工业电器的节能设计与应用实例解析 咸庆信 编著 2013.pdf

工业电器的节能设计与应用实例解析咸庆信编著机 械 工 业 出 版 社本书侧重于电力拖动领域的节电控制技术和运用电子技术进行节能改造的技术方法。对作为“耗电大户”的电力拖动系统，采取变频、降压等节电运行措施，使其更为高效地运行，通过节能挖潜（在现有配置基础上进行节能技术改造或改变其运行模式）降低电能损耗，达到节能（节电）目的，是本书所涉及的重点所在。与其他同类书相比，生产实践是作者的写作源泉，本书直接指向实施节能（节电）控制的具体的电子电路，分析其电路原理、提供设计参考，给出必要的故障检修指导，将节能控制设备（或设施、装置）落实于电路“细节”，变成读者看得见的“具象”电路。这也是作者写作风格的一贯体现。针对广大的相关院校师生，在经历连篇累牍的理论推演之后，能看到这类仍在实际运行当中的，极具质感和亲切感的“电路实物”，其重要意义是不言而喻的。本书作为工具书和参考书，适合于广大电工人群，从事电气自动化工程、电力电子、电气传动专业的技术工程人员和设计人员，也可作为相关专业院校师生的电子技术参考教材。图书在版编目（CIP）数据工业电器的节能设计与应用实例解析/咸庆信编著.北京：机械工业出版社，2013.6ISBN 9787111420569.工.咸.电器节能设计.TM502中国版本图书馆 CIP 数据核字（2013）第 068503 号机械工业出版社（北京市百万庄大街 22 号 邮政编码 100037）策划编辑：朱 林 责任编辑：朱 林版式设计：霍永明 责任校对：刘怡丹封面设计：赵颖喆 责任印制：张 楠北京京丰印刷厂印刷2013 年 5 月第 1 版第 1 次印刷184mm 260mm14.5 印张357 千字0 0013 000册标准书号：ISBN 9787111420569定价：46.00 元凡购本书，如有缺页、倒页、脱页，由本社发行部调换电话服务网络服务社 服 务 中 心：（010）88361066销 售 一 部：（010）68326294销 售 二 部：（010）88379649 教 材 网：http：/ 机工官网：http：/ 机工官博：http：/ 封面无防伪标均为盗版前言节能技术是一个外延极为宽泛的课题，涵盖了工业控制乃至居家生活的各个方面：从太阳能发电、绿色（荧光灯）照明等能源战略，到电气传动领域的节能运行、工业自动控制的节能改造等。如果从更广义的角度来说，科学技术的发展、各种工业控制设施的技术完善与进步，其中都包含着节能改造的内容。各种设施、设备的小型化、智能化、高效化的发展，是节约材料消耗、节省人力资源、提高工效、节能（节电）的结果，所以说技术的进步，主旋律是促进了产品的智能化和相关控制性能，而节能改造作为不可或缺的副旋律，往往贯穿其中，如影随形。变频调速器产品的出现，就是一个最为经典的例子。在完成调速控制、提升自动控制能力、提高产品质量的同时，也带来了显著的节电效益。本书侧重于电力拖动领域的节电控制技术和运用电子技术进行节能改造的技术方法。对作为“耗电大户”的电力拖动系统，采取变频、降压等节电运行措施，使其更为高效地运行，通过节能挖潜（在现有基本配置上改变其运行模式）降低电能损耗，达到节能（节电）目的，是本书所涉及的重点所在。与其他同类书相比，生产实践是作者的写作源泉，本书直接指向实施节能（节电）控制的具体的电子电路，分析其电路原理、提供设计参考，给出必要的故障检修指导，将节能控制设备（或设施、装置）落实于电路“细节”，变成读者看得见的“具象”电路。这也是作者写作风格的一贯体现。书中相关电子电路的实例，多为作者在生产实践中所测绘的，并亲身经历了该类产品的生产、安装调试与维修过程，部分产品作者也参与了产品的电路设计。书中涉及的产品，社会拥有量巨大，正在工业控制领域发挥着节能与控制的双重作用，是工业电器领域中的节能电器。针对广大的相关院校师生，在经历连篇累牍的理论推演之后，能看到仍在运行当中的，极具质感和亲切感的“电路实物”，其重要意义是不言而喻的。