CN101841296B

CN101841296B - 智能配电节电装置

Info

Publication number: CN101841296B
Application number: CN201010159311A
Authority: CN
Inventors: 刘忠凯
Original assignee: LIAONING ZHIYUAN ENERGY-SAVING TECHNOLOGIES Co Ltd
Current assignee: LIAONING ZHIYUAN ENERGY-SAVING TECHNOLOGIES Co Ltd
Priority date: 2010-04-29
Filing date: 2010-04-29
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2030-04-29
Also published as: CN101841296A

Abstract

本发明涉及一种智能配电节电装置，该装置包括一台安装在壳体内的变压器，该变压器的初级线圈上设置有4－8个引线端子和与每一个引线端子电连接的无触点式开关部件，以及用于控制开关部件导通或截止的检测触发单元，且在该变压器初级线圈的两端的引线端子之间设置有电感能量释放电阻和第一释放开关。该装置在初级线圈上设置的释放电阻和释放开关可以保证变压器不被烧毁，且并不会增加多少成本。

Description

智能配电节电装置

技术领域

本发明涉及一种智能配电节电装置。

背景技术

在配电系统中，如发生短路故障、断路器操作、变压器、电容器组的投切及带电感电机的启动等事件时，均会引起供电电网中的电压波动。最主要的问题是，因供电网所输出的电压会随着用电设备使用量的增加或减少而波动，即供电网的输出电压受控于用电设备的使用量，所以，电网中电压波动通常贯穿整个供电过程。而电压波动一方面会造成用户设备损坏，另一方面浪费能源，同时，用电设备在电网电压较低的情况下不易起动。

照明用电是消耗电能的一个主要途径，而电网中的电压波动给照明灯带来两方面的影响：一方面是电压过高时浪费电能，而电压过低时不起辉；另一方面是波动的电压会缩短照明灯的使用寿命。据统计，目前我国照明灯浪费的电量相当于三个葛洲坝的发电量，故降低照明灯的能耗，其意义并不亚于建葛洲坝所获取的发电量。

在现有技术中，用于交流调压方式有多种，如利用自耦变压器调压、利用调相的方式调压及利用磁饱和稳压的方式调压等。其中，利用自耦变压器调压，因其受到电刷的限制，在大电流供电时，其运行不可靠；利用调相方式调压会存在波形畸变，且对电网和某些新型设备具有一定的干扰；而利用磁饱和稳压的方式调压虽然可以解决运行不可靠和波形畸变等问题，但该磁饱和稳压器的体积庞大，会给制造和安装及运输带来一定困难。

降低照明灯的能耗主要采取两个途径，一是采用耗能低的发光效果是同容量照明灯的5倍的新光源，但其价格较高，大面积推广使用比较困难；另一个途径是想通过降低照明灯输入电压的方式来降低能耗，如采用可控硅和变压器降压。可控硅虽然有连续地调整电压能力，但因可控硅在调压过程中会产生大量的谐波，不仅对电网造成污染，而且还会降低照明灯的使用寿命；采用变压器降压，其输出电压也会随着电网电压的波动而波动。

为此，中国专利2751507号授权公告的名称为“照明节电稳压控制装置”给出一种解决方案。该专利采用两台大功率的变压器，由6个接触器来控制两台大功率的变压器，且每一个接触器的输入端分别由一个继电器控制。虽然该装置可以为照明灯输入较低的电压以实现节能，但对于该种控制装置而言，变压器是控制装置的核心部件，一切控制对象均是围绕变压器展开的，且变压器的成本占整个装置的百分之八十以上。

现有技术中之所以采用两台变压器调整电压，是因为变压器上设置的每一个引线端子在断路时的电压呈梯度增加，例如设定引线端子为7个，其中最外端的引线端子的电压可升至7×240×1.414=2376V，如果采用一台变压器，并且没有采取任何释放电能的措施，变压器极易被烧毁，所以，现有技术中，为了提高变压器的安全性能，并且使控制装置有更理想的调压功能，通常采用两台或多台变压器。然而，在电压控制装置中，变压器是成本最高质量最大的部件，采用多台变压器即增加成本，同时增大质量。

