吕德武蒋友张继江
摘要介绍了若干例工业节电技术，其电路简单易制作、经济、实用，经过长期的实际应用，具有明显的节电效果。
这些节能技术，在建华工业有限责任公司机加二厂的外围辅助设备上，已初步形成一个完整的节能网络，每年平均节电达万千瓦以上。
一、焊机电子自动节能器
焊机电子自动节能器是一个节能开关器件，全部电子元件装在塑料壳体内，体积约为110mm×75mm×45mm。以插件形式，装插在固定底座上。
在焊机的输出端，无任何外接控制线和元件，操作者只利用焊钳上焊条与工件是否触击，任意操作焊机的开与关，并对焊机本身的任何参数毫无影响。停机实行延时（20～60s）自动断电关机的形式，是一种配合执行接触器的开关装置。
焊机电子自动节能器在焊机断电关机时，静态功耗仅为5mA左右。本电路的核心元件是RS触发延时模块，体积约为40mm×20mm×20mm。其内部含有信号放大、检测、识别、触发等电子电路。工作电压3～15V之间，输出负载电流200mA。
基本原理如图1所示电路中，节能器电源由变压器T、全桥Dz1、电容C1、C2、稳压块7812组成电源。RS触发延时模块IC的1脚，通过二极管D、全桥Dz2、电阻R4、R5的节点与硅整流焊机输出端+A相连接，其焊机输出负端一B与接地端连接，组成本电路的触发信号通路。焊机启动工作后，主要控制焊机高压信号直接进入节能开关电路中。电阻R5、Rw共同组成焊机信号检测与识别电路。当焊机空载电压65~80V或焊接电压下降时，复杂的电压信号，通过RS触发延时模块6脚进行检测和识别。当焊机焊接电压由空载电压65~80V下降到30~50V工作时，为电路的触发状态，即保持RS触发延时模块3脚稳定的高电平，保证焊机工作的稳定性；当焊机停止焊接时，电压恢复到65~80V空载电压时，也经电阻R5、Rw通过IC模块6脚检测识别，只是空载电压信号，进入IC模块6脚后为延时状态，通过延时端7脚变换。由电阻R2、电容C3组成延时电路。延时时间t=0.69R2C3值决定。改变其电阻R2、电容C3的值，可设定延时关机时间。当IC延时端7脚电压上升到1/3VD电压时，IC输出端3脚由高电平翻转为低电平，继电器J失电，断开执行接触器C，切断主电路，焊机断电停机。在焊机焊接工作时为触发状态，延时电路将失去延时关机的作用。电阻R3与发光二级管ED作为工作指示电路。
二、多台砂轮机、焊机房内户外通风自动节能器
当砂轮机、焊机、电镀、酸洗、打磨机等工房机组工作时，户外通风设备将用人工开启，然而通风设备一经启动，经常无功运行，不管砂轮机、焊机等机组是否工作，通风电机也不能被及时关闭。由于砂轮机、焊机、打磨机等工作的断续，户外通风电机约有多半时间无功运行，无用耗电量达40%~70%之多，同时也造成通风设备的自然损坏。
本节能装置受控于每台砂轮机（焊机焊接）是否通电工作，自动控制户外通风电机的开与关。即在砂轮机（焊机焊接）通电工作的同时，通风电机也同时通电而被启动，砂轮机（焊机焊接）断电停止工作时，通风电机延时后而被自动断电关闭。形成一个由砂轮机（焊机焊接）是否通电工作，自动控制通风设备的全过程。
基本原理：利用砂轮电机或焊机焊接工作时的电流信号，控制户外通风电机的开与关，达到自动控制节电的目的。如图2所示。全桥Dz1、电容C1、C20d22、稳压块7812组成本电子电路的工作电源。本电路的核心元件是RS触发延时模块（它的工作参数在焊机电子自动节能器中已叙述）。当砂轮机（焊机焊接）工作时，三相电源A、B、C中任一相必有很强的电流通过。经电流互感器L进行检测，互感器L捕捉到的强电流信号，经Dz2全桥整形，电容C4滤波、电阻R1、R4分压，产生的高电压信号，进入ICRS触发延时模块2脚。因为及反向触发端2脚在静态情况下，始终小于IC正向触发端1脚电压。其IC输出控制端3脚为低电平，微型继电器J不得电，处于截止状态。当IC反向触发端2脚得到几的高电压信号后，2脚电压大于1脚的电压值，使IC输出端3脚由低电平翻转为高电平，J得电吸合，使控制接触器C吸合，接通户外通风电机D主电路，使其运行工作。当操作者关掉砂轮机断电时，三相线A、B、C没有电流存在，互感器L没有电压信号，此时IC反向触发端2脚电压下降，小于其正向触发端1脚电平，与此同时IC延时端7处于停机延时预备状态。由电阻R2、电容C3组成延时电路开始延时（一般20s左右）。当延时端7脚达到IC的翻转电压值时，其3脚由高电平翻转为低电平，继电器J失电，切断户外通风电机主电路而关机。达到自动开机、关机节电的目的。
三、机房通风、照明全自动节电开关
机房通风、照明全自动节电开关与图2所示的工作原理基本相同，同样是利用各机房中工作设备电机的电流信号，控制机房通风的同时，增加了照明的控制及光检测电路，拓宽了控制范围。如图3所示，电子电路共分两部分组成，由微型电流互感器L、RS触发延时模块IC1、固态继电器SSR组成自动控制机房通风电机电路。自然光检测电阻RG、CD4093施密特触发器、固态继电器SSR组成机房照明灯组自动控制节电电路，共同特点都是利用机房设备电机工作的电流信号，控制机房通风电机及照明灯的开与关，达到全自动控制节电的目的。本电路采用了前述焊机电子自动节能器专用RS触发延时模块。RS触发延时模块在自动控制电路中，使用范围广，而且方便，具有一定的通用性，也是本电路的核心元件。
