三相电机节电控制板
本线路板具有安装简单，拿到板后只要接入3个可控硅模块到板的6个插座上就可以。欢迎联系，合作生产。
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节电原理
工业和商业用于驱动的电机绝大多数都是鼠笼式交流感应电机。此类电机具有成本低、坚固耐用、可靠性高、使用简便等特点。交流感应电机的工作原理是在定子的对称三相绕组中通过三相对称电流产生三相旋转磁动势；其中基波磁动势作用于光滑气隙，并在气隙中产生基波旋转磁场；基波旋转磁场以同步转速ns＝60f/p旋转，切割定、转子绕组而分别在绕组中感生电动势； 转子电动势在自成闭合回路的转子绕组中产生电流；该电流与气隙中基波磁场作用，产生电磁转矩，从而使转子旋转驱动机械负载。
每台电机都必须消耗一定的能量以提供磁场让电机连续工作。当供给笼形电机的电压恒定时，由此产生的磁通也保持恒定，在额定转速下，磁场消耗的能量保持恒定，与负载所需的转矩无关。支持负载转矩的能量取决于转矩的大小。当负载转矩增加，转子转速会稍微下降（转差率增大），使得感应的转子电流上升以增加转矩。转子中增加的电流由定子线圈中增加的电流来平衡。相反，如果需要的负载转矩减少，转差率减少，转子电流下降，定子电流也相应下降。但在端电压恒定的情况下，定子中提供磁场的电流在任何负载转矩条件下将保持恒定。结果是感应电机的效率随负载的减少而降低。右图表示典型的电机损耗与负荷的关系。
典型的电机损耗与负荷的关系
事实上很少电机始终在额定条件下运行。通常选择的标准电机其标称均高于驱动负载的最大需求。由于这一原因，所选择的电机几乎一定是超出标准的，当提供额定电压时，即使满负荷运行也有节电空间。此外，有些应用其负荷本来就是变化的，而选择的电机大小必须能满足最大负荷时的需求，尽管最大负荷只是间断出现，而其它时间负荷要小得多。
由于电机产生的转矩与供电电压的平方成正比，降低端电压将减少转矩。降低端电压，实际上是降低了电机的额定输出功率，也意味着所需磁场能量的减少。利用这一原理， PowerKing可从空载至多数负荷情况下保持恒定的电机效率。
节电器采用智能化的微处理器控制， 无需人工调节。在轻负载情况下电机电压自动降至最低需求而转速保持恒定，因此降低了不必的损耗。如果负荷增加，电压将自动上升以防止电机失速。
节电器的输出电压波形
节电器通过闭环反馈系统控制， 其感应电路比较通过电机的电压和电流波形，由于是电感电路，电压和电流波形存在时间差，负载越轻，电流波形的滞后越大。空载时电机的效率最低，波形间的间隔也最大。微处理器将监测波形间的间隔并相应地调整可控硅的触发脉冲，其速度为每秒钟改变100次。这一速度比电机所能响应的速度要快得多，但对防止电机在任何负荷工况出现失速是十分必要的。
原则上，在轻载条件下，如果可以将过剩的励磁电流减少到仅仅与保持负荷的恒定转矩相匹配，则可使电机的运行效率提高。
节电器通过改变电机的相位角实现控制。 在右图中，电压V和电流I均以相量形式表示。两者之间的夹角即相位角可定义为电流超前或滞后电压的量。对于感应电机，电流通常滞后于电压。功率因数（QPF）是量化的电流-电压滞后的三角关系。
电机功率因数与相位角关系之描述
在不同的负荷条件下，相位角将随之改变。下图是电机电压和电流在不同负荷条件下的说明。请注意，在部分负荷条件下相位角或电压和电流之间的时间滞后将增加。通常，在负载情况下，电机的电流滞后于电压30°；在空载情况下，电机的电流滞后于电压80°。
不同负载状况下电流相对于电压的滞后关系
