CN116964699A - 节电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示一种即使输入的电压变化也能保持一定的输出电压而减少耗电量的节电装置，利用环形铁芯的互感作用把所供应的电压调节成稳定的电压并且供应给负载侧而得以提高负载的性能及寿命，并且能凭此节约耗电量，尤其是，把初级线圈与次级线圈卷绕的环形铁芯利用铁芯固定件安全牢固地固定到装置内部，把环形铁芯上发生的热轻易排放到外部而得以预防装置的温度上升。
Description
技术领域
本发明揭示一种即使输入电压变化也能保持一定的输出电压而节约功率的节电装置，其利用环形铁芯的互感作用把所供应的电压调节成稳定的电压并且供应给负载侧而得以节约功率。
背景技术
一般来说，节电装置是一种把电气设备执行内容相同的作业时所耗电量予以减少的设备，执行同一个量的作业却能减少所耗电量的方法主要有三种，这可以通过把构成功率的三要素之一予以改善的方式实现。
即，P(功率)＝V(电压)*I(电流)*COSθ(功率因数)，通常采用的是在这3个中减少电压或电流或者增加功率因数的方法。
其中，近来揭示了增加功率因数而节约整个配电线路的功率的节电装置，功率因数(Power Factor)通常指的是在交流电路中有效功率与视在功率之比。
一般来说，在直流电路中电压与电流的乘积成为功率，但交流电路中电流与电压的有效值的乘积并不一定就会成为功率。在交流电路，电压与电流的乘积称为视在功率，其再乘以功率因数才会成为功率。这是因为，交流电路的电压或电流以正弦波模样变动而两者的正弦波相位则并不是一定会一致。
现有的交流功率控制及变换装置有单绕组或多绕组式变压器或电抗器之类的直线式电压变换装置，还有基于利用开关(switching)半导体器件的相位(phase)控制或PWM控制式功率控制装置，但一般变压式功率控制装置由于体积与重量太大而导致其实用性低，基于电子线路的开关控制式功率控制装置的耐久性、可靠性、经济性不佳，并且会发生阻碍周边电气环境的EMI。
现有的直线控制方式中，尤其是，英国专利(GB2043971A)“静电电压控制装置”基于初级线圈极性转换开关方式，其无法纤细地控制静电压，断开初级线圈电源并且没有激励初级侧的话，串联到负载侧的次级线圈全部变成电路电阻而会因为热损失而发生过热的现象。
而且，关闭初级线圈电路开关予以闭合电路化并且通过次级线圈让负载电流流动的话，初级线圈所感应的电流由于自我损失而发热并且导致功率损失变大。尤其是，如前所述的控制方法会在切换(switching)的瞬间发生反电动势并发生过渡现象，负载为电子产品(COMPUTER、AUDIO TV等)的话会给负载侧造成相当的电磁噪声，因此作为马达或加热器之类电路负载以外的其它负载条件的电子产品等物在使用上受到制约，旁通时由于急剧的功率变化而可能会导致停电，从而对负载造成很大影响。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明旨在解决下列问题，即，现有变压式功率控制装置因体积与重量太大而导致实用性低，耐久性、可靠性及经济性不佳并且会发生阻碍周边电气环境的EMI的现有电子线路的开关控制式功率控制装置的问题。本发明的目的是提供一种节电装置，其通过环形铁芯与多路选择开关及对其进行控制的控制单元把所供应的电压稳定地调节后供应给负载侧而得以节约功率。
而且，本发明的另一个目的是提供一种节电装置，其能把初级线圈与次级线圈卷绕的环形铁芯利用铁芯固定件安全牢固地固定到节电装置内部，把环形铁芯上发生的热轻易排放到外部而得以预防设备的温度上升。
(二)技术方案
