第一篇：電梯電能回饋裝置的應(yīng)用

電梯能量回饋裝置的應(yīng)用實(shí)踐

————李維善

一、我國(guó)電梯發(fā)展的簡(jiǎn)要回顧

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，1979年以前，我國(guó)的在用電梯不到１萬(wàn)臺(tái)。八十年代以來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的持續(xù)高速發(fā)展，國(guó)內(nèi)電梯需求量越來(lái)越大，新增數(shù)量整體呈快速上升趨勢(shì)，并持續(xù)至今。

根據(jù)歷年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)：1986年，我國(guó)大陸地區(qū)電梯年產(chǎn)量突破1萬(wàn)臺(tái)；1997年達(dá)到了近3萬(wàn)臺(tái)；2002年首次突破6萬(wàn)臺(tái)；2006達(dá)到16.8萬(wàn)臺(tái)，成為全球之首。2007年達(dá)到21.6萬(wàn)臺(tái)，這個(gè)產(chǎn)量超過(guò)了全球當(dāng)年電梯產(chǎn)量的40%。中國(guó)電梯協(xié)會(huì)提供的信息顯示，截止到2007年底，中國(guó)大陸在用電梯總數(shù)達(dá)917 313臺(tái)，成為世界電梯保有量最大的幾個(gè)國(guó)家之一。各省份電梯數(shù)量如下：

單位：臺(tái) 北 京 78945 重 慶 22949 天 津 17771 貴 州 5273 河 北 15379 云 南 13203 山 東 30089 河 南 18684 內(nèi) 蒙 5843 江 西 9429 山 西 9149 湖 南 上 海 94637 湖 北 浙 江 86104 陜 西 福 建 31040 新 疆 廣 西 13279 甘 肅 廣 東 204057 寧 夏 海 南 7057 青 海 安 徽 13980 西 藏 江 蘇 79566 黑龍江 四 川 23400 吉 林 遼 寧 35047 總計(jì) 917313

22035 23351 16597 8092 6838 2210 1845 766 11964 8734 根據(jù)有關(guān)方面提供的對(duì)酒店，寫字樓等的用電情況調(diào)查材料顯示，當(dāng)出租率或者入住率比較高的時(shí)候(超過(guò)85%)，建筑物內(nèi)電梯的用電量可以達(dá)到建筑物總用電量的15%—25%僅次于建筑物內(nèi)制冷、空調(diào)的用電量，高于樓內(nèi)公共區(qū)域照明，供水等的用電量。隨著電價(jià)的不斷上漲，電梯節(jié)能已經(jīng)成為廣大電梯使用單位十分關(guān)注的問(wèn)題。近年，新建的樓宇中帶有電能回饋裝置的電梯已經(jīng)逐漸開(kāi)始被建設(shè)單位選用。

二、交流異步電動(dòng)機(jī)的發(fā)電原理

交流異步電動(dòng)機(jī)也被稱為“感應(yīng)式電動(dòng)機(jī)”，在電動(dòng)機(jī)處在電動(dòng)狀態(tài)的時(shí)候，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體不斷地切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁力線而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)并且輸出扭矩。但是當(dāng)交流異步電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速高于同步轉(zhuǎn)速的時(shí)候，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子切割磁力線的方向與電動(dòng)狀態(tài)的方向相反，于是轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和轉(zhuǎn)子的電流方向都和電動(dòng)狀態(tài)時(shí)的方向相反，繼而導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的方向相反，電動(dòng)機(jī)處在回饋制動(dòng)的狀態(tài)下。此時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率＜0，從定子到轉(zhuǎn)子的的電磁功率也＜0。

P ＝ 3U1Ｉ1cosφ＜0 說(shuō)明電動(dòng)機(jī)不是從電網(wǎng)吸收有功功率，而是向電網(wǎng)輸送有功功率，換句話說(shuō)此時(shí)的一臺(tái)交流異步電動(dòng)機(jī)已經(jīng)變成了一臺(tái)交流異步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行。但是電動(dòng)機(jī)仍然需要從電網(wǎng)吸收無(wú)功功率以便建立旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁通勢(shì)。正因?yàn)槿绱?，這臺(tái)發(fā)電機(jī)不用考慮同步問(wèn)題。

三、泵升電壓

當(dāng)我們把一個(gè)重物從低處提到高處時(shí)，必須要付出能量，當(dāng)把這個(gè)重物從高處放回低處時(shí)，這個(gè)能量將會(huì)釋放出來(lái)，這是“能量守恒”原理。電梯也是同樣的道理，當(dāng)把電梯向上提時(shí)，我們要使用電能，當(dāng)把電梯從高處放下時(shí)，電梯要放出能量，為了均勻拖動(dòng)負(fù)載，電梯由曳引機(jī)拖動(dòng)的負(fù)載是由載客轎廂和對(duì)重平衡塊組成，只有當(dāng)轎廂載重量加上轎箱額定負(fù)載的50%（1噸載客電梯乘客為7人左右）時(shí)，兩者才相互平衡。此舉雖然改變了用能的峰值點(diǎn)，但不能改變平均能耗。而在實(shí)際使用的過(guò)程中不太可能出現(xiàn)這么巧的事情，即轎箱重量加上乘客的體重正好等于對(duì)重平衡塊的重量。所以電梯基本上都是處在一種非平衡狀態(tài)下運(yùn)行的。在電梯的實(shí)際運(yùn)行中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)以下兩種現(xiàn)象：

1、乘客較多的時(shí)候轎箱下降。

2、乘客比較少或者沒(méi)有乘客的時(shí)候轎箱上升。

出現(xiàn)第1種情況的時(shí)候乘客的重力勢(shì)能做功，也就是釋放能量。出現(xiàn)第2種情況的時(shí)候，對(duì)重平衡塊的重力勢(shì)能做功。這兩種狀況下電動(dòng)機(jī)就會(huì)處在發(fā)電的狀態(tài)。原因是兩種重力勢(shì)能釋放的時(shí)候就會(huì)拉著電動(dòng)機(jī)向前轉(zhuǎn)，從而使電動(dòng)機(jī)的實(shí)際旋轉(zhuǎn)速度高于電動(dòng)機(jī)的額定同步轉(zhuǎn)速。但由于電梯用變頻器的交－直－交主電力AC/DC整流電路是不可逆的，因此發(fā)出來(lái)的電無(wú)法回饋到電網(wǎng)上去，結(jié)果造成主電路電容器二端電壓升高，這種現(xiàn)象稱為“泵升電壓”。

另外采用變頻調(diào)速的電梯啟動(dòng)運(yùn)行達(dá)到最高運(yùn)行速度后具有最大的機(jī)械功能，電梯達(dá)到目標(biāo)層前要逐步減速直到電梯停止運(yùn)動(dòng)為止。從高速到停止（速度為零），這時(shí)電氣的頻率變化很快就完成了，但電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子帶著負(fù)載有較大的機(jī)械慣性，不可能很快的停止，此刻電動(dòng)機(jī)在這個(gè)過(guò)程中電動(dòng)機(jī)也處于發(fā)電狀態(tài)，同樣會(huì)產(chǎn)生泵升電壓。

四、泵升電壓的處理方式

電梯運(yùn)行中多余的這些能量通過(guò)電動(dòng)機(jī)和變頻器轉(zhuǎn)換成直流電能儲(chǔ)存在變

頻器直流回路中的電容中，回送到電容中的電能越多，電容電壓就越高，如不及時(shí)釋放電容器儲(chǔ)存的電能，就會(huì)出現(xiàn)過(guò)電壓。電梯控制系統(tǒng)的保護(hù)裝置會(huì)迫動(dòng)作，使變頻器停止工作，電梯就無(wú)法運(yùn)行了。為了避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，目前泄放變頻器內(nèi)大電容中電量的方法是采用制動(dòng)單元和外加大功率電阻，將大電容中電量消耗到外加大功率電阻上，實(shí)際上就是白白地變成熱能浪費(fèi)掉了。這種通過(guò)內(nèi)置或外加制動(dòng)電阻的方法將電能消耗在大功率電阻器中方式，被人們稱之為電梯的“能耗制動(dòng)方式”。目前國(guó)內(nèi)的變頻電梯幾乎全都采用這種辦法。電梯運(yùn)行中，這些電阻都會(huì)散發(fā)出很大的熱量（其表面溫度可達(dá)100攝氏度以上），浪費(fèi)的這部分能量占電梯用電總量的 25-40%。同時(shí)電阻產(chǎn)生的熱量還惡化了電梯控制柜周邊的環(huán)境，為了保證電梯控制系統(tǒng)中其他組件能夠正常工作，管理方基本上要裝空調(diào)、風(fēng)機(jī)來(lái)降低電梯間溫度，使得電梯系統(tǒng)的電能消耗進(jìn)一步加大。在一些條價(jià)較差的電梯機(jī)房?jī)?nèi)，空調(diào)的用電量幾乎和電梯的用電量大致相同。

五、電梯電能回饋器的工作原理

所謂回饋就是將上述多余的電能經(jīng)過(guò)逆變變成與低壓電網(wǎng)（局域電網(wǎng)）相同相位，相同頻率，相同電壓，相同相序交流電送回低壓電網(wǎng)。這與風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電向低壓電網(wǎng)并網(wǎng)送電的過(guò)程非常相像。

電能回饋器的主電路采用 IGBT 功率模塊，控制電路中產(chǎn)生的控制脈沖列，經(jīng)性能可靠的驅(qū)動(dòng)電路控制IGBT 功率單元的開(kāi)通、關(guān)斷。電流指令發(fā)生器產(chǎn)生和回饋能量成正比的正弦波電流信號(hào)，使回饋電網(wǎng)的電流接近正弦波。主電路由IGBT、智能模塊IPM、隔離二極管、濾波電感、電容，外圍信號(hào)采樣器等元件組成。模塊是主電路中的核心元件，它將直流電能逆變?yōu)榕c交流電網(wǎng)同步的三相電流回送電網(wǎng)。隔離二極管可防止能量回饋器反送電能給變頻器，確保系統(tǒng)安全運(yùn)行。電感和電容構(gòu)成高次諧波濾波器，阻止模塊高頻開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的高次諧波電流進(jìn)入電網(wǎng)，提高電能回饋器的電磁兼容（EMC）性能。回饋器采用電壓自適應(yīng)控制，即無(wú)論電網(wǎng)電壓如何波動(dòng)，只有當(dāng)電梯機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能送入直流回路電容中時(shí)，電梯專用電能回饋器才及時(shí)將電容中的儲(chǔ)能回送電網(wǎng)，如果電容器中沒(méi)有儲(chǔ)能，回饋器就不工作（不發(fā)電）。為保證能量回饋器能夠安全可靠地工作，產(chǎn)品還采用了可編程邏輯器件，使回饋器具有極強(qiáng)的抗干擾能力?；仞伷鞫加型陚浔Ｗo(hù)功能，保證了回饋器的可靠運(yùn)行。