节电器连续监测电机电压和电流之间的相位角，依据负荷的变化改变相位角。节电器通过使用三端双向晶闸管等半导体开关元件来“切削”电压而进行控制 。
三端双向可控硅只允许电源电压正半周和负半周的一部分供给电机，如左图所示。这样的结果是降低了供给电机的均方根电压。结果，磁滞损耗最小化，相位角回到原来的大小，电机效率提高。为了更好的理解为什么损耗会最小化，首先要分析电机负荷变化时将影响哪些因素。
我们知道，维持电机工作的电流是由两个不同的部分组成的：负载或阻性电流（IR1）以及感性或励磁电流（IM1），感性电流依赖于电压和磁通密度。在一定程度上，阻性电流也是电压的函数。在满负荷、即在满电压情况下，感性电流与阻性电流合成相位角QPF，
典型的三端双向晶闸管输出波形－
电压和电流
当电机负荷减少，一些参数将发生变化。产生负载转矩的阻性电流（IR2）和相对不变的感性电流（IM2）合成的相位角将增大，如右图所示。控制器通过降低电机的供电电压而减少感性电流（IM3）， 起到使相位角趋近原来的大小的作用，从而降低磁滞损耗。
在轻负荷情况下，阻性电流产生的铁心损耗也将随着电压的降低而减少。因此电机的电耗将有效降低。事实上通过降低电压获得的节电将随负荷的增加而快速下降。
正如前面所描述的，控制器通过切削电压波形而降低电机电压，当电机电压降低，磁损耗减少，但有些损耗实际上会增加。
电机负荷对相位角的影响
这一特性可以用左图加以说明。在不同电压下励磁电流相对阻性电流的变化如图所示：当电压变化，电机绕组随总电流（I）而发热。由图可知，总电流在B点最小，而电压却是在C点最低。 在预算总的节电率时必须将这一现象考虑进去。
在轻负载情况下，增加的热损耗的影响可不予考虑，因为这一增加相对磁损耗的减少要小得多。因此得到的结果是电机效率的改善。
PowerKing 还具有完全调节的软启动功能，可减少电机的磨损，降低维护成本，降低可能的最大电力需求费用。
不同电压下电流的变化
应用范围
节电器适用于异步感应电机的节电控制。 可广泛应用于各种动力设备和加工机械上，对负荷经常变化或不在满负荷运行但转速恒定的电机节电效果更为显著。如金属加工行业的冲压机、机床、车床、铣床、磨床、金属粉碎机械等；塑料制品行业的造粒机、注塑机等；纺织行业的筒子机、编织机、转盘机等，以及其它设备如传送设备、压缩机、自动扶梯、电梯、恒温恒湿空调、真空泵等。
节电规律
尽管节电器的应用范围广泛，但仍存在应用的限制条件。在实际应用中，我们只有有的放矢，选择合适的应用对象，才能获得好的节电效果。下表列出了不同负荷状况下可预期的节电效果，实际应用时请以此为参照。
分类
负荷状况
节电效果预测
1
低负荷率（<40%），低功率因数（<0.4）
好
2
中等负荷率（50～60%），中等功率因数（0.5～0.6）
较好
3
中等负荷率（50～60%），高功率因数（>0.8）
有挑战性
4
高负荷率(>70%)，高功率因数（>0.8）
不适用
由上表可以看出，分类1是最理想的情况，可预期获得显著的节电率；
分类2是比较理想的情况，一般均可获得较好的节电率；
分类3的情况必须慎重，通过测试决定是否可以实施；
分类4的情况应避免应用节电器进行改造。
从末端设备的类型来看，自动扶梯、轧钢机以及其它属于轮空型的负载都是理想的应用对象；皮带运输机、连续挤压机等属于中等负荷率、中等功率因数的负载也是比较好的应用对象；部分水泵、空气压缩机、球磨机可能属于中等负荷率、高功率因数的负载，必须慎重对待。 |
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