可达到所述目的的本发明节电装置包括：外壳，具有预设体积，内部形成有空间，一侧设有接通外部供应的功率的主断路器；环形铁芯，设于所述外壳内部，连接到所述主断路器的初级线圈则卷绕于其上，把初级线圈感应的电压凭借多个分接(tap)予以升压或减压形成为对应所设定的基准电压的大小的次级线圈则以和所述初级线圈互相相反的方向卷绕；铁芯固定件，包括形成于外壳底部面并且紧固螺丝突出于上部的固定体、以大于所述环形铁芯内径的半径形成并且和所述紧固螺丝紧固的紧固板，所述环形铁芯安置在外壳底部面而所述固定体插入环形铁芯的内径，所述紧固板紧固到所述紧固螺丝而加压所述环形铁芯的上部，从而把所述环形铁芯固定到外壳内部；多路选择开关，具有对应地连接到所述次级线圈的分接的多个通道(channel)，根据控制信号把多个通道中选定的一个通道连接到母线(busbar)而把经过调节的电压输出到负载侧，设有选择性地采取旁通模式或电压调节模式中的某一个模式的模式转换开关；及，控制单元，把输入所述主断路器的电压值和平均输入电压值予以比较，根据电压值的比较运算变压值，为了把输入的电压调节成对应运算值的电压而把控制信号传递给所述多路选择开关，把关于输入输出电压的功率信息输出到外部。
而且，所述铁芯固定件包括安置部，其在外壳的底部面于所述固定体的外侧以预设高度突出，使得所述环形铁芯和外壳的底部面隔离。
而且，所述安置部包括：至少一个第一安置部，以环形态形成于所述固定体的外侧；第二安置部，以所述固定体为中心以辐射形形成，以所述第一安置部的交叉方向延伸预设长度；及，通孔，形成于所述第一安置部的内外侧或所述第二安置部之间的外壳底部面。
(三)有益效果
本发明通过环形铁芯与多路选择开关及对其进行控制的控制单元把所供应的电压稳定地调节后供应给负载侧而得以提高负载的性能及寿命，并且能凭此节约耗电量。
而且，本发明节电装置能把初级线圈与次级线圈卷绕的环形铁芯利用铁芯固定件安全牢固地固定到外壳内部，把环形铁芯上发生的热轻易排放到外部而得以预防设备的温度上升。
附图说明
图1与图2是示出本发明节电装置的内部的俯视图及立体图。
图3是概略示出本发明节电装置的配置图。
图4与图5是在本发明节电装置内部利用铁芯固定件固定环形铁芯的紧固图。
最佳实施方式
下面说明的实施例是为了让本发明所属技术领域中具有一般知识者容易实行本发明而做的详细说明，但并不是因此限制本发明的技术精神及范畴。
而且，可能会为了说明上的清晰性与便利性而较夸张地显示出附图所示要素的大小或形状等因素，根据本说明书的结构配置与作用而特别定义的术语可能会根据使用者与运营者的意图或惯例而变更其定义，因此应该以本说明书的整体内容为基础定义这些术语。
下面结合附图说明本发明节电装置的优选实施例。
本发明节电装置包括：外壳10，具有预设体积，内部形成有空间，一侧设有接通外部供应的功率的主断路器11；环形铁芯20，设于所述外壳10内部，连接到所述主断路器11的初级线圈则卷绕于其上，具有能按照初级线圈感应的电压与设定的基准电压之间差异予以升压或减压的多个分接的次级线圈则以和所述初级线圈互相相反的方向卷绕；铁芯固定件30，包括紧固螺丝31a突出于上部并且形成于外壳10底部面的固定体31、以大于所述环形铁芯20内径的半径形成并且和所述紧固螺丝31a紧固的紧固板32，所述环形铁芯20安置在外壳10底部面而所述固定体31则插入环形铁芯20的中央部，所述紧固板32紧固到所述紧固螺丝31a而加压所述环形铁芯20的上部，从而把所述环形铁芯20固定到外壳10内部；多路选择开关40，具有对应地连接到所述次级线圈的分接的多个通道，根据控制信号把多个通道中选定的一个通道连接到母线而把经过调节的电压输出到负载侧，设有选择性地采取旁通模式或电压调节模式中的某一个模式的模式转换开关；及，控制单元50，把输入所述主断路器11的电压值和平均输入电压值予以比较，根据电压值的比较运算变压值，向所述多路选择开关40提供用于调节成对应运算值的电压的控制信号，把关于输入电压及输出电压的功率信息输出到外部。
而且，所述铁芯固定件30包括安置部33，其在外壳10的底部面形成于所述固定体31的外侧并且以预设高度突出，使得所述环形铁芯20以和外壳10底部面隔离的状态安置。
而且，所述安置部33包括：至少一个第一安置部33a，以环形态形成于所述固定体31的外侧；第二安置部33b，以所述固定体31为中心以辐射形形成，在所述固定体31以和第一安置部33a交叉的方向延伸预设长度；及，通孔33c，形成于所述第一安置部33a的内外侧或所述第二安置部33b之间的外壳10底部面。