主要技術(shù)指標(biāo)大致如下：

1.采用PWM脈寬調(diào)制技術(shù)，輸出相位準(zhǔn)確、有效抑制高次諧波。

2.采用DSP中央處理器，速率高、精度高、穩(wěn)定性能好、抗干擾能力強(qiáng)。

3.采用自診斷技術(shù)確保輸出電壓精確，防止電流回送，使變頻器不受影響。

4.電壓畸變小于5%，符合IEC61000-3-2及GB/T14549標(biāo)準(zhǔn)。

5.應(yīng)用電抗器和噪聲濾波器，可直接和0.4kV電網(wǎng)駁接使用。

6.能量轉(zhuǎn)換率達(dá)97%以上，節(jié)電率在25%～45%（根據(jù)不同工況）。

7.實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速系統(tǒng)四象限運(yùn)行；

8.制動(dòng)能量得到回收，系統(tǒng)效率提高；在頻繁制動(dòng)的工況下運(yùn)行時(shí)節(jié)電更明顯。

六、電能回饋器簡(jiǎn)介

電梯能源反饋本身不是新技術(shù)，但仍屬于先進(jìn)技術(shù)，只是我國(guó)引進(jìn)得比較晚。在國(guó)外從90年代起，我們常見(jiàn)的電梯品牌如：富士達(dá)，東芝，迅達(dá)，奧蒂斯，三菱，日立，蒂森等等品牌的原裝電梯上就都可以帶能源反饋裝置。另外在油田抽油機(jī)，礦井的提升機(jī)等等地方，這項(xiàng)技術(shù)也得到了較為廣泛的應(yīng)用。

國(guó)內(nèi)超高層建筑物內(nèi)或者梯速3米/秒以上的高檔電梯的基本都使用了這套裝置，因?yàn)殡娮璺艧岬姆绞綄?duì)這樣的電梯已經(jīng)不起作用了。但在一般建筑物中，由于在引進(jìn)的時(shí)候這套裝置報(bào)價(jià)相當(dāng)高，所以絕大部分開(kāi)發(fā)商在初期建設(shè)的時(shí)為了降低成本都沒(méi)有選用。如果你有興趣去電梯機(jī)房觀察一下電梯控制柜，在其變頻器的出線端子排上幾乎都有標(biāo)著“+”和“—”這樣兩個(gè)端子，這就是電能回饋裝置的接線點(diǎn)。目前國(guó)產(chǎn)電梯出廠時(shí)都不配有電能回饋裝置。

進(jìn)入本世紀(jì)以后，這項(xiàng)技術(shù)被一些廠家引入國(guó)內(nèi)，目前北京市場(chǎng)上常見(jiàn)的有深圳0TT，深圳加能，秦皇島PROSPECT，西子奧的斯等幾個(gè)廠家的產(chǎn)品。他們的產(chǎn)品從原理，構(gòu)造和性能上基本相似，只是在輔助功能上有些差別而已。理論壽命可達(dá)70000小時(shí)以上

圖1：壁掛式

圖2 ：落地式

目前市場(chǎng)上的能源反饋裝置的設(shè)計(jì)完全是按照無(wú)人管理的全智能模式設(shè)計(jì)的（傻瓜型）。外觀上看就像一個(gè)配電箱，大多采用壁掛式，體積大約在300×300×500mm(各個(gè)廠家有所差異)，采用落地式的相對(duì)少一些。

原理圖如下：

整個(gè)安裝過(guò)程相當(dāng)簡(jiǎn)單，主要的工作內(nèi)容是固定回饋器和接線。然后根據(jù)實(shí)際情況對(duì)動(dòng)作電壓和控制參考電壓進(jìn)行一下設(shè)定，回饋器即可投入運(yùn)行。

回饋器有6根引出線：其中3根是相線，分別接在三相電源上，作用是向低壓電網(wǎng)回饋電能。另外 2根接在變頻器的直流端子上，（變頻器接線端子排上的那2個(gè)直流端子因變頻器品牌的不同，其名稱不完全一樣，在接線以前應(yīng)仔細(xì)閱讀變頻器說(shuō)明書(shū)）其作用這是從直流母排上收集過(guò)剩的電能。剩下一根是接地線（PE線）。

為了用戶能夠確認(rèn)回饋器的節(jié)電功能，各個(gè)廠家在安裝首臺(tái)回饋器的線路上通常還要安裝三塊電表（見(jiàn)下圖），其中一塊（A）用來(lái)計(jì)量不含有回饋電量的用電量，也就是沒(méi)有安裝回饋器時(shí)候電梯的用電量。第二塊(B)計(jì)量包含回饋電量在內(nèi)的電梯用電量。第三塊（C）專門用于計(jì)量回饋的電量,也就是節(jié)約的電量。

它們之間的關(guān)系是：B=A-C 接線圖

在電梯運(yùn)行的期間，一旦電梯的電動(dòng)機(jī)進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)，人們就可以清楚地看見(jiàn)電表A在反轉(zhuǎn)，電表B微動(dòng)，電表C在正轉(zhuǎn)。不過(guò)有一點(diǎn)一定要予以注意：在這里安裝的電表必須是機(jī)械式電表，因?yàn)殡娮邮诫姳硎遣粫?huì)反轉(zhuǎn)的。

五、節(jié)能效益

電梯能源回饋器的節(jié)能效益是相當(dāng)高的。中國(guó)特種設(shè)備檢驗(yàn)協(xié)會(huì)對(duì)某產(chǎn)品進(jìn)行過(guò)能好測(cè)試：

工況為100%載荷（滿載）時(shí)往返10次的耗電量，用電能回饋技術(shù)前耗電0.852Kw.h，應(yīng)用電能回饋技術(shù)后耗電0.472Kw.h，節(jié)電率查過(guò)44%；

工況為0%載荷（空載）時(shí)往返10次的耗電量，用電能回饋技術(shù)前耗電0.748Kw.h，應(yīng)用電能回饋技術(shù)后耗電0.486Kw.h，節(jié)電率超過(guò)35%。

根據(jù)筆者這幾年的實(shí)際觀察和測(cè)試，節(jié)電量與電梯的工作狀況有很大的關(guān)系。在樓層越高，日平均運(yùn)行頻次越多，電梯的梯速越高，停站次數(shù)越頻繁的電梯上面使用回饋器的節(jié)能效益越好。在高層寫字樓內(nèi)，每天叫梯次數(shù)超過(guò)1000次的電梯，安裝回饋裝置以后節(jié)電率幾乎都能夠達(dá)到35%以上。

此外使用該項(xiàng)技術(shù)以后，放熱電阻不再工作，電梯機(jī)房的室內(nèi)溫度大幅度下降，通?？梢韵陆?~10攝氏度。機(jī)房空調(diào)機(jī)的開(kāi)啟時(shí)間減少了50~75%（依電梯機(jī)房的位置和結(jié)構(gòu)而異），進(jìn)一步降低了電梯系統(tǒng)的能耗。同時(shí)電梯機(jī)房的溫度下降以后，對(duì)電梯機(jī)房設(shè)備的安全運(yùn)行和延長(zhǎng)使用壽命都很有好處。

寫字樓，商場(chǎng)，醫(yī)院由于受到電梯客戶群的影響，其主要工作時(shí)間往往都相對(duì)集中在8：30到18：00這段時(shí)間內(nèi)，此間正值用電高峰期，電價(jià)都比較高，北京地區(qū)商業(yè)電價(jià)在高峰期間（10：00-15：00）是1.2283元/千瓦時(shí)，夏季7、8、9月的尖峰期間（11：00-13：00）1.3377元/千瓦時(shí)，因此節(jié)電效益更加明顯。一年節(jié)約的電費(fèi)基本上就能夠達(dá)到初期投資的水平。

例如：深圳某大廈

電梯停站30層，梯速2.5m/s。實(shí)驗(yàn)狀態(tài)：不用回饋器和用回饋器，各運(yùn)行2周（336小時(shí)）。

不用回饋器用電量是817千瓦時(shí)。電阻溫度128攝氏度。使用回饋器用電量是491千瓦時(shí)。電阻溫度 22攝氏度。節(jié)電率大約39%。一年節(jié)約的電費(fèi)就超過(guò)了改造的投資。

即使在叫梯次數(shù)很少的電梯上使用回饋器，節(jié)電率也相當(dāng)可觀。筆者曾經(jīng)組織過(guò)一次測(cè)試，在XX高檔公寓，2號(hào)樓7單元，樓高12層樓，地下2層，電梯功率是 11千瓦。一星期才叫梯次數(shù)230多次，使用回饋器以后節(jié)電率仍可以達(dá)到19.5%。

只是在這種工況下，節(jié)電效益很低，投資回收期過(guò)長(zhǎng)。

六、對(duì)幾個(gè)問(wèn)題的解答

1、電能回饋裝置發(fā)出來(lái)的電到哪里去了？

安裝了電能回饋裝置等于在建筑物低壓電網(wǎng)中并聯(lián)了一臺(tái)不是連續(xù)工作的小發(fā)電機(jī)。當(dāng)電梯處在發(fā)電狀態(tài)的時(shí)候，回饋的電能進(jìn)入局域電網(wǎng)，與時(shí)電網(wǎng)中其他正在運(yùn)行中的用電設(shè)備（如水泵，冷水機(jī)組，風(fēng)機(jī)，照明燈等等）將這一部分電消耗掉了，于是這些設(shè)備減少了對(duì)總電源的電力需求，從而達(dá)到了節(jié)約用電的目的。