发明内容

本发明的任务是提供一种利用释放电能的方式解决成本和自身质量，以及使用寿命等问题的智能配电节电装置。

本发明所提出的智能配电节电装置包括一台安装在壳体内的变压器，该变压器的初级线圈上设置有6个引线端子和与每一个引线端子电连接的无触点式开关部件，以及用于控制开关部件导通或截止的检测触发单元，且在该变压器初级线圈的两端的引线端子之间设置有电感能量释放电阻和第一释放开关；其中，引线端子1上电连接有五个双向晶闸管构成无触点式开关部件，即K1、K8、K9、K10、K11，该五个双向晶闸管前后依次串连；引线端子2上电连接有一个由双向晶闸管构成无触点式开关部件K2，且使K2的二个电极中的一个电极与引线端子2电连接，另一个电极与K8和K9相连接的电极相连接；引线端子3上电连接有一个由双向晶闸管构成无触点式开关部件K3，且使K3的二个电极中的一个电极与引线端子3电连接，另一电极与K9和K10相连接的电极相连接；引线端子4上电连接有一个由双向晶闸管构成无触点式开关部件K4，且使K4的二个电极中的一个电极与引线端子4电连接，另一个电极与K10和K11相连接的电极相连接；引线端子5上电连接有一个由双向晶闸管构成无触点式开关部件K5，且使K5的二个电极中的一个电极与引线端子5电连接，另一个电极与K11的另一个电极相连接；引线端子1和引线端子0之间电连接有由双向晶闸管构成的第一释放开关K6和第二释放开关K7，且在第二释放开关K7的两端还并联有能量释放电阻R1。释放电阻和第一释放开关可能将初级线圈上产生感应电能及时释放，以保证变压器不会被烧毁。

所述变压器初级线圈中的每一个引线端子输出电压的调整压差在1－5伏之间。

所述释放电阻还并联有第二释放开关。所述开关部件和第一释放开关及第二释放开关均由晶闸管构成。

所述检测触发单元包括一个单片机和由该单片机控制的光电耦合器，且使光电耦合器的数量与无触点式开关部件的数量相对应。

本发明所提出的智能配电节电装置仅采用一台变压器就能对用电设备的输入电压进行调控，使该种装置的制作成本和自身质量均能减少近二分之一，同时还能降低耗电量；在初级线圈上设置的释放电阻和释放开关可以将因电磁感应所施加在线圈高电压释放出去，使高电压不会停留在线圈上，所以，该装置可以保证变压器不被烧毁，且释放电阻和释放开关的成本相对较低，并不会增加该装置多少成本。

附图说明：

附图1是本发明所提出的智能配电节电装置中变压器T1部分的电路原理图；

附图2是本发明所提出的智能配电节电装置检测触发单元的逻辑框图。

具体实施方式：

参见图1，该图给出本发明所提出的智能配电节电装置中变压器T1部分一个实施例的电路原理图。从图中可以看出，变压器T1的初级线圈L1上设置有6个引线端子，即引线端子1、引线端子2、引线端子3、引线端子4、引线端子5和引线端子0。引线端子1上电连接有五个由双向晶闸管构成无触点式开关部件，即K1、K8、K9、K10、K11；引线端子2上电连接有一个由双向晶闸管构成无触点式开关部件K2，且使K2的二个电极中的一个电极与引线端子2电连接，另一个电极与K8和K9相连接的电极相连接；引线端子3上电连接有一个由双向晶闸管构成无触点式开关部件K3，且使K3的二个电极中的一个电极与引线端子3电连接，另一电极与K9和K10相连接的电极相连接；引线端子4上电连接有一个由双向晶闸管构成无触点式开关部件K4，且使K4的二个电极中的一个电极与引线端子4电连接，另一个电极与K10和K11相连接的电极相连接；引线端子5上电连接有一个由双向晶闸管构成无触点式开关部件K5，且使K5的二个电极中的一个电极与引线端子5电连接，另一个电极与K11的电极相连接；引线端子1和引线端子0之间电连接有由双向晶闸管构成的第一释放开关K6和第二释放开关K7，且在第二释放开关K7的两端还并联有能量释放电阻R1。

上述变压器T1中的初级线圈L1与次级线圈L2一起被安装在壳体内（图中没有给出壳体的具体结构）。初级线圈上的引线端子的数量可根据供电网络电压浮动的数值来确定，如供电网络电压浮动值通常在20V左右，设定每一个引线端子的调压幅度在5V，则初级线圈上应该设置4个引线端子，一般情况下，初级线圈上的引线端子可设置有4－8个。

参见图2，该图给出本发明所提出的智能配电节电装置检测触发单元一个实施例的逻辑框图。从图2中可以看出，该检测触发单元包括一个单片机MCU和由该单片机MCU控制的数量与无触点式开关部件的数量相对应的光电耦合器MOC。单片机MCU主要是用来检测输入的电源电压，并设定输出电压，按照事先设定的程序，驱动光电耦合器MOC，再通过光电耦合器MOC驱动无触点式开关部件。由于单片机MCU和光电耦合器MOC的结构属于现有技术，单片机MCU内驱动程序可根据需要设定，故图2中没有给出其具体结构和编制的程序。