如图1至图3所示，本发明节电装置稳定地调节韩国电力公司供应的交流电压以便向负载侧输出额定功率，以具有预设体积的外壳10形成，所述外壳10的内部包括：主断路器11，接通韩国电力公司所供应的功率；环形铁芯20，连接到所述主断路器11；多路选择开关40，连接到所述环形铁芯20；及，控制单元50，对此进行控制。
在所述环形铁芯20，初级线圈连接到主断路器11而具有多个分接的次级侧铁芯20则以相反于所述初级线圈的方向卷绕，初级线圈接受所述主断路器所接通的外部功率，所述次级线圈则利用多个分接把所述初级线圈感应的电压予以升压或减压而把供应的功率补正成对应基准电压的电压。
所述环形铁芯20不受从外部通过主断路器11输入的单相或三相电压变动影响地，能任意调节基于可变输入电压的减压或升压值后予以输入或自动调节，能以把电压调节成大约220V±2％(216V～224V)或380±3％(370V～390V)的方式绕组。
而且，所述环形铁芯20能以包括1个基准分接、由-3V、-6V、-9V、-12V组成的4个减压分接及由+3V、+6V组成的2个升压分接的总共7个分接构成。
当然，所述分接的数量能根据其安装环境及条件而予以多样化地变形设计。
而且，所述环形铁芯20在单相以一个初级线圈、一个次级线圈部及一个切换开关为媒介构成，三相则以三个初级线圈、三个次级线圈及三个切换开关为媒介构成。
另一方面，如图4与图5所示，环形态的环形铁芯20凭借铁芯固定件30固定在外壳10内部。
所述铁芯固定件30包括：固定体31，在外壳10的底部面往上侧突出，紧固螺丝31a在上部以预设长度突出；及，紧固板32，以大于所述环形铁芯20内径的半径形成并且和所述紧固螺丝31a紧固；所述环形铁芯20安置在外壳10底部面时所述固定体31插入环形铁芯20的中央部，所述紧固板32紧固到所述紧固螺丝31a而往固定体31方向移动并加压所述环形铁芯20的上部，从而把所述环形铁芯20固定到外壳10内部。
所述固定体31以半径小于所述环形铁芯20内径的圆筒形状形成，形成有让紧固螺丝31a插入并突出于上部的螺丝固定部，螺丝固定部与固定体31的侧面之间则形成有能让空气经过的空间，在上表面形成有多个排气窗口。
而且，所述紧固板32包括：支持部32a，以具有大于环形铁芯20内径的半径的圆盘形态形成，多个凹槽32b以一定间距隔离地形成于外周缘，加压所述环形铁芯20；及，螺母部32c，形成于所述支持部32a的下部，和所述固定体31的紧固螺丝31a紧固。
即，所述环形铁芯20安置到外壳10的底部面时，固定体31插入环形铁芯20的内径中心部，所述紧固板32在所述环形铁芯20的上部结合到所述固定体31，尤其是，所述紧固板32的螺母部32c紧固到所述固定体31的紧固螺丝31a而使得所述支持部32a加压环形铁芯20的上部，从而让所述环形铁芯20稳定地固定到外壳10内部，凭此，能发挥出让初级线圈、次级线圈及环形铁芯20不容易移动的效果。
而且，所述紧固板32的支持部32a在上表面中央部形成有贯通孔，以所述贯通孔为中心，多个支持件以辐射形延伸到支持部32a的边沿，所述支持件之间则形成有多个槽。而且，支持部32a的侧面或外周缘形成有以缓和曲线形成的凹槽32b，在所述凹槽32b之间则形成有具有缓和曲线的突起部，用户的手指紧贴所述凹槽32b并且让手指被突起部卡住，从而让用户安全地握持紧固板32后轻易旋转。
而且，紧固板32也能往一侧方向施力让所述支持件旋转而能够轻易旋转。
而且，所述支持部32a的下部形成有和紧固螺丝31a紧固的螺母部32c。
而且，所述环形铁芯20与所述紧固板32的支持部32a之间设有以纸、合成树脂或木材之类的材质形成并且具有能让所述螺母部32c插入中央部的内径的环形态绝缘件34。
而且，所述铁芯固定件30还包括安置部33，其在外壳10的底部面形成于所述固定体31的外侧并且使得所述环形铁芯20以和外壳10底部面隔离的状态安置。
