CN1152466C - 交流电路不停电连续步进式调压装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种交流电路不停电连续步进式调压装置。它包括控制装置及调压装置，其特征在于，串联在各相基本励磁绕组W₂₁₀、W₂₂₀、W₂₃₀上的调压绕组W_211～213、W_221～223、W_231～233的串联接点是调压工作节点，由接触器M₂₁、M₂₃、M₂₅、M₂₇控制接通形成各自调压装置，每个调压绕组中的抽头所接电阻器R_11-13、R_21-23、R_31-33的外端是调压过渡接点，通过转换开关SK₂或自控线路依电压检测结果控制由过渡接点桥转切换各调压装置，实现不停电连续步进式调压或直通模式运行。本发明可应用于电压的调压控制，能使电压维持在规定的范围内，提高了供电质量。

Description

交流电路不停电连续步进式调压装置

技术领域

本发明涉及一种电压调整装置，特别涉及一种交流电路不停电连续步进式调压装置。

背景技术

近几年来公开的一些专利文献中介绍的电压调整装置，多改为调整自耦变压器励磁绕组(或称公共绕组)的匝数来改变输出电压。这种方法使得控制电路操作的电流比负载电流大大减小，从而使控制成本大大降低，控制装置的制造也变得容易方便，所以这种方法受到工业界的普遍重视，相应的节电装置与补偿装置及稳压调压装置也受到了重视与应用。上述装置调整励磁绕组匝数的方法，大多是把励磁绕组串联若干个调压绕组，每次调整电压时，采用逐级接入或切除一组或几组串联的调压绕组的办法来改变调压比率，为了在调整电压时负载电流不中断先要断开励磁回路，使励磁电流断路，负载通过呈小电感状态的输出绕组与供电源直接相连，实现了负载不停电；但是此时串联的输出绕组上压降很小，输出电压由断开励磁前的某一个调压比率时的电压值跳回到几乎等于全输入电压；此后，当接入新的励磁绕组接入点切除或接入新的调压绕组，改变到新的调压比率时，输出电压由输入的全电压又跳变一个幅度到新的调压比率输出。在一次调整过程中，输出电压前后发生两次跳变，这种跳变会给负载带来不利影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种交流电路不停电连续步进式调压装置，该装置在负载不断电的条件下，当供电电源电压变化较大时能连续步进式的逐级升高(或降低)降压调压比率或逐级升高(或降低)升压调压比率，且在不需要调压时实现直通模式，使输出电压维持在规定的范围内。

本发明的目的是这样实现的：一种交流电路不停电连续步进式调压装置，它包括控制装置和调压装置。控制装置包括：手动与自动控制转换开关(SK₁)，旁路接触器(M₀₀)；模式转换接触器(M₁₁、M₁₂)，手动控制转换开关(SK₂)，自控线路。调压装置是一个可调压的自耦变压器，在三相三线(或四线)或单相自耦变压器中，在其芯式铁心上绕有与负载相串联的输出绕组和对应的基本励磁绕组及与其串联的调压绕组；调压绕组可以是分别串联在输出绕组或基本励磁绕组上，即当在输出绕组调压时将调压绕组串联在电源与负载相串联的输出绕组上(W₁₁₃～W₁₁₈)，而当在励磁绕组调压时将调压绕组串联在励磁绕组上(W_211～213；W_221～223；W_231～233)，调压绕组其特征是：首尾相互串联绕在上述调压边绕组各自同一铁心上，其串联的接点是调压工作节点，这些节点受调压控制接触器(M₂₁、M₂₃、M₂₅、M₂₇)或手动转换开关(SK₂、SK₃、SK₄、SK₅)控制各自接通形成各自的调压装置；每支调压绕组中有一个抽头，抽头上外接一个电阻器(R_1～6、R_11～13、R_21～23、R_31～33)，电阻器的另一端点作为电压调整过渡接点，这些过渡接点受桥转接触器(M₂₂、M₂₄、M₂₆)或手动转换开关(SK₂、SK₃、SK₄、SK₅)控制在调压过程中电阻器由过渡接点先后与要断开和要接通的节点并联短接桥转切换接入或切除一组调压绕组，转换为新的调压比率的调压装置；在整个过渡过程中，每一瞬间都保有一个过渡接点在调压电路中工作，过渡完成后过渡接点全部退出工作，只有调压工作节点工作，从而保证了被切换绕组不会过电流，负载与励磁不会断电流，输出电压不会大幅跳变，调压比率平稳的降下或升上一个阶梯，实现了不停电连续步进式调压；电压检测电路(图中未画出)检测到输出电压超出允许的范围时，电压调整装置将自动或手动地转换调压比率，逐级增加或减少降压或升压比率，使输出电压符合负载的要求；自动控制电路中设置有自动控制调压门限及时间延迟，保证线路稳定工作；模式转换接触器(M₁₁、M₁₂)接在输出绕组与励磁绕组之间，分别接通改变输出绕组与励磁绕组的接法时就改变了调压装置的升降模式；三相自耦变压器的输出绕组分两部分串联(W_111～112、W_121～122、W_131～132)分别绕在芯式铁心的相邻两铁心上，这样(M₁₁、M₁₂)分别接通改变输出绕组与相邻两相励磁绕组的接法时就改变了调压装置的升降模式；当输入电压符合输出电压的要求时，不需要降压和升压，此时(M₁₁、M₁₂)断开，调压装置被旁路为直通模式；(M₀₀)接点分别与自耦变压器三相输出绕组并联，控制在直通模式时将自耦变压器的输出绕组短路。

