CN108987076B - 相位角超前省电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种相位角超前省电装置，用于串接在电力系统变压器的低压端，由方向性硅钢片与铜线圈组成，在每相中串接铜线圈，铜线圈绕在方向性硅钢片上，每相铜线圈都有二组独立线圈，一为正向线圈‑高阻抗值所产生之正向磁场，另一为反向线圈‑低阻抗值所产生之反向磁场，其中正向线圈利用抽头方式分为三段（或可更多段），利用各段阻抗值不同而产生正向磁场之强度差异。本发明可以减少耗能，降低烧毁、误动作的几率，并带来更好的省电效果。

Description

相位角超前省电装置
技术领域
本发明涉及一种相位角超前省电装置，其安装在电力系统变压器的低压端，用于优化电路中电压和电流配置，从而减少能耗。
背景技术
现有的省电和控制装置，例如所衍生的变频器、LED、风力发电等，普遍存在的缺点是电源谐波产生极大的突出峰值，会导致某局部电压分配较多，产生较多热量，不仅耗电，若不能及时散热甚至会造成烧毁仪器等不良后果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种相位角超前省电装置，以减少耗能，降低烧毁、误动作的几率，并带来更好的省电效果。
为了实现上述目的，本发明的解决方案是：
相位角超前省电装置，用于串接在电力系统变压器的低压端，由方向性硅钢片与铜线圈组成，在每相中串接铜线圈，铜线圈绕在方向性硅钢片上，每相铜线圈都有二组独立线圈，一为正向线圈-高阻抗值所产生之正向磁场，另一为反向线圈-低阻抗值所产生之反向磁场，其中正向线圈利用抽头方式分为三段（或可更多段），利用各段阻抗值不同而产生正向磁场之强度差异。
所述反向线圈的绕线圈数为正向线圈的2%～6%。
所述正向线圈的圈数N与电压E之间关系是，当圈数为N的正向线圈电压为380V时，反向线圈取其4%，则反向线圈的圈数为4%*N。
所述相位角超前省电装置与电力系统变压器的低压端之间还接入智能控制器，即分别在电源输出端与相位角超前省电装置之间和负载输出端与相位角超前省电装置之间连接一个智能控制器，分别检测电源输出端和负载输出端的的电压、电流，再将讯号回馈至“相位角超前省电装置”，做不同段位的自动调整，形成反馈回路。
电阻很大的一部分是由于材料晶格的缺陷产生的碰撞，然而随着巨磁阻的发现，热电子学和自旋电子学结合的对电热的转换的探讨表明电子自旋对于电流的影响不可忽略，而磁场是调控电子输运的一种有效方式，是电子能够产生自旋极化，改变电子的透射率，从而减少电阻。原本每单位电荷均呈不规则状传输，经由本发明相位角超前省电装置中的反向绕线与铁芯耦合产生再次磁化过程，使其耦合电场强度产生规则状直向排列，使电动势电荷极化，整齐规则排列，分布均匀，防止因电阻不同而产生的局部高压，产生有效的优化降压现象，从而达到优化电压分布，减少热损耗的效果，降低烧毁、误动作的几率。
基于上述方案，其设计之圈数有其对应性：经由多方反复测试得知，通常反向线圈的绕线圈数为正向线圈的2%～6%，此范围内，电流优化进而激活电流强度而降低负荷电流利用导体线圈与磁性组件结合，串联于主回路上，通电过程中产生磁化现象，进而利用顺磁质远大于抗磁质所产生之高比磁化率，优化电荷自旋自由度，激活电流强度，使负荷之原本电流藉由本发明相位角超前省电装置之导体线圈与磁性组件结合再次激活电流强度而降低负荷电流的需求，达到优化电流并且省电效果。同时由于所述所采用的线圈相当于电感的作用，根据楞次定律，当通入时变电流，尤其是指电路中的噪声产生的电流变化量时，例如当噪声峰值增大，电感可产生自感电流以抵消，从而达到抑制噪声的增大，保持电流相对稳定的效果。
并且正向线圈的圈数N与电压E之间存在关系，当圈数为N的正向线圈电压为380V时，反向线圈取其4%，则反向线圈的圈数为4%*N。在制造该装置的过程中，只要满足这样的比例关系就属于本发明的范畴，至于具体的圈数，可以自由选取，不作要求。
作为本发明更关键的一个部分，利用RL串联/并联交互作用，利用正向磁场-高阻抗值和反向磁场-低阻抗值交互作用使电流相位角改变控制，达到滤除部分谐波，提升功率因子的作用。
为了让产品可靠性增加，并且因为世界上电力系统大都采用三相四线制，于发明此产品时就考虑其相对应性，所以发明此产品时就坚持用Y接线方式，同时有N相可接地，对人体有绝佳安全性。虽然采用Y接线时较难设计，较难制造，但为了能将省电效果做到极致，还是朝此方向设计发明。
作为本发明的进一步改进是将“相位角超前省电装置”与智能控制器相结合，针对相位角超前省电装置“输入端/输出端”分别检测电压、电流。再将讯号回馈至“相位角超前省电装置”，视需求做不同段位的自动调整，形成反馈回路，可实现更优质的省电效果。
采用上述方案后，本发明的产品可运用于任何电压、容量、相数需求，例如110V/220V/380V/400V/600V等都可以设计并制造使用，容量可从1kVA～3000kVA，甚至于配合需求可无限延伸，与此同时也可适用于任何相数，单相/三相皆可。
附图说明
图1是本发明应用在电力系统的串接示意图；
图2是本发明的电路构造示意图；
图3是本发明的磁场示意图；
图4是本发明串接一个智能反馈系统的示意图。
具体实施方式