而且，所述安置部33包括：至少一个第一安置部33a，以环形态形成于所述固定体31的外侧；第二安置部33b，以所述固定体31为中心以辐射形形成，在所述固定体31以和第一安置部33交叉的方向延伸预设长度；及，通孔33c，形成于所述第一安置部33a的内外侧或所述第二安置部33b之间的外壳10底部面。
能在固定体31的外侧以不同半径以一定间距隔离地形成多个所述第一安置部33a，所述第一安置部33a具有预设宽度，所述通孔33c则形成于所述固定体31与第一安置部33a之间或第一安置部33a之间。
而且，第二安置部33b往固定体31的外侧以预设长度延伸，优选地，比环形铁芯20的半径更长地延伸，在突出于第一安置部33a外侧的一端部则能以预设高度形成有卡止部，该卡止部则支持安置在安置部33的所述环形铁芯20的侧面。
因此，本发明能通过所述安置部33把所述环形铁芯20的初级线圈与次级线圈的相互感应作用所生成的热所引起的温度上升予以降低或者能预防整体设备的温度上升，不仅如此，还能发挥出把所述环形铁芯20安全地固定到外壳10内部并予以支持的效果。
即，所述环形铁芯20不接触外壳10底部面地安置在所述安置部33而从外壳10底部面以预设高度隔离，所述环形铁芯20的整体下表面中的一部分安置在第一安置部33a与第二安置部33b，从而能最大程度地减少和安置部33的接触面积而能够轻易减少环形铁芯20的热，通过形成于安置部33的通孔33c往外部空气流入外壳10内部或者让环形铁芯20的热通过通孔33c排放到外壳10外部。
具体实施方式
另一方面，如图1与图3所示，所述环形铁芯20的次级线圈中多个分接和设于多路选择开关40的多个通道各自对应地连接，所述多路选择开关40根据后述控制单元50的控制信号让一个通道选择性地连接到母线而把经过自动调节的电压输出到负载侧。
所述多路选择开关40设有选择性地采取旁通模式或电压调节模式中的某一个模式的模式转换开关。
所述模式转换开关的一侧连接到母线而另一侧则连接到环形铁芯20的次级线圈，选择旁通模式时和母线连接而把环形铁芯20的连接予以断开，电压调节模式时断开和母线的连接并且和环形铁芯20连接而把环形铁芯20所调节的稳定的电压供应给负载侧。
所述旁通模式在环形线圈或多路选择开关40等发生错误动作时由联动开关断开和环形铁芯20的连接并且连接所述母线，从而能把电源直接供应给所述母线。
所述多路选择开关40中，和设于次级线圈的多个分接各自对应地连接的多个通道互相相对地排列，母线安装在和所述多个通道以一定间距隔离的位置，把通过所述切换开关或任意通道供应的功率传递给负载侧。
而且，以矩形螺距构成的轴安装在所述通道与母线之间的空间部之间，所述轴的一侧则设有驱动器，该驱动器具有驱动马达，该驱动马达则安装了能凭借来自控制单元50的控制信号驱使所述轴旋转的编码器。
而且，开关头(switch head)以能移动的状态安装在所述轴，轴随着所述驱动器的驱动而旋转并且使得所述开关头移动，把连接到所述环形铁芯20的各分接的任意通道与母线互相连接并且通过选定的该通道把经过减压或升压补偿的功率供应到母线侧。
而且，所述多路选择开关40被设计成组装式以便能够按照电压的分接数进行加减地构成，对应地连接到所述环形铁芯20的各分接的通道的状态及/或切换开关的旁通模式动作与否等各种关于输入输出电压的功率信息被控制单元50输出到形成于外壳10的盖子一侧的LED显示部。
所述控制单元50把输入所述主断路器11的电压值和平均输入电压值予以比较，根据电压值的比较运算变压值，向所述多路选择开关40提供用于调节成对应运算值的电压的控制信号，把关于输入输出电压的功率信息通过LED显示部输出到外部。
而且，所述控制单元50包括：输入部，参与电压的调节并输入设备的运转条件；检测部，针对以所述输入部所输入的条件为媒介调节了的电压及电流进行测量，对测量出来的电压/电流的低电流、过电流、过电压之类的异常电流进行检测；运算部，计算控制值以便根据所述检测部所测量出来的值进行旁通或电压调节；存储部，把所述输入部与检测部及运算部输入或测量的值予以存储；发信部与收信部，为了让用户查看电子式电度表所输入的功率信息及所述输入部的运转条件、存储部所存储的各种值而传输到LED显示器，与此同时，以有线无线方式进行双向通信以便从用户接收预设的输入信号；及，控制部，对整个设备进行控制以便根据输入所述输入部的运转条件通过运算部所运算的值控制所述多路选择开关40而向负载侧供应一定电压。