为达到经济使用电力并提高供电质量的效果，可以设计出多级的电压调整率，每一步阶依调压精度与电源波动范围可以在±1％～±5％之间变化，总的升、降压比率可以在1％～20％范围内变化。

为了使手动转换调压方便进行，特别改制一种转换开关(SK₂、SK₃、SK₄、SK₅)，它由以(00)位为中心沿圆周左右对称等间距排列在绝缘基体上的静触头(1)和随着安装在基体中心的轴(7)同步转动的动触头(5)组成，动触头(5)由导电臂(4)与集电刷(2)固接为同一个导电体，集电刷(2)在集电环(3)上滑动，动触头(5)是开关公共接点通过集电环(3)联通外电路，而各静触头(1)是开关的分接点；其结构特征是：动触头(5)对准静触头在圆周上的00位及从00位开始左右两边每隔一位的位置时有定位弹簧碰珠窝8定位，而当动触头(5)在圆周上除00位及从00位开始左右两边每隔一位以外的静触头的位置时只是滑动渡过。动触头(5)在任一对相邻两静触头(1)上滑动时，有短时间两静触头(1)并联短接同时与动触头(5)接通，而当动触头(5)对准任一静触头(1)时，与相邻的两边静触头(1)互相绝缘；转换开关是单联、双联或三联的。

本发明的优点是：当供电电源电压变化较大时，可以实现在负载不断电且输出电压无大幅波动的条件下，能连续步进式的逐级升高或降低升压(或降压)调压比率，且在不需要调压时可以实现直通模式将调压装置旁路，使输出电压维持在规定的范围内，提高了供电质量。

附图说明

图1是本发明的单相电路励磁绕组调压的手动开关控制电路示意图；

图2是本发明的另一实施例的单相电路输出绕组调压的手动开关控制电路示意图；

图3是本发明的三相电路励磁绕组调压的绕组接线电路示意图；

图4是本发明采用的自动及手动控制电路示意图；

图5是本发明的单相电路励磁绕组调压的绕组接线电路示意图；

图6是本发明的三相电路励磁绕组调压的手动开关控制电路示意图；

图7是本发明采用的转换开关的转换接点平面示意图。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

首先，请参阅图1和图2，图1和图2分别是单相电路励磁绕组调压和输出绕组调压手动开关控制电路的实施例，用手动转换开关SK₄、SK₅直接切换绕组调压，其原理与三相电路励磁绕组调压的手动开关控制电路相类同。图2中SK₅由此位逆时针转动为降压模式；由此位顺时针转动为升压模式。在图3和图4中，绕组W₁₁₁、W₁₁₂；W₁₂₁、W₁₂₂；W₁₃₁、W₁₃₂是与负载相串联的输出绕组，分别绕在自耦变压器芯式铁心的相邻的两个铁心上，R、S、T为供电电源输入端，U₁代表输入相电压，r、s、t为输出至负载的输出端，U₂代表输出相电压，旁路接触器M₀₀的接点与输出绕组并联，模式转换接触器M₁₁、M₁₂的对应接点接在自耦变压器输出绕组与励磁绕组之间，这样M₁₁、M₁₂分别接通改变输出绕组与相邻两相励磁绕组的接法时就改变了调压装置的升降模式，M₁₁、M₁₂全部断开时是直通模式，在直通模式时M₀₀的接点将输出绕组短路，绕组W₂₁₀、W₂₂₀、W₂₃₀为基本励磁绕组，绕组W_211～213、W_221～223、W_231～233为串联在各基本励磁绕组上的调压绕组，其相互串联的接点是调压工作节点(271、272、273；251、252、253；231、232、233；211、212、213)由调压接触器M₂₇、M₂₅、M₂₃、M₂₁控制，分别接通形成各自调压装置，调压绕组中的抽头分别接有电阻R_11～13、R_21～23、R_31～33，电阻外端接点分别为261、241、221；262、242、222；263、243、223是调压过渡接点，它们受桥转接触器M₂₆、M₂₄、M₂₂控制，在调压过程中电阻器先后与要断开和要接通的节点并联短接桥转切换接入或切除一组调压绕组，转换为各自不同调压比率的调压装置；在整个过渡过程中，每一瞬间都保有一个过渡接点在调压电路中工作，过渡完成后过渡接点全部退出工作，从而保证了被切换绕组不会过电流，负载与励磁不会断电流，输出电压不会大幅跳变，调压比率平稳地降下或升上一个阶梯，实现了不停电连续步进式调压；SK₁为手动与自动转换开关，SK₂为同步转动的专用双联转换开关，在手动控制时用此开关控制有关接触器的接通与断开。