2、加裝電能回饋裝置是否會(huì)影響電梯的安全運(yùn)行？ 電梯的電能回饋裝置是在直流母排上并入的?；仞佈b飾都具備完整的保護(hù)功能（如：過(guò)壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)，采用自診斷技術(shù)確保輸出電壓精確，防止電流回送等），而且這些保護(hù)的設(shè)置參數(shù)都大幅度低于電梯控制柜和變頻器的保護(hù)參數(shù)的水平，一旦回饋裝置發(fā)生故障，其本身的各種保護(hù)就會(huì)先于電梯控制回路中保護(hù)起作用，使回饋裝置停止工作。此時(shí)電梯仍可以正常工作，只是沒(méi)有了電能回饋的功能而已，因此安裝電能回饋裝置對(duì)電梯的安全性能沒(méi)有任何影響。另外該產(chǎn)品已經(jīng)得到國(guó)家電梯質(zhì)量檢測(cè)中心認(rèn)可，可以放心使用。

3、在不同建筑物內(nèi)，同樣功率，層站的電梯為什么節(jié)電率相差很大？ 問(wèn)題出在電梯的使用頻率不一樣。正如前面提到的，回饋器只是在輕載上 升，重載下降以及電梯停站之前的制動(dòng)期間才會(huì)發(fā)電，所以發(fā)電量的取決于出現(xiàn)上面三種運(yùn)行狀況的幾率?？傮w上講，使用頻率越高，電梯出現(xiàn)上述三種狀況的幾率就越高，回饋的電量就越多，節(jié)電率就越高。

4、什么樣的電梯適合安裝電能回饋器？

從理論個(gè)上講，只要變頻的垂直電梯都可以安裝電能回饋器。非變頻電梯、液壓電梯由于工作原理不同，不能安裝電能回饋器。無(wú)機(jī)房電梯也可以安裝回饋器，安裝回饋器后的節(jié)能效果不如有機(jī)房電梯那樣明顯，所以人們不太應(yīng)用。

從節(jié)能效益上講，應(yīng)該首先應(yīng)該考慮在樓層高，運(yùn)行頻率高，梯速高和停站多的電梯上使用這項(xiàng)技術(shù)。這樣投資回收期比較短，而且電梯機(jī)房環(huán)境的改變更加明顯。使用單位可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行推算，大約在2-3年內(nèi)可以收回投資的電梯都可以考慮進(jìn)行改造。

電梯電能回饋技術(shù)是一項(xiàng)完全成熟而且很值得推廣的節(jié)能技術(shù)，已經(jīng)得到國(guó)家電梯質(zhì)量管理部門的認(rèn)可。在設(shè)備選型的時(shí)候，寫字樓，醫(yī)院，商廈等等建筑物就應(yīng)該考慮安裝帶電能回饋裝置的電梯。建議有關(guān)部門早日完成國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的制定，使這項(xiàng)節(jié)能技術(shù)的推廣和應(yīng)用進(jìn)入法制化的軌道。應(yīng)該在建筑物方案審核的時(shí)候就進(jìn)行相應(yīng)的干預(yù)，以便從源頭上控制住高能耗電梯的進(jìn)入市場(chǎng)。避免再次陷入先耗能再治理的怪圈內(nèi)。

第二篇：電梯電能回饋節(jié)能改造解決方案

電梯電能回饋節(jié)能改造解決方案

電梯為何能發(fā)電

電梯作為高層建筑物中的固定式升降運(yùn)輸設(shè)備，由曳引機(jī)系統(tǒng)拖動(dòng)一個(gè)裝載乘客的轎廂，沿著垂直或傾斜角小于15°的軌道在各樓層間運(yùn)行的一種勢(shì)能負(fù)載，因此若電梯的載重量即轎廂重量與配重塊不平衡時(shí)，會(huì)使電梯產(chǎn)生多余的機(jī)械能帶動(dòng)電梯轎廂運(yùn)行。如本頁(yè)圖所示，當(dāng)電梯輕載上行、重載下行或停層制動(dòng)時(shí)，曳引機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)。

目前的電梯大部分均采用變頻調(diào)速技術(shù)，電梯運(yùn)行過(guò)程中發(fā)出的電能會(huì)通過(guò)變頻器逆變模塊的續(xù)流二級(jí)管源源不斷的向變頻器的直流電容充電，使變頻器的直流母線電壓泵升，導(dǎo)致變頻器產(chǎn)生過(guò)壓故障，影響電梯的正常運(yùn)行。目前國(guó)內(nèi)大部分變頻調(diào)速電梯吸收此部分能量的方法是采用外加大功率制動(dòng)電阻的方法，這樣不僅浪費(fèi)了大量電能，降低電梯的運(yùn)行效率，還會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，導(dǎo)致機(jī)房溫度大大升高（4℃-8℃），需要用空調(diào)或排風(fēng)扇來(lái)降溫，從而更進(jìn)一步增加了電梯能耗，同時(shí)大量的熱量降低了電梯控制柜運(yùn)行的穩(wěn)定性。

采用電梯電能回饋裝置的能源再生技術(shù)和電梯的完美結(jié)合將打破傳統(tǒng)電梯（變頻調(diào)速+永磁電梯）從節(jié)能到“造”能的飛躍。這也會(huì)是解決電梯能耗的歷史性突破和分水嶺。電梯能耗現(xiàn)狀

一部普通的變頻調(diào)速電梯，日耗電量在30kWh-80kWh，采用能源再生技術(shù)，節(jié)電率在15-50%，若按照每部電梯的日均耗電量40kWh，平均節(jié)電率30%計(jì)算，每部電梯的日均節(jié)電量在13.5kWh左右，再加上因采用能源再生技術(shù)、機(jī)房溫度的降低而節(jié)省的空調(diào)電費(fèi)，每部電梯的日均節(jié)電量可達(dá)到18kWh。據(jù)中國(guó)電梯協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，截止到2010年底，我國(guó)的在用電梯已達(dá)到150萬(wàn)臺(tái)，且每年還在以20%的速度在增長(zhǎng)，如果中國(guó)每部電梯都加裝電能回饋裝置的話，每年可節(jié)省電量達(dá)到65.7多億kWh，在2011年-2015年十二五規(guī)劃的五年時(shí)間里，節(jié)能量可達(dá)到586.68億kWh，相當(dāng)于三峽發(fā)電站半年的發(fā)電量。中國(guó)是世界上最大的電梯制造國(guó)和使用國(guó)，2010年電梯的年耗電量達(dá)到了237億kWh，占整個(gè)建筑能耗的7%，且每年還在以20%的速度在增長(zhǎng).另一方面，市場(chǎng)上在用的90年代的電梯也逐漸進(jìn)入了更換階段。因此節(jié)能電梯的市場(chǎng)需求量主要包括三個(gè)方面，一是新增需求量，二是舊電梯的更換量，三是節(jié)能改造量。

節(jié)能技術(shù)原理

電梯運(yùn)行中：①電梯在運(yùn)行中有時(shí)耗電、有時(shí)發(fā)電；②耗電和發(fā)電的機(jī)會(huì)大約各占50%；③通常的電梯對(duì)于發(fā)電的電量都是通過(guò)制動(dòng)電阻進(jìn)行消耗而沒(méi)有加以利用；④制動(dòng)電阻的溫度會(huì)明顯升高。

電梯造成很多的能源浪費(fèi)，發(fā)的電不僅沒(méi)有利用，反而造成機(jī)房溫度過(guò)高，需要借助空調(diào)進(jìn)行散熱，因此我們要想辦法進(jìn)行解決。我們采取的策略是對(duì)發(fā)電的電量進(jìn)行回收利用，那么不僅可以將勢(shì)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔茉俅问褂茫冶苊饬水a(chǎn)生多余的熱量，同時(shí)還減少了空調(diào)的耗電量。

電量回收利用的方式是：將發(fā)出的電量轉(zhuǎn)換成交流電，再同步輸送到局部電網(wǎng)中，轉(zhuǎn)換成一定的電流，與電網(wǎng)中其它用電器并聯(lián)，為其它用電器提供一部分電能，這個(gè)叫做逆變并網(wǎng)，這個(gè)原理和廣泛使用的太陽(yáng)能發(fā)電并網(wǎng)原理是一樣的。這種技術(shù)實(shí)現(xiàn)了從節(jié)能到“造能”的飛躍，是一種非常先進(jìn)的技術(shù)。

實(shí)現(xiàn)這一節(jié)能技術(shù)的設(shè)備是電能回饋裝置，它是實(shí)現(xiàn)能量回收和并網(wǎng)的關(guān)鍵設(shè)備。產(chǎn)品名稱

益非KYF電能回饋裝置

應(yīng)用范圍

環(huán)保節(jié)能產(chǎn)品，節(jié)省電能21％--60％，樓層越高，功率越大，使用越頻繁，節(jié)能效果越好，非常適合高層，高速電梯使用。

適用范圍寬，可與220V，380V，480V電壓等級(jí)的變頻器配合使用，曳引機(jī)功率從15KW—40KW均可適用。

自動(dòng)扶梯變頻節(jié)能改造方案

自動(dòng)扶梯變頻節(jié)能裝置：

該產(chǎn)品具有工變頻切換開(kāi)關(guān)，可隨時(shí)切換到改造之前的運(yùn)行模式，安裝后可達(dá)如下效果： 1）當(dāng)扶梯置于節(jié)能模式運(yùn)行時(shí)，啟動(dòng)扶梯后正常速度運(yùn)行一分鐘；

2）若一分鐘內(nèi)無(wú)乘客觸發(fā)紅外線，則扶梯變?yōu)樵O(shè)定頻率節(jié)能慢速運(yùn)行狀態(tài)；

3）若有客流時(shí)，紅外傳感開(kāi)關(guān)被觸發(fā)，扶梯立即平穩(wěn)加速到正常速度，控制器PLC內(nèi)置計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)。（每觸發(fā)一次都會(huì)重新計(jì)時(shí)，以保證最后一位乘客以正常速度達(dá)到）； 4）若在設(shè)定的時(shí)間段內(nèi)再無(wú)乘客通過(guò)電梯，扶梯自動(dòng)切換到設(shè)定頻率低速節(jié)能運(yùn)行； 5）如此循環(huán)以達(dá)到顯著的節(jié)能效果。

