摘 要：從電路工作原理及調試兩方面入手，對單相交流電動機自動調壓節電器教學進行了研究。通過自動調壓節電器，合理調整電動機供電電壓，提高功率因數和用電效率，從而達到節能減排的效果。

關鍵詞：職業教育；單相交流電動機；節電器；工作原理；空載

中圖分類號：G712 文獻標志碼：A 文章編號：1008-3561（2016）23-0072-01

交流電動機（特別是小功率交流電動機）在空載或輕載時，激磁電流比例大，功率因數低，存在一定的有功損耗，用電效率低。為了節電，必須設法改善這種不經濟的運動狀態。如果空載時間比較長，無疑應采用空載自停裝置為好，但對于負載變動大空載或輕載，滿載頻繁交替出現的場合，顯然采用一種能及時跟隨負載輕重變化，自動調整電動機供電電壓的調壓裝置則是合理的。電動機電壓降低，電流就減少，隨之激磁功率和有功損耗均減少，即提高了功率因數和用電效率，從而獲得一定的節電效果。經實測，一臺小功率交流電動機采用自動調壓節電器后，空載電流由原來的0.25安下降到0.1安左右，即下降了60%之多。

一、引導學生了解電路工作原理

自動調壓節電器原理電路見圖①。它由主電路和觸發控制電路兩部分組成。主電路包括電動機D，電流互感器LH初級，雙向可控硅SCR。它們互相串連后接到220伏交流電源上。觸發控制電路可分成三部分：電流互感器LH次級及電阻R1，整流二極管D1，濾波電容C1，電位器W1構成的電流信號檢測電路；以三極管T1為核心及有關電阻R2，R3，電位器W2構成的直流放大器；以單結晶體管T2為核心及有關電阻R4，R5，電容C3二極管D3，脈沖變壓器MB構成的移相觸發電路。

單結晶體管T2的同步工作電壓，從220伏電源經電容C4，電阻R6降壓，二極管D4-D7全波整流，穩壓管DW限幅后獲得。直流放大器的工作電源，則從穩壓管兩端極管D2隔離，電容C2濾波后獲得。自動調壓節電器的工作原理，是利用電流正反饋作用自動調節可控制硅導通的大小來改變電動機的供電電壓。電路的具體工作過程如下：當電動機負載加重，電流增大時從電位器W1輸出的信號電壓U1↑，從而使T1甚極電流Ib↑，集電極電流Ic↑，電容C3充電加快，T2發出的觸發脈沖提前，可控硅導通角增大，電動機電壓上升。當電動機負載減輕電流減小時，自動調節作用與上述相反。調整T1發射及電位器W2的阻值，可改變電流正反饋強度。在電動機空載時，輸入電壓信號U1最小，T1甚極電位將高于由電阻R2和R3分壓所確定的發射極電位，T1處于截止狀態。此時電容C3的充電電流僅由電阻R4的阻值R4提供，因此R4的阻值決定了可控硅的最小導通角，也決定了空載電壓的大小。各元件的參數圖①均已標出，脈沖變壓器可選天津東方變壓器廠生產的MB-1型。電流互感器需自制：鐵芯截面尺寸為15×15毫米，次級用0.2毫米漆包銅絲繞200匝，初級用適當截面的多股塑料線繞若干匝，具體匝數與電動機容量有關，需通過調試來確定。

二、引導學生進行認真調試

電路安裝完畢，經檢查接線無誤后，應注重引導學生按下列順序進行調試，以便獲得較好的節能效果。

（1）首先確定電阻R4的值。將電位器W1滑動觸電調至最上端，T1得不到輸入信號電壓U1而保持截止狀態。調整R4的數值，使電動機的空載電壓有最低允許值，一般選取100伏左右。

（2）確定電流互感器的初級匝數和電阻R1的值。用直流電壓表測量電容C1兩端的信號電壓，要求在4伏左右。若小于或大于此值而又相差較多時，應增減電流互感器初級匝數，相差不多時，可通過改變R1的阻值來調整。

（3）電位器W1的整定。電動機仍保持空載運行狀態，在將W2調至最大值后，調節W1使輸入電壓信號U1逐漸增大，當觀察到電動機電壓由100伏上升到110伏時，說明T1已由截止狀態進入了放大狀態，給C3提供了一部分充電電流。這時W1暫時保持不動，待W2調整后，再回來細調。

（4）最后進行W2的整定。上述三步調試完成后，人為地給電動機增加負載，通過并聯在電動機兩端的電壓表可以看到負載增加時，電壓上升，負載減小時，電壓下降的變化規律。逐漸調節W2減小其阻值增強電流正反饋作用，使電動機滿載時，電動機電壓能接近220伏額定值。特別要注意W2不宜調得過小，否則因電流正反饋作用過強會產生所謂“自保持”現象，即電動機空載后，電壓不能回降到110伏而繼續保持滿載電壓220伏左右。W2調整后，對空載電壓也有一定影響，將出現高于110伏的情況，這時再調W1適當減小輸入信號電壓，使電動機空載電壓回到110伏。W1調整后還需根據滿載要求調整W2，這樣反復調整W1和W2幾次，就可達到空載電壓為110伏，滿載電壓接近220伏的要求。自動調壓節電器的工作特性如圖②所示，在它的控制下電動機能取得較理想的節電效果。這樣理論結合實踐進行教學，提高了職校學生的動手操作能力。

參考文獻：

[1]鐘誠，杜海江，唐云峰，戴和毅.單相交流斬控補償調壓裝置研究[J].電力電子技術，2010（07）.

[2]徐飛，史黎明，李耀華.異步電機在線參數觀測及損耗控制策略[J].中國電機工程學報，2013（06）.