CN101340153A

CN101340153A - 消弧补偿式交流调压稳压装置

Info

Publication number: CN101340153A
Application number: CNA2008100737281A
Authority: CN
Inventors: 骆武宁
Original assignee: NANNING MICRO CONTROL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: NANNING MICRO CONTROL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2008-08-08
Filing date: 2008-08-08
Publication date: 2009-01-07

Abstract

本发明公开了一种消弧补偿式交流调压稳压装置，它包括补偿变压器和控制电路，所述的补偿变压器T的次级线圈n串接于电源与负载之间，补偿变压器由多个串接的初级绕组线圈构成、每个初级绕组线圈接有抽头，分别通过控制电路中各相应接触器常开触点与输入电源的相线或零线连接，其特点是：补偿变压器的初级绕组线圈由消弧绕组和补偿绕组两部分构成，补偿绕组接出的抽头中并接到接触器常开触点后再与输入电源连接的相线和零线，当正补最高档电压以及负补最高档电压时，都对同一个补偿绕组施加补偿电压。本发明的补偿变压器T初级绕组不再产生飞弧现象，保障了电路的安全，延长了交流调压稳压装置的寿命，补偿绕组线圈比起传统的交流调压稳压装置的线圈节省有色金属材料20－30％。

Description

消弧补偿式交流调压稳压装置

技术领域

本发明涉及一种交流调压稳压装置，具体涉及一种消弧补偿式交流调压稳压装置。

背景技术

交流调压稳压装置是交流电器常用的供电设备，利用交流电可通过变压器进行变压的特点。可制成各类调压和稳压设备。目前市场上大量销售的交流稳压电源虽然品种繁多，形式各异，但传统变压器类分接式调压稳压电路仍然是当前广泛应用的主要品种，通常由调压变压器、绕组分接抽头、交流接触器组成(如说明书附图，图1所示)。此类调压稳压电路通过不同绕组线圈的投切和变比关系，通常能提供双向多档的电压补偿，实现调压稳压的目的。但是，在调压过程中，由于变压器一次侧不设置公共绕组，不同分接绕组通过接触器投切过程中，容易出现绕组线圈短路而产生飞弧，烧损有关电路器件。同时由于变压器一次绕组各分接线圈尤其是正补最高档电压以及负补最高档电压时的绕组线圈不公共，因此线圈铜芯截面积须按同等负荷设计，最高工作电流相等，耗铜量增多。

目前公开文献报道有一些可以解决消弧的交流调压稳压装置，可以解决部分电压补偿问题，但还不能解决在同等负荷的电路中，工作电流相等，线圈绕组耗铜量大和飞弧的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种既能消弧又能节省绕组铜材的交流调压稳压装置，它应在工作中弧闪减少，稳定地输出正弦波电压，供任何单相三相需要调压和稳压的负载使用。

本发明的消弧补偿式交流调压稳压装置包括补偿变压器和控制电路，所述的补偿变压器T的次级线圈n串接于电源与负载之间，补偿变压器由多个串接的初级绕组线圈构成，每个初级绕组线圈接有抽头，分别通过控制电路中各相应接触器常开触点与输入电源的相线或零线连接，其特点是：这些初级绕组线圈由消弧绕组和补偿绕组两部分构成，补偿绕组接出的抽头中并接到接触器常开触点后再与输入电源连接的相线和零线，当正补最高档电压以及负补最高档电压时，都对同一个补偿绕组施加补偿电压。

以上所述的初级绕组线圈的消弧绕组，其线圈的匝数是补偿绕组的1/5-1/30。

上述结构的交流调压稳压装置次级绕组串接于电源与负载之间，在使用过程中电压电流不间断，初级绕组各线圈在控制电路的控制下通过投入不同的线圈组别，对次级输出进行正向或反向补偿电压，实现调节及稳定输出电压的功能。

该装置与现有技术相比，具有电压调节范围广，稳压精度高，电压调节过程弧闪小，成本低，可靠性高的特点，满足户内外调压和稳压供电的需要，适用于需要稳压的负荷以及需要在运行过程中根据不同时段提供不同调压稳压中心值的负荷，尤其是照明负荷。本发明突出的实质性特点和明显进步有两个方面，一是本发明的补偿变压器T初级绕组切换过程中飞弧现象大大减少，保障了电路的安全，延长了交流调压稳压装置的寿命。二是补偿变压器T初级绕组中的补偿绕组比起传统的交流调压稳压装置的线圈节省了有色金属材料，也就是说，本发明的补偿绕组有色金属导线可以节省20-30％。这些优点我们将通过以下附图进行详细说明。

附图说明

图1是传统的交流调压稳压装置的电路原理图。

图2是本发明的消弧补偿式交流调压稳压装置补偿电路实施电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对传统的交流调压稳压装置与本发明的实施方案进行比较并作详细说明。

如图1所示，传统的交流调压稳压装置的补偿变压器T的次级线圈Q串接于电源与负载之间(U入-U出)，补偿变压器由2个串接的初级绕组线圈Q1和Q2构成、线圈Q1和Q2接有抽头A1和A2、A3分别通过控制电路中各相应接触器常开触点与输入电源的相线连接，抽头A1和A2还通过接触器常开触点接到电源的零线上。

先解说图1所示的传统交流调压稳压装置的工作过程及缺点：

该稳压调压电路通过线圈Q1和Q2的投切和变比关系，能提供双向多档的电压补偿，实现稳压调压的目的，但是上述传统的交流调压稳压装置存在的缺点是：

1、飞弧现象

当接触器K2、K4转换到K2、K5时，K4断开的瞬间产生飞弧，如果飞弧未灭，K5闭合，则A-N短路，对交流调压稳压装置产生危害；同理，当接触器K2、K4转换到K1、K4时，K2断开的瞬间产生飞弧，如果飞弧未灭，K1闭合，则A-N短路，对交流调压稳压装置产生危害；