美麗東方自動(dòng)扶梯節(jié)能裝置

系列自動(dòng)扶手電梯專用變頻一體柜，是我公司引進(jìn)德國(guó)尖端成熟的變頻控制技術(shù)，結(jié)合國(guó)際上最高端變頻器特性，及國(guó)內(nèi)的應(yīng)用特點(diǎn)，采用全新理念自主開(kāi)發(fā)的一系列高性能，電流矢量型、低噪音的變頻器。在提高穩(wěn)定性的前提下增加了簡(jiǎn)易PLC、實(shí)用的PID調(diào)節(jié)（具有恒壓供水功能），靈活的輸入輸出端子、參數(shù)在線修改、自識(shí)別信號(hào)傳輸故障、停電和停機(jī)參數(shù)存儲(chǔ)、注塑機(jī)節(jié)能控制、擺頻控制、RS485控制、現(xiàn)場(chǎng)總線控制等一系列實(shí)用先進(jìn)的運(yùn)行、控制功能。為設(shè)備制造和終端客戶提供了集成度高的一體化解決方案，對(duì)降低系統(tǒng)采購(gòu)和運(yùn)營(yíng)成本，提高系統(tǒng)可靠性具有極大的幫助。

ML系列扶手電梯專用變頻一體柜，它優(yōu)良的無(wú)級(jí)軟啟動(dòng)性能，強(qiáng)大而可調(diào)整的控制功能，保證了產(chǎn)品極高的工作安全性，確保為用戶提供更安全可靠和更優(yōu)性能的產(chǎn)品服務(wù)。

Ml系列自動(dòng)扶梯節(jié)能控制器是當(dāng)今最先進(jìn)的自動(dòng)扶梯一體化控制系統(tǒng)，集成了變頻驅(qū)動(dòng)和扶梯邏輯控制，輔以簡(jiǎn)單的外設(shè)就可構(gòu)成完整的扶梯控制系統(tǒng)，該一體化控制系統(tǒng)申請(qǐng)了兩項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利。

ML系列的出現(xiàn)解決了困撓變頻扶梯多年的三大難題：成本居高不下、重載下行的安全隱患、變頻工頻切換的振動(dòng)。因采用的是旁路變頻改造而不是全變頻改造，所以很好地解決了傳統(tǒng)的變頻改造因空間不足而散熱不良，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)經(jīng)常故障，嚴(yán)重影響扶梯壽命的缺點(diǎn)。

第三篇：電能計(jì)量裝置配置原則

電能計(jì)量裝置配置原則

1.配置原則

(1)貿(mào)易結(jié)算用的電能計(jì)量裝置原則上應(yīng)配置在供受電設(shè)施的產(chǎn)權(quán)分界處:發(fā)電企業(yè)上網(wǎng)線路、電網(wǎng)經(jīng)營(yíng)企業(yè)間的聯(lián)絡(luò)線路兩側(cè)都應(yīng)配置電能計(jì)量裝置。

(2)I、II、III類貿(mào)易結(jié)算用電能計(jì)量裝置應(yīng)按計(jì)量點(diǎn)配置計(jì)量專用電壓、電流互感器或者專用二次繞組。電能計(jì)量專用電壓、電流互感器或?qū)Ｓ枚卫@組及其二次回路不得接入與電能計(jì)量無(wú)關(guān)的設(shè)備。

(3)單機(jī)容量100MW及以上的發(fā)電機(jī)組上網(wǎng)結(jié)算電量,以及電網(wǎng)經(jīng)營(yíng)企業(yè)之間購(gòu)銷電量的計(jì)量點(diǎn),宜配置準(zhǔn)確度等級(jí)相同的主、副兩套電能表。即在同一回路的同一計(jì)量點(diǎn)安裝一主一副兩套電能表,同時(shí)運(yùn)行、同時(shí)記錄,實(shí)時(shí)比對(duì)和監(jiān)測(cè),以保證電能計(jì)量裝置的準(zhǔn)確、可靠,避免較大的電量差錯(cuò)。

(4)35KV以上貿(mào)易結(jié)算用電能計(jì)量裝置中的電壓互感器二次回路,應(yīng)不裝設(shè)隔離開(kāi)關(guān)輔助觸點(diǎn),但可裝設(shè)熔斷器;35kV及以下貿(mào)易結(jié)算用電能計(jì)量裝置的電壓互感器二次回路,應(yīng)不裝設(shè)隔離開(kāi)關(guān)輔助觸點(diǎn)和熔斷器。

(5)安裝在用電客戶處的貿(mào)易結(jié)算用電能計(jì)量裝置,1OKV及以下電壓供電的,應(yīng)配置符合GB/T16934規(guī)定的電能計(jì)量柜或計(jì)量;35kV電壓供電的,宜配置GB/T16934規(guī)定的電能計(jì)量柜或電能計(jì)量箱。

(6)貿(mào)易結(jié)算用的高壓電能計(jì)量裝置應(yīng)裝設(shè)電壓失壓計(jì)時(shí)器。未配置計(jì)量柜(箱)的電能計(jì)量裝置,其互感器二次回路的所有接線端子、試驗(yàn)端子應(yīng)能實(shí)施鉛封。

(7)互感器的實(shí)際二次負(fù)荷應(yīng)在25%~100%額定二次負(fù)荷范圍內(nèi);電流互感器額定二次負(fù)荷的功率因數(shù)應(yīng)為0.8-1.0;電壓互感器額定二次功率因數(shù)應(yīng)與實(shí)際二次負(fù)荷的功率因數(shù)接近。

(8)電流互感器在正常運(yùn)行中的實(shí)際負(fù)荷電流應(yīng)為額定一次電流值的60%左右,至少應(yīng)不小于30%。否則,應(yīng)選用具有高動(dòng)熱穩(wěn)定性能的電流互感器,以減小變比。

(9)選配過(guò)載4倍及以上的寬負(fù)載電能表,以提高低負(fù)荷計(jì)量的準(zhǔn)確性。

(10)經(jīng)電流互感器接人的電能表,其標(biāo)定電流宜不超過(guò)TA額定二次電流的30%,其額定最大電流應(yīng)為TA額定二次電流的120%左右。直接接入式電能表的標(biāo)定電流應(yīng)按正常運(yùn)行負(fù)荷電流的30%左右進(jìn)行選擇。

(11)對(duì)執(zhí)行功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)的客戶,應(yīng)配置可計(jì)量有功電量、感性和容性無(wú)功電量的電能表;按最大需量計(jì)收基本電費(fèi)的客戶,應(yīng)配置具有最大需量計(jì)量功能的電能表;實(shí)行分時(shí)電價(jià)的客戶,應(yīng)配置復(fù)費(fèi)率電能表或多功能電能表。

(12)配有數(shù)據(jù)通信接口的電能表,其通信規(guī)約應(yīng)符合DL/T645的要求。

(13)具有正、反向送受電的計(jì)量點(diǎn),應(yīng)配置計(jì)量正向和反向有功電量以及四象限無(wú)功電量的電能表。一般可配置1只具有計(jì)量正、反向有功電量和四象限無(wú)功電量的多功能電能表。

(14)中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)(如經(jīng)消弧線圈接地)的電能計(jì)量點(diǎn),應(yīng)配置經(jīng)互感器接人的三相三線(3×100V)有功、無(wú)功電能表;但個(gè)別經(jīng)過(guò)驗(yàn)證、接地電流較大的,則應(yīng)安裝經(jīng)互感器接人的三相四線(3×57.7V)有功、無(wú)功電能表。

(15)中性點(diǎn)非絕緣系統(tǒng)(即中性點(diǎn)直接接地)的電能計(jì)量點(diǎn),應(yīng)配置經(jīng)互感器接人的三相四線(3×57.7V)有功、,無(wú)功電能表。

(16)三相三線低壓線路的電能計(jì)量點(diǎn),配置低壓三相三線(3×380V)有功、無(wú)功電能表;當(dāng)照明負(fù)荷占總負(fù)荷的15%及以上時(shí),為減小線路附加誤差,應(yīng)配置低壓三相四線(3×380V/220V)有功、無(wú)功電能表,或3只感應(yīng)式無(wú)止逆單相電能表。

三相四線制低壓線路的電能計(jì)量點(diǎn),應(yīng)配置低壓三相四線有功、無(wú)功電能表。

2.準(zhǔn)確度要求

電能計(jì)量裝置的類別不同,對(duì)電能表、互感器的準(zhǔn)確度等級(jí)要求就不相同。

(1)不同類別的電能計(jì)量裝置所配置的電能表、互感器的準(zhǔn)確度等級(jí)應(yīng)不低于表的規(guī)定。

(2)I、II類用于貿(mào)易結(jié)算的電能計(jì)量裝置中,電壓互感器二次回路電壓降應(yīng)不大于其額定二次電壓的0.2%;其他電

能計(jì)量裝置中二次回路電壓降應(yīng)不大于其額定二次電壓的0.5%。

準(zhǔn)確度等級(jí)

*0.2級(jí)電流互感器僅指發(fā)電機(jī)出口電能計(jì)量裝置中配用。

3.接線方式

(1)接入中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)的3臺(tái)電壓互感器,35kV及以上的宜采用Y/y方式接線;35kV以下的宜采用V/V方式接線。接入非中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)的3臺(tái)電壓互感器,宜采用Yo/yo方式接線。其一次側(cè)接地方式和系統(tǒng)的接地方式應(yīng)相一致。

(2)低壓供電,負(fù)荷電流為5OA及以下時(shí),宜采用電能表直接接入方式;負(fù)荷電流為5OA以上時(shí),宜采用電能表經(jīng)電流互感器接入的接線方式。

(3)三相三線制接線的電能計(jì)量裝置,其2臺(tái)電流互感器二次繞組與電能表之間宜采用四線連接。三相四線制連接的電能計(jì)量裝置,其3臺(tái)電流互感器二次繞組與電能表之間宜采用六線連接。

(4)所有計(jì)費(fèi)用電流互感器的二次接線應(yīng)采用分相接線方式。非計(jì)費(fèi)用電流互感器的二次接線可以采用星形或不完全星形接線方式。

應(yīng)掌握電能計(jì)量裝置的接線方式及其規(guī)則,深入學(xué)習(xí)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《電能計(jì)量裝置安裝接線規(guī)則》及《電能計(jì)量裝置接線圖集》，并遵照?qǐng)?zhí)行。

4.互感器二次回路導(dǎo)線截面的選擇

互感器與電能表連接導(dǎo)線截面的大小,直接影響互感器的實(shí)際二次負(fù)載,進(jìn)而影響計(jì)量裝置的準(zhǔn)確性。因此,必須正確選擇互感器二次回路導(dǎo)線的截面。