本发明所提出的智能配电节电装置在工作时，如供电网络常规电压为220V，当单片机MCU检测出供电网络电压为225V时，单片机MCU经运算后将无触点式开关部件或光电耦合器MOC中的K1、K8、K9、K10、K11同时导通，其它断开，使初级线圈L1中的引线端子1和引线端子0端接供电电压，次级线圈L2的输出电压为220V；而当单片机MCU检测出供电网络电压为230V时，单片机MCU经运算后将无触点式开关部件或光电耦合器MOC中的K2、K9、K10、K11同时导通，其它断开，使初级线圈L1中的引线端子2和引线端子0端接供电电压，次级线圈L2的输出电压仍为220V；当单片机MCU检测出供电网络电压为235V时，单片机MCU经运算后将无触点式开关部件或光电耦合器MOC中的K3、K10、K11同时导通，其它断开，使初级线圈L1中的引线端子3和引线端子0端接供电电压，次级线圈L2的输出电压仍为220V；当单片机MCU检测出供电网络电压为240V时，单片机MCU经运算后将无触点式开关部件或光电耦合器MOC中的K4、K11同时导通，其它断开，使初级线圈L1中的引线端子4和引线端子0端接供电电压，次级线圈L2的输出电压仍为220V；当单片机MCU检测出供电网络电压为245V时，单片机MCU经运算后将无触点式开关部件或光电耦合器MOC中的K5导通，其它断开，使初级线圈L1中的引线端子5和引线端子0端接供电电压，次级线圈L2的输出电压仍为220V。

在智能配电节电装置工作前，首先将第一释放开关K6和第二释放开关K7同时导通，防止初级线圈L1产生高压。在上述五个挡位进行切换时，第一释放开关K6闭合，第二释放开关K7断开，使初级线圈L1产生磁感应电能通过释放电阻R1释放，以保证初级线圈L1不会被烧毁。

所述变压器初级线圈中的每一个引线端子输出电压的调整压差一般为4伏或5伏，调整压差的数值越大，调整范围越宽，调整范围但超过5伏容易引起瞬间闪断或输出电压波动。另外，调整电压数值的大小主要取决于初级线圈L1引线端子的数量。

Claims

1.智能配电节电装置，其特征在于：该装置包括一台安装在壳体内的变压器，该变压器的初级线圈上设置有6个引线端子和与每一个引线端子电连接的无触点式开关部件，以及用于控制开关部件导通或截止的检测触发单元，且在该变压器初级线圈的两端的引线端子之间设置有电感能量释放电阻和第一释放开关；其中，引线端子1上电连接有五个双向晶闸管构成无触点式开关部件，即K1、K8、K9、K10、K11，该五个双向晶闸管前后依次串连；引线端子2上电连接有一个由双向晶闸管构成无触点式开关部件K2，且使K2的二个电极中的一个电极与引线端子2电连接，另一个电极与K8和K9相连接的电极相连接；引线端子3上电连接有一个由双向晶闸管构成无触点式开关部件K3，且使K3的二个电极中的一个电极与引线端子3电连接，另一电极与K9和K10相连接的电极相连接；引线端子4上电连接有一个由双向晶闸管构成无触点式开关部件K4，且使K4的二个电极中的一个电极与引线端子4电连接，另一个电极与K10和K11相连接的电极相连接；引线端子5上电连接有一个由双向晶闸管构成无触点式开关部件K5，且使K5的二个电极中的一个电极与引线端子5电连接，另一个电极与K11的另一个电极相连接；引线端子1和引线端子0之间电连接有由双向晶闸管构成的第一释放开关K6和第二释放开关K7，且在第二释放开关K7的两端还并联有能量释放电阻R1。

2.根据权利要求1所述的智能配电节电装置，其特征在于：所述变压器初级线圈中的每一个引线端子输出电压的调整压差在1－5伏之间。

3、根据权利要求1所述的智能配电节电装置，其特征在于：所述释放电阻还并联有第二释放开关。

4、根据权利要求1或3所述的智能配电节电装置，其特征在于：所述开关部件和第一释放开关及第二释放开关均由晶闸管构成。

5、根据权利要求1所述的智能配电节电装置，其特征在于：所述检测触发单元包括一个单片机和由该单片机控制的光电耦合器，且使光电耦合器的数量与无触点式开关部件的数量相对应。