1、手动工作说明：

手动工作时，SK₁置手动，全部接触器由220V交流电源供电，通过开关SK₂切换通电与断电。

(1)直通(旁路)工作模式：U_H+ΔU_H＞U₁＞U_H-ΔU_H，假定通电之初手动开关置00位置，即旁路直通状态，电源通电之后，由于开关SK_2～2的作用只有M₀₀有电，此时只有输出绕组W₁₁₁、W₁₁₂；W₁₂₁、W₁₂₂；W₁₃₁、W₁₃₂被串联在电源与负载之间，且被M₀₀短路，所以自耦变压器被旁路在负载供电电路之外，供电电源电压直接加在负载上，此时如果供电电源的电压U₁位于负载所要求的范围内(如要求输出电压U₂＝U_H±ΔU_H，下述以此为例)，则不需对开关作任何操作，维持这个状态即可。

(2)降压工作模式：U₁＞U_H+ΔU_H，在直通工作模式中，如发现输入电压升高而使U₂＞U_H+ΔU_H，则需将电路转入降压模式工作，此时顺时针转动开关SK₂即可。在降压工作模式中，SK₂的转动是可逆的。

(3)升压工作模式：U₁＜U_H-ΔU_H，在直通工作模式下，若发生输入电压U₁下降导致U₂＜U_H-ΔU_H，则需将电路转入升压模式工作，只要将SK₂逆时针转动即可。在升压工作模式中，SK₂的转动也是可逆的。

2、自动工作说明：

SK₁置于自动，接触器由自动控制线路依据电压检测电路(图中未画出)的检测来判别哪些接触器接通电源，继而使电路工作在理想的调压装置。设想负载供电要求的理想电压为U₂＝U_H±ΔU_H，U_H为理想设定值，ΔU_H为允许偏差值。那么在输入电压U₁的不同状态下，自控线路会选择不同的调压模式，满足负载的要求。

(1)直通模式：U_H+ΔU_H＞U₁＞U_H-ΔU_H时，电路选择直通模式，Y₀₀接通电源，M₀₀通电，短路输出绕组，使电源电压直接加到负载，输出电压与输入电压相等，自耦变压器被旁路。

(2)降压模式：U₁＞U_H+ΔU_H，电路选择降压模式，Y₀₀断电，M₀₀断电，接点断开；Y₁₁通电，M₁₁通电其接点接通，调压装置工作在降压模式；并依据U₂与U_H±ΔU_H的对比差别来选择最终接入哪个调压接触器(M₂₁、M₂₃、M₂₅、M₂₇)。自控电路中设有动作门限及时间延迟，针对U₂与U_H±ΔU_H的关系来选择是否转换电压调整率，其转换过程与顺序与手动是一样的，是连续步进式的不会跳变，逐次向邻近的阶梯变化，直到满足U₂在U_H±ΔU_H范围内为止。在降压模式中随U₁的变化，电路调整与手动类似是可逆的。

(3)升压模式：U₁＜U_H-ΔU_H，电路选择升压模式，Y₀₀、Y₁₁断电，M₀₀、M₁₁断电，Y₁₂接通电源，M₁₂通电，其接点接通，调压装置工作在升压模式；依据U₂与U_H±ΔU_H的对比差别来选择最终接入哪个调压接触器(M₂₁、M₂₃、M₂₅、M₂₇)。门限和时间延迟与降压模式是一样的，其工作转换状态与降压模式类同。