(1)電流互感器二次回路導(dǎo)線截面的選擇。電流互感器二次回路導(dǎo)線阻抗是二次負(fù)荷阻抗的一部分,尤其在大型發(fā)電廠、變電所則是其主要部分,它直接影響電流互感器的準(zhǔn)確性。因此,當(dāng)二次回路連接導(dǎo)線的長(zhǎng)度一定時(shí),其截面應(yīng)按電流互感器的額定二次負(fù)荷計(jì)算確定,一般應(yīng)不小于4mm2。

(2)根據(jù)負(fù)荷電流的大小,配置直接接入式電能表應(yīng)選擇的導(dǎo)線截面如表68所示。

(3)電壓互感器二次回路導(dǎo)線截面的選擇。電壓互感器的負(fù)荷電流通過(guò)二次導(dǎo)線時(shí)會(huì)產(chǎn)生電壓降,那么加在電能表上的電壓就不等于電壓互感器二次繞組的端電壓,這將造成電能表端電壓對(duì)于二次繞組端電壓的量值和相位上的變化,由此產(chǎn)生電能量的測(cè)量誤差。一般用加大導(dǎo)線截面或縮短導(dǎo)線長(zhǎng)度來(lái)減小TV二次回路電壓降。當(dāng)電壓二次回路導(dǎo)線長(zhǎng)度一定時(shí),其截面應(yīng)按允許的電壓降計(jì)算確定。通常電壓二次回路的導(dǎo)線截面應(yīng)不小于2.5mm2。

第四篇：電能計(jì)量裝置安裝前規(guī)定

電能計(jì)量裝置安裝前的管理

1．報(bào)裝中的管理

用戶供電方案應(yīng)按照《中華人民共和國(guó)電力法》第二十七條、《電力供應(yīng)與使用條例》中第六章規(guī)定：供用電雙方應(yīng)簽訂供用電合同，其中要求就計(jì)量方式問(wèn)題要明確規(guī)定采用什么樣的計(jì)量裝置、安裝的位置、如何安裝；計(jì)量管理的責(zé)任(維修和保護(hù)責(zé)任)及計(jì)量裝置產(chǎn)生誤差的糾正辦法的要求，在報(bào)裝方案時(shí)，給予明確；例如在電能計(jì)量方式上應(yīng)明確電能計(jì)量裝置的裝設(shè)地點(diǎn)、裝設(shè)電壓等級(jí)、電能表類型及專用互感器及二次回路等“用電計(jì)量裝置表”的內(nèi)容。2．設(shè)計(jì)審定中的管理

電能計(jì)量裝置的設(shè)計(jì)審定的基本內(nèi)容包括用戶的電能計(jì)量方式、電能表與互感器的接線方式、計(jì)量器具的準(zhǔn)確度等級(jí)、專用互感器及二次回路專用互感器的額定二次負(fù)荷及額定功率因數(shù)、電流互感器額定一次電流、電能表的標(biāo)定電流、電能計(jì)量柜、電能表的安裝條件、高壓互感器及其高壓電氣設(shè)備的電氣間和安全距離等；主要依據(jù)SDJ9《電測(cè)量?jī)x表裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》、GBJ63電力裝置的電測(cè)量?jī)x表裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》。3． 電能表及互感器的選擇

在設(shè)計(jì)時(shí)要遵循電能計(jì)量裝置的技術(shù)要求進(jìn)行選擇。在農(nóng)村，特別強(qiáng)調(diào)以下方面：

(1)準(zhǔn)確度：由于農(nóng)電大多數(shù)是IV類負(fù)荷，有功電能表選2．2級(jí)，無(wú)功電能表選3．0級(jí)，電壓互感器選0．5級(jí)，電流互感器選0．5級(jí)或o．5S級(jí)。

(2)二次導(dǎo)線的選擇：二次回路的連接導(dǎo)線應(yīng)采用銅質(zhì)單芯絕緣線。連接導(dǎo)線的截面積由計(jì)算確定：電流二次回路，應(yīng)按電流互感器的額定二次負(fù)荷來(lái)計(jì)算，但至少應(yīng)不小于4(2．5)mm 2；電壓二次回路應(yīng)按電壓降來(lái)計(jì)算，但至少應(yīng)不小于2．5mm2。

(3)一次電流的確定：應(yīng)保證其在正常運(yùn)行的實(shí)際負(fù)荷電流達(dá)到額定值的60％左右，至少應(yīng)不小于30％。(4)電壓互感器二次回路壓降應(yīng)不大于額定二次電壓的0．5％。

(5)關(guān)于安裝電能柜的要求：對(duì)10kV以下三相線路供電的用戶要配置全國(guó)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的電能計(jì)量柜；35kV供電的用戶宜配置專用互感器柜或電能計(jì)量柜，35kV以上線路供電的用戶，應(yīng)有電流互感器專用的二次繞組和電壓互感器的二次回路，并不得與保護(hù)、測(cè)量回路共用。

(6)居民用戶電能表選擇：電能表額定容量的大小，根據(jù)用戶負(fù)荷的高低來(lái)選擇。用電負(fù)荷上限應(yīng)不超過(guò)電能表的額定容量，下限應(yīng)不小于電能表允許誤差規(guī)定的負(fù)荷電流值。

【例5-1】 某家庭有彩電1臺(tái)、80W，微波爐1臺(tái)、800W，40W電燈泡5只，洗衣機(jī)1臺(tái)、400W，電炊具800W。試問(wèn)應(yīng)配多大的電能表。

解 計(jì)算使用功率：P＝80十800十5×40十400十800＝2280(W)計(jì)算同時(shí)系數(shù)為1時(shí)，通過(guò)電能表的電流值：I = =10．4 答：可配單相220／6(12)A的電能表。

例5-2】 某動(dòng)力兼照明用戶，裝電燈容量為1kW，電動(dòng)機(jī)動(dòng)10kW，用電的功率因數(shù)按0．8考慮，同時(shí)系數(shù)為1。試問(wèn)選用多大的電能表? 解 計(jì)算三相電流： I= P / UIcos∮

=（1000+10000）/ ×380×0．8=20．8（A）

答：應(yīng)選取一只三相四線3×220/380V，25A的電能表或3臺(tái)30/5A電流互感器及3只5A的電能表。安裝后的驗(yàn)收

（1）電能計(jì)量方式符合設(shè)計(jì)要求；（2）電能計(jì)量裝置的接線正確、安裝工藝質(zhì)量尤其是接點(diǎn)、觸點(diǎn)、熔斷器等的接觸良好；

（3）測(cè)量一、二次回路的絕緣電阻應(yīng)合格，有電壓互感器和電流互感器的單位要進(jìn)行二次回路壓降或二次回路負(fù)荷的測(cè)試；

（4）計(jì)量器具有有效期內(nèi)的合格標(biāo)志；（5）計(jì)量裝置的接地系統(tǒng)； 運(yùn)行中的管理

農(nóng)村供電所電能計(jì)量管理，運(yùn)行中的主要工作內(nèi)容是掌握本地區(qū)和所轄范圍電能計(jì)量裝置中電能表、互感器的規(guī)格、形式和數(shù)量；根據(jù)本地區(qū)和所轄范圍，對(duì)電能計(jì)量裝置管理的業(yè)務(wù)安排制定計(jì)劃，認(rèn)真執(zhí)行電能計(jì)量裝置的周期輪換和檢修任務(wù)，及時(shí)處理故障差錯(cuò)等。1．電能表的管理

（1）檢定依據(jù)：根據(jù)DL448-91《電能計(jì)量裝置管理規(guī)程》、SD109-83《交流電能表檢定規(guī)程》進(jìn)行。

（2）室內(nèi)檢定：包括新裝和運(yùn)行中定期輪換的電能表。農(nóng)村用電中，電能表的檢定一般要求用精度比被校表的準(zhǔn)確度高3倍的校驗(yàn)裝置（如：在檢定2．0級(jí)表時(shí)，檢定裝置等級(jí)為0．6級(jí)），在規(guī)定的實(shí)驗(yàn)條件下，運(yùn)用恰當(dāng)?shù)姆椒氨匾恼{(diào)整確定電能表準(zhǔn)確度的等級(jí)。

檢定內(nèi)容：①直觀檢查；②啟動(dòng)試驗(yàn)；③潛動(dòng)試驗(yàn)；④測(cè)定基本誤差；⑤絕緣強(qiáng)度試驗(yàn)；⑥走字試驗(yàn)；⑦需量表需量指示器試驗(yàn)。重要項(xiàng)目是測(cè)定基本誤差（檢定方法可依據(jù)有關(guān)規(guī)程）。

由于電能表的檢定是在規(guī)定條件下進(jìn)行的，對(duì)安裝和使用時(shí)中的表計(jì)都要滿足規(guī)程中或生產(chǎn)廠家對(duì)安裝條件的要求，使表計(jì)在實(shí)際運(yùn)行中依然能保證其準(zhǔn)確度的要求。要充分考慮如頻率、電壓、波形、溫度、傾斜、自熱等對(duì)影響電能表運(yùn)行的外部主要因素，其中溫度、傾斜、自熱與安裝的環(huán)境直接有關(guān)。

（3）輪換周期：執(zhí)行規(guī)程中關(guān)于安裝式電能表第IV類電能計(jì)量裝置的規(guī)定，如2．0級(jí)。

（4）現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)：按規(guī)定的檢驗(yàn)周期，在電能表安裝現(xiàn)場(chǎng)用實(shí)際負(fù)荷對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn)。實(shí)際負(fù)荷要求為：通入標(biāo)準(zhǔn)表的電流不低于其標(biāo)定電流的20％，現(xiàn)場(chǎng)的負(fù)荷應(yīng)為實(shí)際的經(jīng)常負(fù)荷，當(dāng)負(fù)載電流低于被檢表的10％或功率因數(shù)低于0．5時(shí)，不宜進(jìn)行誤差測(cè)定。

現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)條件還要符合對(duì)電壓、頻率、溫度等的要求。檢查內(nèi)容：①在實(shí)際運(yùn)行中測(cè)定電能表的誤差；②檢查是否有計(jì)差錯(cuò)，計(jì)量方式是否合理；③檢查電能表與互感器二次回路連接是否正確。為滿足現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)的需要。許多廠家還生產(chǎn)了不同類型的現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)設(shè)備，如ST9040E多功能電能表等。2．互感器的管理

