[實用新型]功率因數智能改善與節能系統

有效

• 申請號: 201320160947.X
• 申請日: 2013-04-02
• 公開（公告）號: CN203180539U
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 劉艷蔚;湯受鵬
• 申請（專利權）人: 山東商務職業學院
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 耿霞

技術領域

本實用新型涉及一種節能系統，特別涉及一種功率因數智能改善與節能系統。

背景技術

節能減排已成為當今世界各國持續發展的主題。步入電氣化時代以來，如何減少作為機械制造企業主動力，三相交流異步電動機的無功高能耗，已經成為了一門獨立而成熟的科研和產品領域。其中，電網中的電力負荷如電動機、變壓器、日光燈及電弧爐等，大多屬于電感性負荷，這些電感性的設備在運行過程中不僅需要向電力系統吸收有功功率，還同時吸收無功功率。功率因數是電力系統的一個重要的技術數據。在大系統中，無功補償還用于調整電網的電壓，提高電網的穩定性。在小系統中，通過恰當的無功補償方法還可以調整三相不平衡電流。按照wangs定理：在相與相之間跨接的電感或者電容可以在相間轉移有功電流。因此，對于三相電流不平衡的系統，只要恰當地在各相與相之間以及各相與零線之間接入不同容量的電容器，不但可以將各相的功率因數均補償至1，而且可以使各相的有功電流達到平衡狀態。功率因數是衡量電氣設備效率高低的一個系數。功率因數低，說明電路用于交變磁場轉換的無功功率大，從而降低了設備的利用率，增加了線路供電損失。所以，供電部門對用電單位的功率因數有一定的標準要求。

目前我國高電能耗企業功率因數的提高存在許多問題，一是中國自主產權成分低，成本過高，應用面狹窄，國外電網除了電壓大多不同于中國的220/380V標準之外，功率因數最低容忍系數等電網質量指標都有區別。雖然單片機及配套界面、附屬電路定型后，大規模生產可以降低制造成本，但引進技術針對中國某一工作環境下設計的系統成本高，應用面單一。二是智能模塊算法單一，可編程操作性弱，人機對話能力差，針對高中低壓設計了不同規格的節能系統，相應配套了不同的智能單元（單片機）和晶閘管電路，而單片機模塊一般不進行配套人機對話界面的開發，修改功率因數計算方法非常麻煩，即便開發的配套界面，也沒有PLC與專用界面系統穩定，不適合高能耗企業長期使用。三是系統可組態性差，變更范圍通用能力幾乎沒有，單片機輸出節能執行部分依靠低壓電力電容器之間的星、三角的兩種連接方式。實際最佳節能效果往往需要多個電阻、電容串并聯組態。

總之現在的技術很難滿足高能耗企業（一般是大規模機械制造企業）的經濟、可靠性、易維修和修改范圍使用性。

實用新型內容

根據以上現有技術的不足，本實用新型要解決的技術問題是：提供一種系統組成模塊經濟簡單、可操作對話性強、應用范圍廣、成本低、長期運行穩定性強的功率因數智能改善與節能系統。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：

所述的功率因數智能改善與節能系統，包括PLC，PLC通過MODFBUS協議連接人機操作界面，PLC輸入端連接系統急停按鈕、節能運動按鈕和節能停止按鈕，PLC模擬量輸入模塊連接電壓互感器、電流互感器和功率因數檢測裝置，PLC輸出端連接第一接觸器到第八接觸器，第二接觸器到第八接觸器的常開觸點連接自選補償電容。

功率因數提高分析方法：

根據電路基礎理論，若電路中存在感性或容性電氣元件，那么其功率因數最高為1，且產生條件的是發生諧振。諧振有串聯和并聯兩種情況，串聯諧振是電路中感性和容性元件的復阻抗恰好相等，那么在相同的串聯電流條件下，感性與容性元件電壓大小恰好相等，相位上則產生180°的波形差，因而電壓相互補償抵消，但串聯諧振抵消的不僅是感性與容性元件各自的電壓，更進一步的在總的復阻抗上產生了抵消，致使電路總電流的提高。這顯然不是節能方案所能接受的。

在大量使用三相異步電動機的機械廠，總電路顯然是感性的。由此感性電路的功率因數提高的唯一方法就是在每一相電源上額外并聯上不同的容性負載使其產生并聯諧振。