即，控制单元50测量韩国电力公司供应的电压并且把测量出来的值予以汇总算出平均电压值并设定变压值。
而且，根据设定的变压值通过控制信号控制多路选择开关40以便选择对应于环形铁芯20的减压或升压的分接。
所述多路选择开关40根据控制信号驱动驱动器，轴旋转，随着所述轴的旋转，所述开关头移动到多个通道中根据所述控制单元50的控制信号指定的一个通道，电压则被环形铁芯20减压或升压成为对应所设定的基准电压的大小而向负载侧供应稳定的额定功率。
工业实用性
本发明揭示一种即使输入的电压变化也能保持一定的输出电压而减少耗电量的节电装置，该装置利用环形铁芯的互感作用把所供应的电压调节成稳定的电压并且供应给负载侧而得以提高负载的性能及寿命，并且能凭此节约耗电量，尤其是，把初级线圈与次级线圈卷绕的环形铁芯利用铁芯固定件安全牢固地固定到装置内部，把环形铁芯上发生的热轻易排放到外部而得以预防装置的温度上升。
Claims (5)
1.一种节电装置，其特征在于，
包括：
外壳(10)，具有预设体积，内部形成有空间，一侧设有接通外部供应的功率的主断路器(11)；
环形铁芯(20)，设于所述外壳(10)内部，连接到所述主断路器(11)的初级线圈则卷绕于其上，把初级线圈感应的电压凭借多个分接予以升压或减压而形成为对应所设定的基准电压的大小的次级线圈卷绕于其上，所述初级线圈与次级线圈以互相相反的方向卷绕；
铁芯固定件(30)，包括形成于外壳(10)底部并且紧固螺丝(31a)突出于上部的固定体(31)、以大于所述环形铁芯(20)内径的半径形成并且和所述紧固螺丝(31a)紧固的紧固板(32)，所述环形铁芯(20)安置在外壳(10)的底部面而所述固定体(31)插入环形铁芯(20)的内径，所述紧固板(32)紧固到所述紧固螺丝(31a)而加压所述环形铁芯(20)的上部，从而把所述环形铁芯(20)固定到外壳(10)内部；
多路选择开关(40)，具有对应地连接到所述次级线圈的分接的多个通道，根据控制信号把多个通道中选定的一个通道连接到母线而把经过调节的电压输出到负载侧，设有选择性地采取旁通模式或电压调节模式中的某一个模式的模式转换开关；及，
控制单元(50)，把输入所述主断路器(11)的电压值和平均输入电压值予以比较，根据电压值的比较运算变压值，为了把输入的电压调节成对应运算值的电压而把控制信号传递给所述多路选择开关(40)，把关于输入输出电压的功率信息输出到外部。
2.根据权利要求1所述的节电装置，其特征在于，
所述铁芯固定件(30)包括安置部(33)，其在外壳(10)的底部面于所述固定体(31)的外侧以预设高度突出，使得所述环形铁芯(20)和外壳(10)的底部面隔离。
3.根据权利要求2所述的节电装置，其特征在于，
所述安置部(33)包括：
至少一个第一安置部(33a)，以环形态形成于所述固定体(31)的外侧；
第二安置部(33b)，以所述固定体(31)为中心以辐射形形成，以所述第一安置部(33a)的交叉方向延伸预设长度；及，
通孔(33c)，形成于所述第一安置部(33a)的内外侧或所述第二安置部(33b)之间的外壳(10)底部面。
4.根据权利要求1所述的节电装置，其特征在于，
所述紧固板(32)包括：
支持部(32a)，以具有大于环形铁芯(20)内径的半径的圆盘形态形成，多个凹槽(32b)以一定间距隔离地形成于外周缘，加压所述环形铁芯(20)；及，螺母部(32c)，形成于所述支持部(32a)的下部，和所述固定体(31)的紧固螺丝(31a)紧固。
5.根据权利要求1或4所述的节电装置，其特征在于，
在所述环形铁芯(20)与所述紧固板(32)的支持部(32a)之间设有环形态的绝缘件(34)。
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