2、绕组导线的使用

从图1的电路原理我们设计以下的加电压程序：

当接触器K1、K3时闭合，补偿+2档；

当接触器K1、K4时闭合，补偿+1档；

当接触器K2、K4时闭合，补偿0档；

当接触器K2、K5时闭合，补偿-1档；

当接触器K3、K5时闭合，补偿-2档；

我们再看绕组线圈Q1和Q2的电流：

补偿+2档时，绕组线圈Q1的电流：

IQ 1 = \frac{I_{e}}{Q_{1} / Q}

补偿-2档时，绕组线圈Q2的电流

IQ 2 = \frac{I_{e}}{Q_{2} / Q}

假设+2档与-2档补偿电压相当，也就是说，Q1＝Q2的时候，Q1和Q2的电流相等，IQ1＝IQ2此时Q1和Q2铜线的线径相同；

所以，由上述看出，传统的交流调压稳压装置不仅存在电路容易产生飞弧短路现象，还使用了相当多的金属(铜)。

以下我们结合图2说明本发明交流调压稳压装置的工作过程及优点：

图2与图1的不同之处是：

1、在Q1的左边(也可以是在Q2的右端)接上一个绕组线圈Q0，该绕组线圈是消弧绕组，绕组线圈的匝数是补偿绕组线圈Q1或Q2匝数的1/5-1/30；

2、在Q1或Q2初级绕组线圈接出的抽头中并联有接到接触器常开触点后再与输入电源的零线(N)连接。当正补最高档电压以及负补最高档电压时，都对同一个补偿绕组Q1施加补偿电压。

从图2的电路原理我们设计以下的加电压程序：

工作时，设补偿变压器T次级上得到的补偿电压为ΔU，输入电压为U入，输出电压U出，原理公式为：U出＝U入+ΔU。

当输出电压低于设定值时：

补偿第二档正电压为：K2、K3闭合，

ΔU = \frac{U_{AN}}{\frac{N_{1}}{n}}

补偿第一档正电压为：K2、K5闭合，

ΔU = \frac{U_{AN}}{\frac{N_{1} + N_{2}}{n}}

当输出电压高于设定值时，

补偿第二档负电压为：K1、K4闭合，

ΔU = - \frac{U_{AN}}{\frac{N_{0} + N_{1}}{n}}

补偿第一档负电压为：K1、K6闭合，

ΔU = - \frac{U_{AN}}{\frac{N_{0} + N_{1} + N_{2}}{n}}

当输出电压在设定值精度范围内时：

K2、K4闭合，ΔU＝0；

从图中看到，由于K6与K4之间有Q2绕组，这就有效的避免K4断开时飞弧因K6闭合而发生飞弧重燃现象，因为Q2绕组的存在，K6与K4没有短路的路径，Q2起到限流消弧的作用。

由于K1与K2之间有Q0绕组，这就有效的避免K2断开时飞弧因K1闭合而发生飞弧重燃现象，因为Q0绕组的存在，K1与K2没有短路的路径，Q0起到限流消弧的作用。

关于图2的交流调压稳压装置节省铜线的理由：

当补偿+2档时，K2、K3闭合，Q1绕组的电流

I_{Q 1} = \frac{I_{e}}{Q_{1} / Q}

当补偿-2档时，K1、K4闭合。Q0+Q1绕组的电流

I_{Q 0 + Q 1} = \frac{I_{e}}{(Q_{0} + Q_{1}) / Q}

设计时Q0的匝数远远比Q1小，可以认为，I_Q0+Q1≈I_Q2，因此，Q0、Q1绕线的铜线径一样。

当补偿-1档时，K1、K6闭合，Q0+Q1+Q2绕组的电流

I_{Q 0 + Q 1 + Q 2} = \frac{I_{e}}{(Q_{2} + Q_{1} + Q_{0}) / Q}

当补偿+1档时，K2、K5闭合，Q1+Q2绕组的电流

I_{Q 1 + Q 2} = \frac{I_{e}}{(Q_{2} + Q_{1}) / Q}

线圈串联

I_{Q 2} = I_{Q 1 + Q 2} = \frac{I_{e}}{(Q_{2} + Q_{1}) / Q}

假设，Q1＝Q2，则IQ2＝IQ1/2

所以补偿绕组Q2线圈的金属铜截面比Q1线圈减少一半，补偿变压器耗铜就可以减少大约20-30％左右。

对比起来图2所示的交流调压稳压装置克服了图1所示的交流调压稳压装置的缺点。

Claims

1、一种消弧补偿式交流调压稳压装置，包括补偿变压器和控制电路，所述的补偿变压器T的次级线圈n串接于电源与负载之间，补偿变压器由多个串接的初级绕组线圈构成、每个初级绕组线圈接有抽头，分别通过控制电路中各相应接触器常开触点与输入电源的相线或零线连接，其特征在于：补偿变压器的初级绕组线圈由消弧绕组和补偿绕组两部分构成，补偿绕组接出的抽头中并接到接触器常开触点后再与输入电源连接的相线和零线，当正补最高档电压以及负补最高档电压时，都对同一个补偿绕组施加补偿电压。

2、根据权利要求1所述的消弧补偿式交流调压稳压装置，其特征在于：所述的初级绕组线圈的消弧绕组，其线圈的匝数是补偿绕组的1/5-1/30。