单相交流电动机自动调压节电器教学研究

张萍

摘 要：从电路工作原理及调试两方面入手，对单相交流电动机自动调压节电器教学进行了研究。通过自动调压节电器，合理调整电动机供电电压，提高功率因数和用电效率，从而达到节能减排的效果。

关键词：职业教育；单相交流电动机；节电器；工作原理；空载

中图分类号：G712 文献标志码：A 文章编号：1008-3561（2016）23-0072-01

交流电动机（特别是小功率交流电动机）在空载或轻载时，激磁电流比例大，功率因数低，存在一定的有功损耗，用电效率低。为了节电，必须设法改善这种不经济的运动状态。如果空载时间比较长，无疑应采用空载自停装置为好，但对于负载变动大空载或轻载，满载频繁交替出现的场合，显然采用一种能及时跟随负载轻重变化，自动调整电动机供电电压的调压装置则是合理的。电动机电压降低，电流就减少，随之激磁功率和有功损耗均减少，即提高了功率因数和用电效率，从而获得一定的节电效果。经实测，一台小功率交流电动机采用自动调压节电器后，空载电流由原来的0.25安下降到0.1安左右，即下降了60%之多。

一、引导学生了解电路工作原理

自动调压节电器原理电路见图①。它由主电路和触发控制电路两部分组成。主电路包括电动机D，电流互感器LH初级，双向可控硅SCR。它们互相串连后接到220伏交流电源上。触发控制电路可分成三部分：电流互感器LH次级及电阻R1，整流二极管D1，滤波电容C1，电位器W1构成的电流信号检测电路；以三极管T1为核心及有关电阻R2，R3，电位器W2构成的直流放大器；以单结晶体管T2为核心及有关电阻R4，R5，电容C3二极管D3，脉冲变压器MB构成的移相触发电路。

单结晶体管T2的同步工作电压，从220伏电源经电容C4，电阻R6降压，二极管D4-D7全波整流，稳压管DW限幅后获得。直流放大器的工作电源，则从稳压管两端极管D2隔离，电容C2滤波后获得。自动调压节电器的工作原理，是利用电流正反馈作用自动调节可控制硅导通的大小来改变电动机的供电电压。电路的具体工作过程如下：当电动机负载加重，电流增大时从电位器W1输出的信号电压U1↑，从而使T1甚极电流Ib↑，集电极电流Ic↑，电容C3充电加快，T2发出的触发脉冲提前，可控硅导通角增大，电动机电压上升。当电动机负载减轻电流减小时，自动调节作用与上述相反。调整T1发射及电位器W2的阻值，可改变电流正反馈强度。在电动机空载时，输入电压信号U1最小，T1甚极电位将高于由电阻R2和R3分压所确定的发射极电位，T1处于截止状态。此时电容C3的充电电流仅由电阻R4的阻值R4提供，因此R4的阻值决定了可控硅的最小导通角，也决定了空载电压的大小。各元件的参数图①均已标出，脉冲变压器可选天津东方变压器厂生产的MB-1型。电流互感器需自制：铁芯截面尺寸为15×15毫米，次级用0.2毫米漆包铜丝绕200匝，初级用适当截面的多股塑料线绕若干匝，具体匝数与电动机容量有关，需通过调试来确定。

二、引导学生进行认真调试

电路安装完毕，经检查接线无误后，应注重引导学生按下列顺序进行调试，以便获得较好的节能效果。

（1）首先确定电阻R4的值。将电位器W1滑动触电调至最上端，T1得不到输入信号电压U1而保持截止状态。调整R4的数值，使电动机的空载电压有最低允许值，一般选取100伏左右。

（2）确定电流互感器的初级匝数和电阻R1的值。用直流电压表测量电容C1两端的信号电压，要求在4伏左右。若小于或大于此值而又相差较多时，应增减电流互感器初级匝数，相差不多时，可通过改变R1的阻值来调整。

（3）电位器W1的整定。电动机仍保持空载运行状态，在将W2调至最大值后，调节W1使输入电压信号U1逐渐增大，当观察到电动机电压由100伏上升到110伏时，说明T1已由截止状态进入了放大状态，给C3提供了一部分充电电流。这时W1暂时保持不动，待W2调整后，再回来细调。

（4）最后进行W2的整定。上述三步调试完成后，人为地给电动机增加负载，通过并联在电动机两端的电压表可以看到负载增加时，电压上升，负载减小时，电压下降的变化规律。逐渐调节W2减小其阻值增强电流正反馈作用，使电动机满载时，电动机电压能接近220伏额定值。特别要注意W2不宜调得过小，否则因电流正反馈作用过强会产生所谓“自保持”现象，即电动机空载后，电压不能回降到110伏而继续保持满载电压220伏左右。W2调整后，对空载电压也有一定影响，将出现高于110伏的情况，这时再调W1适当减小输入信号电压，使电动机空载电压回到110伏。W1调整后还需根据满载要求调整W2，这样反复调整W1和W2几次，就可达到空载电压为110伏，满载电压接近220伏的要求。自动调压节电器的工作特性如图②所示，在它的控制下电动机能取得较理想的节电效果。这样理论结合实践进行教学，提高了职校学生的动手操作能力。

参考文献：

[1]钟诚，杜海江，唐云峰，戴和毅.单相交流斩控补偿调压装置研究[J].电力电子技术，2010（07）.

[2]徐飞，史黎明，李耀华.异步电机在线参数观测及损耗控制策略[J].中国电机工程学报，2013（06）.