1)依據(jù)DL448-91《電能計(jì)量裝置管理規(guī)程》、JJG313-94《測(cè)量用電流互感器》、JJG314-94《測(cè)量用電壓互感器》的規(guī)定進(jìn)行檢定。

2)實(shí)驗(yàn)室檢定內(nèi)容：①外觀檢查；②絕緣電阻的測(cè)定；③工頻電壓試驗(yàn)；④繞組極性的檢查；⑤退磁(電壓互感器不做)；⑥誤差測(cè)定。檢定方法可依據(jù)上述規(guī)程。

由于互感器的檢定是在規(guī)定條件下進(jìn)行的，對(duì)安裝和使用時(shí)中的互感器都要滿足規(guī)程中或生產(chǎn)廠家對(duì)安裝條件的要求；要充分考慮如頻率、電壓、波形、溫度、外界電磁場(chǎng)、二次回路的實(shí)際負(fù)荷等對(duì)影響互感器運(yùn)行的外部主要因素。其中外界電磁場(chǎng)、二次回路的實(shí)際負(fù)荷與安裝的環(huán)境直接有關(guān)。

3)輪換周期：按DL448-91的規(guī)定，互感器的輪換(現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn))周期：至少每10年輪換一次，或現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)一次；低壓電流互感器，至少每20年輪換一次。目前，根據(jù)JJG313-94和HG314-94兩個(gè)規(guī)程的要求，標(biāo)準(zhǔn)用的互感器室內(nèi)檢定周期一般為2年。

3．通過(guò)電能計(jì)量進(jìn)行竊電行為的判定和處理

在《電力供應(yīng)與使用條例》第三十一條明確規(guī)定禁止竊電行為并規(guī)定涉及計(jì)量裝置的以下行為屬于竊電行為：(1)繞越供電企業(yè)的用電計(jì)量裝置用電；

(2)偽造或者開(kāi)啟法定的或授權(quán)的計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)加封的用電計(jì)量裝置封印用電；(3)故障損壞供電企業(yè)用電計(jì)量裝置；

(4)故意使供電企業(yè)的用電計(jì)量裝置不準(zhǔn)或者失效。

在發(fā)現(xiàn)上述竊電行為時(shí)根據(jù)《中華人民共和國(guó)電力法》第七十一條規(guī)定：“盜竊電能的，由電力管理部門責(zé)令停止違法行為，追繳電費(fèi)并處應(yīng)交電費(fèi)5倍以下的罰款；構(gòu)成犯罪的，依照刑法相關(guān)條款追究刑事責(zé)任?！绷硗猓凇缎谭ā返诙倭龡l、第二百六十四條、第二百六十九條也都有明確的規(guī)定。農(nóng)電計(jì)量管理人員要認(rèn)真維護(hù)電力企業(yè)供電的權(quán)益，堵塞漏洞，對(duì)查獲的竊電者，應(yīng)對(duì)予制止，并可當(dāng)場(chǎng)中止供電。竊電者應(yīng)按所竊電量補(bǔ)交電費(fèi)，并承擔(dān)補(bǔ)交電費(fèi)3倍的違約使用電費(fèi)。拒絕承擔(dān)竊電責(zé)任的，應(yīng)報(bào)請(qǐng)電力管理部門依法處理。竊電數(shù)額較大或情節(jié)嚴(yán)重的，應(yīng)提請(qǐng)司法機(jī)關(guān)依法追究刑事責(zé)任。因違約用電或竊電造成供電企業(yè)供電設(shè)施損壞的，責(zé)任者必須承擔(dān)供電設(shè)施的修復(fù)費(fèi)用或進(jìn)行賠償。因違約用電或竊電導(dǎo)致他人財(cái)產(chǎn)、人身安全受到侵害的，受害人有權(quán)要求違約用電或竊電者停止侵害，賠償損失，供電企業(yè)應(yīng)予協(xié)助。主要的故障及原因

1．電能計(jì)量裝置發(fā)生故障的重點(diǎn)（1）互感器變比差錯(cuò)；

(2)電能表與互感器接線差錯(cuò)；(3)倍率差錯(cuò)；

(4)電能表的機(jī)械故障和電氣故障(包括卡字、倒轉(zhuǎn)、擦盤、跳字、潛動(dòng))；(5)電流互感器開(kāi)路或匝間短路；

(6)電壓互感器熔絲斷開(kāi)或二次回路接觸不良；(7)雷擊或過(guò)負(fù)荷燒毀電能表或互感器；

(8)因計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具失準(zhǔn)造成大批量電能表、互感器的重新檢定。2．電能表運(yùn)行常見(jiàn)故障分析

電能表在投入運(yùn)行時(shí)，由于運(yùn)輸、裝接、雷擊、濕潮熱等影響及裝配工藝、修理技術(shù)等原因，會(huì)出現(xiàn)一些故障，主要故障原因如下：

(1)過(guò)熱燒壞。在統(tǒng)計(jì)故障退表中，60％以上是端鈕盒燒毀。故障原因是長(zhǎng)期過(guò)負(fù)荷使用，內(nèi)引線在內(nèi)接線端上未緊固，外引線端上、下螺釘未擰緊等引起局部發(fā)熱，直到絕緣破壞，造成對(duì)地短路。

(2)計(jì)度器故障。故障表中30％為計(jì)度器的各類故障。主要是：①進(jìn)位故障，在進(jìn)位時(shí)發(fā)生卡字，尤其在輕載時(shí)造成圓盤呆滯或停轉(zhuǎn)。②組裝差錯(cuò)，包括齒輪軸、橫軸連接片變形、銘牌或刻度盤松動(dòng)脫落、傳動(dòng)輪組裝錯(cuò)位、計(jì)度器傳動(dòng)比與銘牌常數(shù)不符；洗滌劑使用不當(dāng)，使有關(guān)零件腐蝕生銹、部分緊固鏍釘松動(dòng)等造成。(3)表響(噪聲)。表響對(duì)計(jì)量精度的影響不大，但產(chǎn)生的噪聲對(duì)環(huán)境有影響，產(chǎn)生的主要原因是：①鐵芯組裝不緊湊；②電壓線圈或防潛舌片及元件上的調(diào)整裝置，漏磁氣隙內(nèi)所嵌的銅片、各類緊固螺釘松動(dòng)；③轉(zhuǎn)盤靜平衡不好、上、下軸承不同心或?qū)毷S承等安裝配合不好；④當(dāng)上軸針的固有頻率與50Hz相近時(shí)產(chǎn)生的諧振。

(4)預(yù)防電能表在無(wú)負(fù)荷時(shí)表空轉(zhuǎn)。產(chǎn)生的主要原因有：①防潛裝置失靈；②防潛鉤松動(dòng)、位移或斷裂；③電磁元件安裝不對(duì)稱、傾斜；④輕補(bǔ)償力矩過(guò)大；⑤三相相序與調(diào)整時(shí)的相序不一致。

(5)靈敏度不合格。表計(jì)起動(dòng)不靈敏或不起動(dòng)。主要原因是：①工作氣隙中有鐵屑等雜物；②轉(zhuǎn)盤不平整，起動(dòng)時(shí)有輕微碰盤；③轉(zhuǎn)動(dòng)部分安裝或調(diào)整不合理或元件變形；④防潛動(dòng)力矩調(diào)整過(guò)大；⑤計(jì)度器呆滯；⑥表計(jì)密封性差，致使蝸桿、輪、軸承等有油垢。計(jì)量裝置的接線檢查

計(jì)量裝置的接線檢查是為了保證經(jīng)過(guò)修校調(diào)整準(zhǔn)確的電能表在接入電路后計(jì)量準(zhǔn)確的必要條件，主要檢查互感器的極性、三相電壓互感器接線組別、二次連接導(dǎo)線接線的正確。在帶電檢查時(shí)，應(yīng)注意遵守安全工作制度，特別注意電流互感器絕對(duì)不允許開(kāi)路；電壓互感器絕對(duì)不允許短路。當(dāng)與保護(hù)共用互感器二次回路，必要時(shí)，要請(qǐng)保護(hù)人員協(xié)作。

常見(jiàn)退補(bǔ)電量的計(jì)算實(shí)例

1．因計(jì)量裝置誤差超出范圍的退補(bǔ)電量×K×B 式中G--電能表的實(shí)際誤差值，負(fù)值表示表慢、應(yīng)為補(bǔ)交電量，正值表示表塊、為退電量；

K--電流、電壓互感器倍率乘積；B--退補(bǔ)月數(shù)，起訖時(shí)間查不清時(shí)，電客用戶最多6個(gè)月退補(bǔ)。2．電能表潛動(dòng)退補(bǔ)的電量(kWh)3．因電能計(jì)量裝置故障時(shí)的退補(bǔ)電量 如卡盤、卡字、電壓線圈不通、電壓互感器熔絲斷等，并分如下情況進(jìn)行處理。

照明用戶應(yīng)補(bǔ)電量= ×事故日數(shù)×（原表正常前1個(gè)月抄表電量/這個(gè)月的抄表用電日 數(shù)+換表后至抄表日的抄用電量/換表后至抄表日用電日數(shù)）

新裝照明用戶應(yīng)補(bǔ)電量=自更換電表至抄表日用電量/用電日數(shù)×事故日數(shù)－故障期已交電量 3只電能表中1只或2只出現(xiàn)故障時(shí)，按下列公式計(jì)算應(yīng)補(bǔ)電量： 1只故障應(yīng)補(bǔ)電量=2只正確電能表當(dāng)月電量/2－故障表電量

2只故障應(yīng)補(bǔ)電量=1只正確電能表當(dāng)月電量×2－2只故障表電量

1只三相電能表或3只單相電能表全部發(fā)生故障停止運(yùn)行時(shí)，月用電量比較正常的按照

照明用戶或新裝照明用戶辦理，即月用電量不正常時(shí)，可根據(jù)用戶的產(chǎn)品產(chǎn)量以及有關(guān)用電 記錄等計(jì)算。

4．跳字應(yīng)退電量按下式計(jì)算

應(yīng)退電量＝已收電量一1/2(原正常月的日均電量十抄表后至抄表日均電量)×30(天)(隔月抄表按60天計(jì)算)