自控线路设计成在初通电时总是直通模式，避免电路置位不当造成负载过压或欠压。通电之后，它将依供电电源U₁的状态自动进入降压或升压模式。

再参阅图6，它是用手动转换开关SK_3～1、SK_3～2、SK_3～3直接切换绕组调压的应用实施例，由图可见由专用的三联转换开关可以依次完成降压、直通、升压模式转换或反转换，方便地实现了不断电连续步进式调压的调压装置。

图7是转换开关的转换接点平面示意图，其中(1)为静触头，以(00)位为中心沿圆周左右对称排列，间距为18°，图中例(-0——-7)(00)(+0——+7)共17点是开关的分接点；动触头(5)由导电臂(4)与集电刷(2)固接为同一个导电体，随轴(7)同步转动，转动范围288°，由止动档块(6)阻挡，不会过位；动触头(5)对准00、±1、±3、±5、±7位置时有定位弹簧碰珠窝(8)于以定位，而当动触头在±0、±2、±4、±6位置时只是滑动渡过；集电刷(2)在集电环(3)上滑动接触，动触头(5)是转换开关的公共接点通过集电环(3)的引出接点(未画出)连通外电路；转换开关的特征是：动触头(5)与静触头(1)的相对接触面积为：保证任意相邻两静触头(1)当动触头(5)在其上滑动转动过程中有并联短接的时间，动触头(5)同时与两静触头(1)接通(动触头覆盖两静触头部分)，而在动触头(5)与某一静触头(1)对正接通时，又保证与相邻的两静触头(1)互相绝缘，有足够间距不短路，也无放电。此开关是单联、双联或三联。

Claims (5)

1、一种交流电路不停电连续步进式调压装置，它包括控制装置和调压装置，控制装置包括：旁路接触器(M₀₀)，模式转换接触器(M₁₁、M₁₂)，手动与自动转换开关(SK₁)；手动转换开关(SK₂)和自动控制线路，其特征在于，调压装置是一个可调压的自耦变压器，在三相三线或单相自耦变压器的芯式铁心上绕有各自与负载串联的输出绕组(W₁₁₁、W₁₁₂；W₁₂₁、W₁₂₂；W₁₃₁、W₁₃₂)和对应的基本励磁绕组(W₂₁₀、W₂₂₀、W₂₃₀)，同时，在同一铁心上绕有一组以上相互串联同相绕制的调压绕组(W_113～118、W_211～213、W_221～223、W_231～233)，所述的调压绕组分别串联在输出绕组或励磁绕组上，其串联的接点为调压工作节点，由调压控制接触器(M₂₁、M₂₃、M₂₅、M₂₇)或手动转换开关(SK₂、SK₃、SK₄、SK₅)控制各节点各自接通形成各自调压装置，每个调压绕组中设有一个以上抽头，每个抽头接有一个电阻器(R_1～6、R_11～13、R_21～23、R_31～33)，电阻器外端是过渡接点，受桥转接触器(M₂₂、M₂₄、M₂₆)或手动转换开关(SK₂、SK₃、SK₄、SK₅)控制，在调压过程中电阻器先后与要断开和要接通的节点并联短接桥转切换接入或切除一组调压绕组，转换为新的调压比率的调压装置。

2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的自耦变压器的输出绕组分两部分串联(W₁₁₁——W₁₁₂；W₁₂₁——W₁₂₂；W₁₃₁——W₁₃₂)，分别绕在芯式铁心的相邻两个铁心上，模式转换接触器(M₁₁、M₁₂)接在自耦变压器的输出绕组与励磁绕组之间，分别转换接通励磁绕组及其串联调压绕组控制调压装置转换为降压、升压、直通模式，旁路接触器(M₀₀)分别与自耦变压器三相输出绕组并联，在直通模式时旁路接触器(M₀₀)将输出绕组短路。

3、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的调压比率在一个或多个阶梯上连续步进式变化。

4、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的手动转换开关(SK_21～22)(SK_31～33、SK_41～42、SK_51～52)，由以00位为中心沿圆周左右对称等间距排列在绝缘基体上的静触头(1)和随安装在基体中心的轴(7)同步转动的动触头(5)组成，动触头(5)由导电臂(4)与集电刷(2)固接为同一个导电体，集电刷(2)在集电环(3)上滑动，动触头(5)对准静触头在圆周上的00位及从00位开始左右两边每隔一位的位置时有定位弹簧碰珠窝(8)定位，而当动触头(5)在圆周上除00位及从00位开始左右两边每隔一位以外的静触头的位置时只是滑动渡过；动触头(5)由阻挡块(6)阻挡，动触头(5)通过集电环(3)联通外电路。

5、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的手动转换开关是单联、双联或三联的开关。

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