本书作为工具书和参考书，适合于广大电工人群，从事电气自动化工程、电力电子、电气传动专业的技术工程人员和设计人员，也可作为相关专业院校师生的电子技术参考教材。一本书的出版，不是一个人的事情。在此向促成本书问世的我的朋友们、我的家人、机械工业出版社的编辑，表示由衷的感谢！测绘电路和在测绘电路基础上的电路解析，有着难以避免的纰漏，再加上限于作者的学识水平、时间和精力，书中可能存在疏忽和谬误之处，恳请广大读者及时指正，作者深表感谢！我的电子邮箱：。咸庆信目录前言第 1 章 绪论1 1.1 概述1 1.2 电力拖动系统实现节电运行的方法1 1.3 技术进步带来的节能效益和节能改造4 1.4 本书读图及其他阅读事项4第 2 章 无功功率动态补偿装置8 2.1 电容无功补偿的原理8 2.2 无功补偿的方式10 2.3 电容器组的自动投切控制13 2.4 无功补偿的系统设计参考14 2.4.1 无功补偿容量的确定14 2.4.2 电容投切主电路的形式17 2.4.3 控制器的电路构成和工作原理18 2.5 简单实用的无功补偿控制器：无功补偿器电路实例一20 2.5.1 无功补偿控制器用到的 IC 器件20 2.5.2 无功补偿控制器整机电路26 2.5.3 无功补偿控制器的调试、运行情况和故障排除28 2.6JKL5CF 型智能无功功率补偿控制器：无功补偿器电路实例二28 2.6.1 12 支路电容无功功率补偿柜28 2.6.2 JKL5CF 型无功功率自动补偿控制器的产品性能概述30 2.6.3 JKL5CF 型无功功率自动补偿控制器的整机电路32 2.6.4 JKL5CF 控制器（及电容补偿柜）的故障检修37第 3 章 星-三角节电智能控制装置42 3.1 电动机星-三角减压起动装置42 3.2 简易的星-三角减压节电运行装置44 3.3 星-三角节电智能控制装置的设计要点及应用特点46 3.4 GJBK-1 型电动机星-三角节能保护控制器47 3.5 GJBK-2 型电动机星-三角节能保护控制器56第 4 章 电抗器智能调压节电装置62 4.1 产品概述及节能原理62 4.2 KGK-3 型电抗器智能调压节电装置的设计思路62 4.2.1 设计“灵感”的来源之一62 4.2.2 设计“灵感”的来源之二63 4.3 KGK-3 型电抗器智能调压节能装置的构成和产品性能64 4.4 KGK-3 型电抗器智能调压节能装置的控制电路66 4.5 KGK-3 型电抗器智能调压节能控制器电路原理分析68 4.6 KGK-3 型电抗器智能调压节能装置的故障检修74第 5 章 晶闸管调压节电装置77 5.1 产品概述及节能原理77 5.2 系统基本构成78 5.3 控制电路设计要点78 5.4 晶闸管调压节能装置的电子技术基础81 5.5 DJK3 型电动机节电器整机电路原理分析与故障检修93 5.6 KJK-1 型晶闸管节电控制装置101 5.6.1 KJK-1 型晶闸管节电控制装置整机电路原理分析101 5.6.2 KJK-1 型晶闸管节电控制装置的故障检修107第 6 章 变频节电装置110 6.1 变频器应用原理概述110 6.2 变频器的设计思路和设计要点111 6.2.1 变频器的控制方式111 6.2.2 变频器硬件电路的构成112 6.3 变频器的基础性应用（以中达 VFD-B 型 22kW 变频器为例）118 6.4 风机水泵变频节能原理和应用实例124 6.4.1 恒压供水变频一拖二系统设计思路125 6.4.2 恒压供水变频一拖二系统的（控制）电路构成127 6.4.3 系统的控制思路和注意要点127 6.4.4 系统控制功能表图及程序电路129 6.4.5 恒压供水变频一拖二的系统调试134 6.5 中达 VFD-B 型 22kW 变频器的整机电路135 6.5.1 中达 VFD-B 型 22kW 变频器的电路板实物135 6.5.2 中达 VFD-B 型 22kW 