第五篇：無(wú)線電能傳輸裝置設(shè)計(jì)報(bào)告

無(wú)線電能傳輸裝置設(shè)計(jì)報(bào)告

摘要

磁耦合諧振式無(wú)線電能傳輸是眾多短距離電能特殊傳輸技術(shù)之一，它因其便捷，節(jié)

能環(huán)保而受到廣泛關(guān)注?，F(xiàn)在磁耦合諧振式無(wú)線電能傳輸距離已經(jīng)可以達(dá)到米級(jí)的范圍，甚至有些技術(shù)還能穿透障礙物，相信當(dāng)無(wú)線傳輸距離問(wèn)題解決以后該技術(shù)無(wú)疑對(duì)無(wú)線電能技術(shù)的發(fā)展具有重大的意義。該文主要講述了運(yùn)用磁耦合諧振無(wú)限能量傳輸?shù)脑碓O(shè)計(jì)制作的小型無(wú)線電能傳輸設(shè)備。該設(shè)備主要包括驅(qū)動(dòng)發(fā)射線圈電路，磁耦合諧振傳輸電路，磁耦合諧振接收電路，整流濾波電路，以及顯示電路模塊等。當(dāng)發(fā)射和接收端都達(dá)到諧振頻率時(shí)即可實(shí)現(xiàn)能量的最大傳輸。該設(shè)備在題目要求下可實(shí)現(xiàn)10cm以上，效率高達(dá)26%的能量傳輸，并且可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)亮30cm以外的2W的燈泡。

關(guān)鍵詞磁耦合諧振

無(wú)線電能傳輸

發(fā)射距離

接收效率

一、設(shè)計(jì)任務(wù)

設(shè)計(jì)并制作一個(gè)磁耦合諧振式無(wú)線電能傳輸裝置，其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

要求：（1）保持發(fā)射線圈與接收線圈間距離x =10cm、輸入直流電壓U1=15V時(shí)，調(diào)整負(fù)載使接收端輸出直流電流I2=0.5A，輸出直流電壓U2≥8 V，盡可能提高該無(wú)線電能傳輸裝置的效率η。（2）輸入直流電壓U1=15V，輸入直流電流不大于1A，接收端負(fù)載為2只串聯(lián)LED燈（白色、1W）。在保持LED燈不滅的條件下，盡可能延長(zhǎng)發(fā)射線圈與接收線圈間距離x。

二、方案論證

2.1驅(qū)動(dòng)發(fā)射線圈電路 方案一 ：采用集成發(fā)射芯片XKT408和T5336搭建發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路。無(wú)線充電/供電主控制芯片XKT-408A，采用CMOS制程工藝，具有精度高穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，其專門用于無(wú)線感應(yīng)智能充電、供電管理系統(tǒng)中，可靠性能高。XKT-408A芯片負(fù)責(zé)處理該系統(tǒng)中的無(wú)線電能傳輸功能，采用電磁能量轉(zhuǎn)換原理并配合接收部分做能量轉(zhuǎn)換及電路的實(shí)時(shí)監(jiān)控。其主要特點(diǎn)為：

1.自動(dòng)適應(yīng)供電電壓調(diào)節(jié)功能使之能夠在較寬的電壓下均能工作 2.自動(dòng)頻率鎖定 3.自動(dòng)負(fù)檢測(cè)負(fù)載 4.自動(dòng)功率控制 5.高速能量輸電傳送 6.高效電磁能量轉(zhuǎn)換

7.智能檢測(cè)系統(tǒng)，免調(diào)試 方案二：

采用MOS管無(wú)穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，由兩路MOS管，高頻扼流圈和二極管組成對(duì)稱的振蕩器電路，原理圖如下所示：

該方案電路簡(jiǎn)單明了，元器件少，并且操作起來(lái)簡(jiǎn)單。綜上所述，我們選擇方案二。

2.2 磁耦合諧振傳輸和接收電路

方案一：

電磁感應(yīng)式傳輸方式電能傳輸電路的基本特征是原邊與副邊電路分離，通過(guò)磁場(chǎng)耦合感應(yīng)聯(lián)系。該電路的優(yōu)點(diǎn)包括存在較大氣隙，使得原副邊無(wú)電接觸，可實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳輸，較大的氣隙的存在使得系統(tǒng)構(gòu)成的耦合關(guān)系屬于松耦合，使得漏磁與激磁相當(dāng)，甚至比激磁高。缺點(diǎn)包括傳輸距離短，實(shí)際上多在mm級(jí)。電磁感應(yīng)方式傳輸控制不好，在其范圍內(nèi)的金屬都會(huì)產(chǎn)生電磁感應(yīng)消耗電源能量，另外還會(huì)使設(shè)備的線路感應(yīng)發(fā)熱，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞設(shè)備。方案二：

諧振耦合方式該方案是由麻省理工學(xué)院物理系，電子工程，計(jì)算機(jī)科學(xué)系，以及軍事納米技術(shù)研究所得研究人員提出的。系統(tǒng)采用兩個(gè)相同頻率的諧振物體產(chǎn)生很強(qiáng)的相互耦合，能量在兩物題間交互，利用線圈及放置兩端的平板電容器共同組成諧振電路，實(shí)現(xiàn)能量的無(wú)線傳輸。該方式的優(yōu)點(diǎn)包括。利用磁場(chǎng)通過(guò)近場(chǎng)傳輸，輻射小，具有方向性。中等距離傳輸，傳輸效率高。能量傳輸不受空間障礙物的影響。傳輸效果與頻率及天線尺寸密切。缺點(diǎn)包括諧振耦合方式安全實(shí)現(xiàn)問(wèn)題比較嚴(yán)重，要想更好的實(shí)現(xiàn)諧振耦合，需要傳輸頻率在幾兆到幾百兆赫茲之間，而這一段頻率又是產(chǎn)生諧振最困難的波段。

其原理圖如下所示：

圖2-2 諧振耦合式電能傳輸原理圖

方案三：

無(wú)線電波式（輻射式）該方案類似于早期使用的礦石收音機(jī)，主要由微波發(fā)射裝置和微波接收裝置組成，接收電路可以捕捉到從墻壁彈回的無(wú)線電波能量，在隨負(fù)載做出調(diào)整的同時(shí)保持穩(wěn)定的直流電壓。但其缺點(diǎn)有微波無(wú)線能量傳輸技術(shù)目前尚處于研發(fā)階段，其技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是成本較低，技術(shù)瓶頸是效率太低，而且容易發(fā)熱，損壞設(shè)備。

綜合本題目的各項(xiàng)要求，要求功率傳輸效率較高，同時(shí)距離要盡可能較大，我們選擇方案二，諧振耦合方式進(jìn)行信號(hào)和能量的傳輸。

2.3 整流濾波電路模塊 方案一：

半波整流電路半波整流是指利用二極管的單向?qū)щ娦赃M(jìn)行整流，在輸入為標(biāo)準(zhǔn)正弦波的情況下，輸出獲得正弦波的正半部分，負(fù)半部分則損失掉。其電路圖如下所示

半波整流電路雖然達(dá)到了整流的目的，但是負(fù)載電壓及負(fù)載電流的大小隨時(shí)間變化，并且半

波整流是以犧牲一般交流為代價(jià)而換取整流效果的，電流利用率很低。

方案二：

橋式整流電路橋式整流是對(duì)二極管半波整流的一種改進(jìn)，橋式整流利用四個(gè)二極管兩兩對(duì)接，輸入正弦波的正版部分得出正的輸出；輸入正弦波的負(fù)半部分時(shí)，另兩只管導(dǎo)通，由于這兩只管是反接的，所以輸出還是得到正弦波的正半部分。橋式整流器對(duì)輸入正弦波的利用效率比半波整流高了一倍。所以我們采用的是橋式整流。其電路圖如下所示

.2.3 整流濾波電路模塊

方案一：

半波整流電路半波整流是指利用二極管的單向?qū)щ娦赃M(jìn)行整流，在輸入為標(biāo)準(zhǔn)正弦波的情況下，輸出獲得正弦波的正半部分，負(fù)半部分則損失掉。其電路圖如下所示圖2-3 半波整流電路圖半波整流電路雖然達(dá)到了整流的目的，但是負(fù)載電壓及負(fù)載電流的大小隨時(shí)間變化，并且半波整流是以犧牲一般交流為代價(jià)而換取整流效果的，電流利用率很低。方案二：

橋式整流電路橋式整流是對(duì)二極管半波整流的一種改進(jìn)，橋式整流利用四個(gè)二極管兩兩對(duì)接，輸入正弦波的正版部分得出正的輸出；輸入正弦波的負(fù)半部分時(shí)，另兩只管導(dǎo)通，由于這兩只管是反接的，所以輸出還是得到正弦波的正半部分。橋式整流器對(duì)輸入正弦波的利用效率比半波整流高了一倍。所以我們采用的是橋式整流。其電路圖如下所示圖2-4：橋式整流電路圖 綜合題目分析，我們選擇橋式整流電路，來(lái)提高效率的目的。2.4整流穩(wěn)壓模塊

由于在接受過(guò)程中，會(huì)受到周圍環(huán)境的影響，所以如果直接利用單片機(jī)的AD 采集模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，由于單片機(jī)采集數(shù)據(jù)速度較快，會(huì)使得顯示的數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，有很很大的漂移。所以我們?cè)诮邮斩颂砑恿苏鞣€(wěn)壓電路，本次比賽我們采用線性可調(diào)穩(wěn)壓器LM317進(jìn)行穩(wěn)壓，使得輸出電壓得以穩(wěn)定，便于顯示。2.5顯示控制模塊 方案一：

選用AT89C51控制12864顯示輸出電壓和電流，該方案的有利之處該單片機(jī)的使用相對(duì)成熟，網(wǎng)上有豐富的關(guān)于該單片機(jī)的資源，并且IO口操作簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜等。但是如果這樣控制模塊就會(huì)顯得很龐大，并且IO口不多，功耗大。方案二：

選用TI公司的開(kāi)發(fā)板msp430，該控制板執(zhí)行速度和效率相對(duì)較高，并且功耗低，處理能力強(qiáng)，系統(tǒng)工作穩(wěn)定，但是控制起來(lái)相對(duì)復(fù)雜。在本次比賽中，我們選用方案二。三．理論分析與計(jì)算： 3.1系統(tǒng)整體模塊