四、工厂机加工房照明灯组自动节电开关
工厂机加工房照明灯组自动节电开关电路，是利用机床设备自控和自然光控的全自动控制技术。多年以来，各种机加工房照明灯是依据机床组对应布置，如每4~6台机床为一组时，其上方对应布置几个照明灯。而照明灯组的开关均用人为控制，经常造成遗忘或关闭不及时的现象，浪费电能资源。因此，加强机加工房照明自动节能管理，非常必要。
工厂机加工房照明灯组自动节电开关电路的基本原理，就是利用每台机床电机工作时的电流信号控制灯组的开与关。电机电流信号处理后，变为电子开关的开灯动作，原理见图4。
光敏电阻RG在无环境光的情况下，暗阻加大，在白天有较强的环境光的情况下，光敏电阻Rc亮阻减小，因此不能误认为是白天而误动作。
本电路与声光控灯原理基本一致，不同的是声光控灯是利用断续的声控信号开关灯，间隔时间较长，有足够的自动关断时间。而本开关电路是利用连续不断的机床电机工作电流信号控制开关灯，只有操作者将机床停止断电后，才能自动实现关灯作用。一般白天机床开始正常工作时，由于光感电路的控制，本电路具有可靠的自动开关功能。在特殊情况下，当机床从晚上开始连续工作到白天，即由夜晚进入白天的交替时间段内。由于灯光自身光控作用与机床连续不断的电流信号的控制，不能使本开关电路自行关闭，必须停机一段时间，一直到照明灯自动关闭为止。本电路设定的延时关灯时间为20s，停机时间一般大于本电路设定的关灯时间（20s），由自然光自动检测电路进入工作，然后再起动机床工作。
本电路的主要元器件采用了数字集成电路CD4093，工作可靠性较高，简单、成本低，它包含四个独立的施密特与非门。继电器J采用Dc12V微型继电器，利用其常开接点，间接控制较大功率的照明灯组也可直接采用固态继电器等电路。
五、电动机多功能电子保护器
该保护装置是一种通用性合体插接式电动机多功能电子保护器，具有过载、断相、相序、软起动综合性控制功能于一体。实用、方便、保护全面。并在形体上分为底座与上体插件两个互为对应可插接式独立体。三相动力电源线可在外侧任意方向放入底座与上体插件之间，与电动机连接消除了传统环形穿心互感接线的麻烦。底座上设有接线端子，并与上体插件上的弹性触头对应设置，当上体插件对应插入底座合为整体时，弹性触头与接线端子进行弹性接触，形成一个完整的输入、输出供电控制保护回路。如果与电动断路器联控，可形成双重保护功能，可保护电动机万无一失。其内部的电子电路采用了电子元件模块化，简化了电路设计，大大减小整体装置的体积，全部电子元件装在塑料壳体上体插件内。电路基本工作原理见图5。由变压器T降压，DZ1整流、C1、C2的滤波、稳压块7812组成本保护器的工作电压，故障信号的检测采用了开启式电流互感器，L1、L2、L3分别检测三相电路故障信号。将故障信号进入IC1故障信号检测模块中，此模块内部包含了断相、过载、软启动及延时电路。IC1模块因电动机瞬间启动电流很大，通过三相故障信号检测时，很容易被误认为过载故障，在电动机启动瞬间，本保护器无法正常工作。为了躲过这个被误检的正常现象，在IC1中设计了消除电动机瞬间启动电流缓冲延时电路，由电位器RW2设定，时间为3~10s之间。降压启动方式延时，由电位器RW3调节，由继电器J1输出控制。三相负载电流设定由电位器RW1设定，如IC1模块外围电路所示。当电动机出现故障时，由IC1模块10脚输出高电平，故障信号进入比较器IC31的反向输入端5，输出端7翻转为低电平，使触发模块IC4被触发，IC4的5脚输出低电位，微型继电器J2得电吸合，切断主控电路，使电动机得到保护；IC2为相序检测模块，相序正确时IC2输出正（+）端，即IC32的正向输入端为低电平。如图所示，此时IC32输出1端为低电平，相序指示灯亮，说明本保护器可以正常工作，反之，本保护器拒绝工作。复位开关K，当发生断相、过载故障时，微型继电器J2始终保持吸合状态。此时，故障指示灯ED2亮。全部电路处于保护状态，只有将主控电路故障排除后，按一下复位开关K，本保护器才能恢复正常工作。在原理图中，在三相电源ABC中的C相直接从内部引出供电控制电路，分别与继电器J1、J2的触点相连接，作为外接保护工作控制回路。由继电器J2常闭触点作为第一级保护控制回路，由a输出J2常开触点为第二级保护控制，由aK输出；第二级保护主要是防止主控系统失灵（如执行接触器因某种原因粘连），达到双重保护的目的。本电路在IC1模块中还设计软启动功能，由IC1模块7脚控制继电器J1、J1，的延时常开触点与延时常闭触点分别建立了电动机星角（Y/△）、变压器降压启动控制回路，由aY、a△输出。