下列结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1至图3是本发明的第一种实施方式，本发明揭示的相位角超前省电装置2，用于串接在电力系统变压器1的低压端，由方向性硅钢片与铜线圈组成，在每相中串接铜线圈，铜线圈绕在方向性硅钢片上，每相铜线圈都有二组独立线圈21和22，线圈21为正向线圈-高阻抗值所产生之正向磁场，线圈22为反向线圈-低阻抗值所产生之反向磁场，其中正向线圈21利用抽头方式分为三段（或可更多段），利用各段阻抗值不同而产生正向磁场之强度差异。
当电压为380v时，将本发明相位角超前省电装置2串联在电源输出端与负载3之间段的电路上，从而滤除即将进入负载的突出电源谐波，改善优化电压电流。同时产生相位超前，使得电压电流进入负载后，实现负载电流热消耗尽量少，有效功率最大化的配置，提高功率因数。线圈加铁芯相当于比较强的电感，而电感能改变电流的相位，将反向线圈和正向线圈串并联，并且通过抽头方式调节三段式正向线圈21的圈数，改变线圈阻值的方式来调控电流与电压之间的相位差，使得有效功率增加，降低无效功率。同时经过测试，反向线圈22的绕线圈数为正向线圈21的2%-6%最优，因为此时的相差角度进行了优化，能使有效功率最优。例如，当圈数为N的正向线圈21电压为380V时，反向线圈22取其4%，则反向线圈22圈数为4%*N。在制造该装置的过程中，只要满足这样的比例关系就属于本发明的范畴，至于具体的圈数，可以自由选取，不作要求。
本发明制造时，系利用方向性硅钢片与铜线圈结合，但铜线圈每相都有2组独立线圈，一为正向线圈-高阻抗值所产生之正向磁场（如图4虚线箭头），另一为反向线圈-低阻抗值所产生之反向磁场（如图4实线箭头），其中正向线圈，因为是高阻抗值，所以可利用抽头方式使其分为3段（如图3所示，也或可更多段），利用各段阻抗值不同所产生之正向磁场之强度差异（如图4虚线箭头）。
基于上述制造方式，其产生节电功能有三：一、电压优化进而压缩重新排列过高电压，当每单位电荷均呈不规则状传输至“相位角超前省电装置”，经由再次磁化过程，使其反向绕线与铁芯耦合之电场强度产生“反向磁场”（如图4实线箭头）,使电动势电荷压缩整齐排列，产生有效的优化降压现象；二、电流优化进而激活电流强度而降低负荷电流，利用铜线圈与方向性硅钢片结合，串联于主回路上,当其通电过程中产生磁化现象，进而利用顺磁质远大于抗磁质所产生之高比磁化率，激活电流强度，使负荷之原本电流藉由“相位角超前省电装置”之铜线圈与方向性硅钢片结合再次激活正向磁场（虚线箭头）之电流强度而降低负荷电流之需求，达到节电效果；三、相位角超前进而滤除部分谐波，利用正向磁场-高阻抗值（虚线箭头）和反向磁场-低阻抗值（实线箭头）交互作用使电流相位角改变，达到滤除部分谐波，提升功率因子。
基于上述制造方式，其电流走向如下：输入电流由箭头INPUT进入，流经“反向线圈”，藉由反向线圈尾端与线圈耦合，使反向线圈产生一个负电势（就如同电抗器本身为落后相位角，但利用其反向则产生一超前相位角，形同电容器作用），使电动势电荷压缩整齐排列，产生有效的优化降压现象。
基于上述制造方式，其产品可运用于任何电压、任何容量、任何相数需求：
1、任何电压：举凡110V/220V/380V/400V/600V或……都可以设计和制造使用；
2、任何容量：容量可从1kVA－3000kVA，甚至于配合需求可无限延伸；
3、任何相数：单相/三相皆可。
本发明的圈数设计有其对应性：通常反向线圈之选择,经由多方反复测试得知最优为2%－6%，此范围内皆可运用；当然其绕线圈数则会与正向线圈有其2%－6%比例；如：380V为正向线圈，则反向线圈为380V之2%－6%。
其反向圈数 2%圈数-“N2”－6%圈数－“N6”则利用下列公式算出:
图4是本发明的第二种实施方式，即在图1的基础上，通过分别在电源输出端与相位角超前省电装置2之间和负载输出端与相位角超前省电装置2之间连接一个智能控制器4，通过该智能控制器4可得到电源输出端和负载输出端的电压电流信息并加以加工反馈给相位角超前省电装置2，从而智能调控正反向线圈22阻值比例以改变电流相位差，减少自身能耗。

Claims (3)

1.相位角超前省电装置，其特征在于：所述相位角超前省电装置用于串接在电力系统变压器的低压端，由方向性硅钢片与铜线圈组成，在每相中串接铜线圈，铜线圈绕在方向性硅钢片上，每相铜线圈都有二组独立线圈，一组为产生正向磁场的正向线圈，另一组为产生反向磁场的反向线圈，其中正向线圈利用抽头方式分为三段以上，利用各段阻抗值不同而产生正向磁场之强度差异；所述反向线圈的绕线圈数为正向线圈绕线圈数的2%～6%。
2.如权利要求1所述的相位角超前省电装置，其特征在于：当圈数为N的正向线圈电压为380V时，反向线圈取其4%，则反向线圈的圈数为4%*N。
3.如权利要求1所述的相位角超前省电装置，其特征在于：所述相位角超前省电装置与电力系统变压器的低压端之间还接入智能控制器，即分别在电源输出端与相位角超前省电装置之间和负载输出端与相位角超前省电装置之间连接一个智能控制器，分别检测电源输出端和负载输出端的电压、电流，再将讯号回馈至相位角超前省电装置做不同段位的自动调整，形成反馈回路。
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