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(jié)電器教學進行了研究。通過自動調壓節(jié)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(jié)能減排的效果。

關鍵詞：職業(yè)教育；單相交流電動機；節(jié)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(jié)電，必須設法改善這種不經濟的運動狀態(tài)。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(jié)電效果。經實測，一臺小功率交流電動機采用自動調壓節(jié)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(jié)電器原理電路見圖①。它由主電路和觸發(fā)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(fā)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(fā)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(wěn)壓管DW限幅后獲得。直流放大器的工作電源，則從穩(wěn)壓管兩端極管D2隔離，電容C2濾波后獲得。自動調壓節(jié)電器的工作原理，是利用電流正反饋作用自動調節(jié)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(fā)出的觸發(fā)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(jié)作用與上述相反。調整T1發(fā)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(fā)射極電位，T1處于截止狀態(tài)。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(jié)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(tài)。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(tài)，在將W2調至最大值后，調節(jié)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(tài)進入了放大狀態(tài)，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(lián)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(guī)律。逐漸調節(jié)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(xù)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(jié)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(jié)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）.