本系統(tǒng)整體采用磁耦合諧振式無(wú)線電能傳輸，主要方案選取了兩個(gè)MOS管輪流導(dǎo)通，LC并聯(lián)諧振，將直流電能轉(zhuǎn)化成高頻電磁波發(fā)射出去，接受端與發(fā)射端諧振匹配，最大限度接受高頻電磁波，在經(jīng)過(guò)后期的整流穩(wěn)壓處理，通過(guò)單片機(jī)的控制可以在12864液晶上顯示出來(lái)。

圖3-1系統(tǒng)整體方案圖

3.2 發(fā)射端諧振驅(qū)動(dòng)電路

原理分析：圖中左半部分電位器R1實(shí)際是一個(gè)撥碼開(kāi)關(guān)，當(dāng)開(kāi)關(guān)合上時(shí)兩個(gè)MOS管都被上拉電阻驅(qū)動(dòng)，但此時(shí)的工作狀態(tài)是暫穩(wěn)態(tài)，并且在接通電源的瞬間，兩個(gè)MOS并不是同時(shí)導(dǎo)通的，總會(huì)有一個(gè)接通的更快，另一個(gè)MOS管關(guān)閉。當(dāng)導(dǎo)通的MOS管的柵極電壓通過(guò)二極管驅(qū)動(dòng)到零之后另一個(gè)MOS管被切斷，諧振回路的電壓會(huì)上升，當(dāng)電壓上升到某點(diǎn)后促使導(dǎo)通二極管的g極電壓突變?yōu)?，然后MOS管由導(dǎo)通變?yōu)榻刂?，同時(shí)另一路MOS管開(kāi)始工作。如此反復(fù)就形成交變電壓。此時(shí)高頻厄流電感充當(dāng)電流源，一旦通過(guò)它的電壓變成了交流，從而使電路中產(chǎn)生狡辯磁場(chǎng)。此時(shí)，電路的電流將被限制到一個(gè)恒定值。右半部分由電容和發(fā)射線圈組成LC諧振電路，所謂磁耦合諧振式無(wú)限能量傳輸就是利用兩個(gè)具有相同諧振頻率的線圈在相距一定的距離時(shí)，由于磁場(chǎng)耦合產(chǎn)生諧振，進(jìn)行能量傳輸。耦合的效率決定了的代數(shù)和，并且與施感電流呈線性關(guān)系，是各施感電流獨(dú)立產(chǎn)生的磁通鏈疊加的結(jié)果。設(shè)發(fā)射線圈和接收線圈的電壓和電流分別為u1，i1和u2，i2，且都取關(guān)聯(lián)參考方向，互感為M，則兩耦合電感的電壓電流關(guān)系為：

耦合因數(shù)用k表示，有 的大小與兩個(gè)線圈的結(jié)構(gòu)和相互位置以及周圍磁介質(zhì)有關(guān)。改變或調(diào)整他們的相互位置有 可能改變耦合因數(shù)的大小。

3.3 接收端諧振電路

3.3.1電路如下圖所示：

圖3-3 接收端諧振回路

由上述分析可知發(fā)射與接收電路的諧振頻率是關(guān)鍵，其次就是發(fā)射與接收線圈的品質(zhì)因 數(shù)，品質(zhì)因數(shù)越高，能量的損耗越小。需要注意的是要考慮趨膚效應(yīng)，趨膚效應(yīng)本質(zhì)上是衰減電磁波向?qū)w內(nèi)傳播引起的效應(yīng)，當(dāng)線圈固有頻率較高時(shí)，粗導(dǎo)線線圈會(huì)受到趨膚效應(yīng)的影響而使導(dǎo)線的利用率降低，因此必須考慮趨膚效應(yīng)對(duì)傳輸距離的影響。3.4主要元器件參數(shù)計(jì)算根據(jù)題目要求輸入電壓為15V，電流為1A左右，所以輸入功率會(huì)大于15W，在綜合考慮MOS管的工作電壓和電流，此處我們采用的是IRF640，根據(jù)電路參整流二極管選用1N4148即可滿足，其他類似的高速二極管也可滿足。高頻厄流電感采用的是47uH,此處可根據(jù)電路做適當(dāng)調(diào)整。發(fā)射線圈選用高品質(zhì)因數(shù)的銅線繞成的，這部分電路我們是采用改變電容值來(lái)改變諧振頻率從而達(dá)到發(fā)射功率最大。同樣，接收端也是通過(guò)改變電容值來(lái)調(diào)整諧振頻率，從而與前級(jí)達(dá)到匹配。線圈的電感值大小可通過(guò)下面公式來(lái)計(jì)算：

為取得最大的接收功率，接收端選用同樣參數(shù)的線圈和電容。在整個(gè)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，發(fā)射端與接收端的電感與電容值的選取是最重要的，它們共同決定了傳輸電磁波的頻率，要想達(dá)到能量（功率）傳輸，我們應(yīng)該選取電磁波頻率較低的部分進(jìn)行傳輸，但是要想令電磁波傳輸一定的距離，則需要電磁波的頻率達(dá)到較高的部分進(jìn)行傳輸，所以此次試驗(yàn)就需要我們自己根據(jù)題目要求來(lái)選取合適的電磁波頻率即可。

圖3-4 穩(wěn)壓模塊原理圖

1，2腳之間為1.25V電壓基準(zhǔn)。為保證穩(wěn)壓器的輸出性能，R1應(yīng)小于240歐姆。改變R2阻值即可調(diào)整穩(wěn)壓電壓值。D1，D2用于保護(hù)LM317。計(jì)算公式為：Uo=(1+R2/R1)*1.25 四.測(cè)試結(jié)果與誤差分析：

4.1 硬件測(cè)試 經(jīng)過(guò)上述的理論分析與計(jì)算，按照設(shè)計(jì)出的原理圖進(jìn)行硬件焊接，并對(duì)電路進(jìn)行一系列的調(diào)試。上電測(cè)試，利用直流穩(wěn)壓電源輸出15V，加到發(fā)送端上，剛上電時(shí)，由于我們沒(méi)有意識(shí)到，要想讓自激式振蕩電路起振，必須讓電源同時(shí)瞬時(shí)加到電路中，才能讓電路正常工作，害怕電路一瞬間加太大的的電壓會(huì)引起瞬間大電流脈沖，燒壞MOS管，加電時(shí)直接接上電源較低電壓，再慢慢往上升，可是，MOS管總會(huì)出現(xiàn)一個(gè)管子很熱，另一個(gè)不工作的狀態(tài)。后來(lái)經(jīng)過(guò)測(cè)試，總結(jié)，我們決定在MOS管前加一個(gè)撥碼開(kāi)關(guān)，來(lái)控制這個(gè)自激振蕩電路可以起振，正常工作。在經(jīng)過(guò)這個(gè)改正后我們將輸出接在示波器上觀察振蕩波形。并通過(guò)LC諧振網(wǎng)絡(luò)估計(jì)其振蕩頻率與實(shí)際輸出波形的振蕩頻率相比較，發(fā)現(xiàn)兩者基本相近。但是要想達(dá)到題目所給的要求，必須滿足傳輸效率要較高，所以要達(dá)到發(fā)射與接受的匹配，在本次比賽中，我們?yōu)榱艘_(dá)到匹配，我們令發(fā)射部分與接受部分采用相同材質(zhì)的漆包線繞制的20cm直徑的發(fā)射接受線圈，為了達(dá)到題目對(duì)接受端電壓，電流，功率的要求，我們經(jīng)過(guò)多次繞制，按照一定的順序，改善這電感值和品質(zhì)因數(shù)，用1mm漆包線繞制10圈，用1mm漆包線繞制5圈，用1mm漆包線兩匝并饒繞制2圈等多種線圈。最后，我們發(fā)現(xiàn)用無(wú)氧銅2mm漆包線繞制的20cm直徑的發(fā)射接受線圈，且用兩股并繞兩圈的方式（此時(shí)其電感量經(jīng)測(cè)量大約在2uH—3uH之間，品質(zhì)因數(shù)在3左右），可以達(dá)到較好的效果。但是在之前的分析中我們知道，要想讓振蕩電路發(fā)射端發(fā)射的功率達(dá)到最大，我們需要將諧振頻率，調(diào)諧在電路固有頻率上，經(jīng)過(guò)多次改變與線圈并聯(lián)的電容值，我們最后得到了發(fā)射端諧振頻率與自激振蕩固有頻率，與接收端諧振頻率基本諧振在同一個(gè)諧振頻率上，使得接收端接受得到較平滑的正弦波，幅度也較大，滿足題目要求，經(jīng)過(guò)整流后，在滑動(dòng)變阻器做負(fù)載的情況下，可得到超過(guò)8V的電壓，電流基本可達(dá)到0.5V，滿足題目（1）的要求。同時(shí)當(dāng)負(fù)載換成兩個(gè)串聯(lián)的1W LED燈的時(shí)候，距離可達(dá)到35cm左右的距離，滿足題目（2）的要求。

4.3實(shí)物照片

整體電路實(shí)物圖： 發(fā)射接收線圈：

直流穩(wěn)壓模塊：

整流模塊：

五、結(jié)論、心得體會(huì)

經(jīng)過(guò)幾十天的日夜奮斗，小組成員互相協(xié)作，團(tuán)結(jié)互助，完成了實(shí)驗(yàn)的大部分項(xiàng)目，并且很好的滿足了題目要求。在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中可謂困難重重，期間遇到了許多棘手的問(wèn)題，特別是發(fā)射諧振回路和接收諧振回路的匹配部分花費(fèi)了我們大量的時(shí)間和精力，但是我們始終沒(méi)有放棄，最終在我們共同地努力和默契地配合下得到了令我們滿意的結(jié)果。通過(guò)本次競(jìng)賽，首先不但讓我們學(xué)習(xí)到了很多關(guān)于無(wú)線電能傳輸方面的理論知識(shí)，而且通過(guò)實(shí)際的焊接電路和調(diào)試將這些理論知識(shí)掌握的更好了。其次，我們對(duì)電路的設(shè)計(jì)、調(diào)試有了深刻的印象，我們的動(dòng)手能力以及處理問(wèn)題的能力都有了很大的提高，并加深了對(duì)開(kāi)關(guān)電源的理解，同時(shí)也深刻的體會(huì)到了共同協(xié)作和團(tuán)隊(duì)精神的重要性。