变频器的整机电路原理解析和故障检修要点137 6.6 VFD-B 型 22kW 变频器的故障检修实例155第 7 章 直流弧焊机的节能改造与技术进步162 7.1 直流弧焊机的技术发展与节能改造162 7.2 AX7-300 型旋转式直流弧焊机164 7.3 ZXG 系列（100-1000 型）硅整流弧焊机165 7.4 NBC-160F 型二氧化碳气体保护半自动焊机167 7.5 ZS5-400 型晶闸管直流弧焊机170 7.6 ZX7-315 型逆变焊机176 7.7 WSW-160 型直流逆变氩弧焊机188第 8 章 小型的节能改造195 8.1 温度控制的节能改造195 8.1.1 温度控制方法简述195 8.1.2 位式控制：XMT-102 型数显调节仪197 8.1.3 线性控制：TA9-IRR 型智能温控表和晶闸管控温电路200 8.2 自动液位/压力控制的节能改造214 8.2.1 三线/两线式水位控制器214 8.2.2 JYB-714 型液位晶体管继电器215目 录 8.2.3 小区供水管网压力控制器216 8.3 交流接触器的无声节电运行器218 8.3.1 交流接触器无声节电运行电路218 8.3.2 DB5-2 型消声节电直流运行装置219 8.4 电动机星-三角起动控制器219 8.4.1 ST3PR 型星-三角起动控制器219 8.4.2 XJQ-2 型星-三角起动器221 8.5 电焊机空载节电器223 8.5.1 电焊机空载自停节电控制223 8.5.2 电焊机空载节电控制224参考文献225工业电器的节能设计与应用实例解析第 1 章绪论1.1 概述节能，或称节能技术，是一个外延极为宽泛的课题，涵盖了工业控制乃至居家生活的各个方面，从太阳能发电、绿色（荧光灯）照明等能源战略，到电气传动领域的节电运行等。如果从更广义的角度来说，各种科学技术的发展、各种设施的技术完善与进步，其中无不同步跃进着节能改造的步伐。各种设施、设备的小型化、智能化、高效化的发展，是节约材料消耗、节省人力资源、提高工效、节能（节电）的结果，所以说技术的进步，主旋律是促进了产品的智能化和相关控制性能，而节能改造作为不可或缺的副旋律，往往贯穿其中，如影随形。变频调速器产品的出现，就是一个最为经典的例子。在完成调速控制、提升自动控制能力、提高产品质量的同时，也带来了显著的节电效益。这样庞大而浩瀚的课题，仅用一本书来展现是无法企及的。就节能领域的不同，可大体分为电气领域和非电气领域，当然电气领域可以进一步细分为电力拖动系统、电力拖动系统以外的其他电气节能等，因而本书侧重于电力拖动领域的节电控制技术和相关运用电子技术进行节能改造的技术方法，第 2 6 章主要阐述采用相关技术措施，使电力拖动系统更为高效地运行，通过节能挖潜（在现有基本配置上改变其运行模式）降低电能损耗，达到节电目的的节能；第 7、8 两章阐述利用电子技术对相关工业控制进行节能改造。换言之，本书所涉及的节能内容主要为节电，并且都与电子控制技术相关。与其他同类书相比，生产实践是作者的写作源泉，本书直接指向实施节能（节电）控制的具体的电子电路，分析其电路原理、提供设计参考，必要时给出故障检修指导，将节能控制设备（或设施、装置）落实于电路“细节”，变成读者看得见的“具象”电路。这也贯穿了作者一贯的写作风格。针对广大的相关院校师生，在经历连篇累牍的理论推演之后，能看到这仍处于运行当中的，极具质感和亲切感的“电路实物”，其重要意义是不言而喻的。1.2 电力拖动系统实现节电运行的方法凡是由电动机作原动机拖动生产机械运转能完成生产任务的系统，都称为电力拖动系统。电力拖动系统是机械设备的一部分，一般由 4 个部分组成：1）电源：电源是电动机和控制设备的能源，分为交流电源和直流电源。2）电动机：电动机是生产机械的原动机，其作用是将电能转换为机械能，电动机分交流电动机和直流电动机，前者应用较为广泛。3）控制设备：控制设备用来控制电动机的运转，由各种控制电动机、