CN1212061A - 节电变压器中的3相制电压自动转换方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
在3相3线制或4线制的自耦线圈型变压器中,在3相心式铁心上相互卷绕3路与输入端子连接的1组或多组主线圈,在这些各主线圈的端部之间,通过多条组合连线连接被卷绕在上述铁心上并相互串联连接的多组励磁线圈,与此同时,在上述端部间以及各励磁线圈间,设置根据连接在输入或输出端子上的电压传感器的电压值进行开/关的多组电子开关,根据这些各组的电子开关在每个相间同电位以及同电流阶段的开/关,接通或断开上述端部间以及各励磁线圈间的1组或多组,自动地自如转换在不停电下调整输出电压的电路。这样,当输入电压升降时,通过自动地检测其并转换电路,就可以将输出电压调整到规定的设定范围内从而不影响负荷。
Description
本发明涉及具备有在输入电压升降超过规定的设定电压范围时通过自动地将输出电压调整到该设定电压范围内降低对负荷的影响的功能的变压器等的节电装置。
作为以往的节电装置，可以举出本申请人以前申请的日本专利申请1995年第1804号。
如图4所示，该节电装置在单相心式铁芯(9)上相互卷绕的多组主线圈(L1、L2、L5、L6)的端部之间，连接有被卷绕在铁心(9)上的、相互串联连接的多组励磁线圈(L3、L4、L7、L8)。而且，通过被连接在设置于主线圈(L2、L6)的输出端的电压传感器(未图示)上的可控硅(1、2、3、4、5、6、7、8)，控制励磁线圈(L3、L4、L7、L8)的连接组合，以防止输出电压(负荷一侧电压)的升降超过所需要的范围。
在该装置中，设有当对于100V的输入电压使电压降压6V(6％)输出的励磁线圈的电路，在输入电压下降时，该电路自动地从降压6V转换到降压3V、降压0V，相反当输入电压过低时，控制励磁线圈的连接组合，升压3V或6V后输出。因此，即使输入电压升降，也可以防止输出电压升降超过需要的值，具有尽可能抑制对负荷影响的效果。
但是，安装有这种常规的电压自动转换装置的电力装置是用于单相电流用，限于动力用以外的单相3线制或2线制的变压器。
在具备3相电流的场合下，需要3相同时开/关的电压转换，但由于3相交流电流并不是全部同电位，还由于在用可控硅进行电压转换时不能同时关，所以控制电路与单相电流用时相比复杂且制造困难。因此，以往的3相电流用的节电变压器采用的不是自动转换而是手动转换方式。
因此，为了解决上述问题，本发明提供一种电压自动转换方法及其装置，即使在3相电流用的节电变压器中，输入电压升降，也可以自动地将输出电压调整到规定的设定电压范围内。
本发明提供的是具有以下特征的节电变压器中的3相制电压自动转换方法及其装置，即在3相3线或3相4线制的自耦线圈型变压器中，在3相心式铁心上相互卷绕3路与输入端子连接的1组或多组主线圈，在这些各回路的主线圈的端部之间，用多个组合连线连接被卷绕在上述铁心上的相互串联连接的多组励磁线圈，与此同时，将根据连接在输入或输出端子上的电压传感器的电压值而开/关的多组电子开关设置在上述端部间以及励磁线圈之间，根据这些各组电子开关在每个相间同电位或同电流的阶段的接通/断开，使上述端部间与各励磁线圈间的1组或多组接通或断开，从而能自动地自如转换在不停电的条件下调整输出电压的电路。
如果采用本发明的变压器，则在输入电压上升到规定的设定电压范围以外时，电压传感器将检测之，由接受到该电压传感器的输出信号的电子开关控制上述的多组电子励磁线圈的连接组合，调整输出电压的降压率，输出位于通常设定范围内的电压。
当不需要降压时，可以这样构成，使其不感应电压的下降，输出和输入电压相同的电压。
如果在输入电压下降时和上升时，改变转换降压率的输入电压值并使其具有一定延迟，则可以消除励磁线圈转换时的装置的误动作，使得在线圈和电子开关上没有过大的负担。
另外，如果与输入电压的大小相适应，使降压率以多级变化，就可以得到有效的节电效果。
作为这样的降压率，大约1～10％比较适宜。
从附图中可以更清楚地了解本发明的目的和特征。
图1是本发明的3相制电压自动转换装置的主要电路图。
图2是表示采用本发明的输入输出电压的关系的曲线图。
图3是表示3相电流的时效变化的曲线图。
图4是采用以往技术的单相制电压自动转换装置的主要电路图。
图中，L1、L2、L5、L6、L9和L10为主线圈，L3、L4、L7、L8、L11和L12为励磁线圈，S1～S4为电子开关，R、S、T为输入端子，r、s、t为输出端子。
以下，根据附图说明本发明的实施例。
图1是本发明的3相制节电装置的主要电路图。如该电路图所示，与输入端子R、S、T连接的多组主线圈L1、L2和L5、L6和L9、L10，被相互卷绕在3相心型铁芯(C)上形成3条回路；在各个回路的主线圈L2、L6、L10的端部之间，通过多条组合连线连接有在铁芯(C)上相互串联连接的多组励磁线圈L3、L7、L11。而且，输出端子t、r、s被分别连接在主线圈L2和励磁线圈L3之间、主线圈L6和励磁线圈L7之间、和主线圈L10和励磁线圈L11之间。
在基板(未图示)上装有电压传感器(未图示)，其检测侧的端子被连接在各主线圈L2、L6、L10的输出端子上，其信号输出侧的端子被连接在设置于各励磁线圈之间的电子开关S1、S2、S3、S4上。
各电子开关S1、S2、S3、S4的设置位置如图1所示，电子开关S1在励磁线圈L3和L7、L4、L8之间，电子开关S2在励磁线圈L7和L11、L8、L12之间，电子开关S3在励磁线圈L4和L8之间，电子开关S4在励磁线圈L8和L12之间。
这些电子开关根据从电压传感器送来的信号进行开/关，控制励磁线圈L3、L4、L7、L8、L11、L12的连接组合，自动地调整输出电压。
接下来，用图2所表示的输入电压和输出电压的关系的曲线图说明本发明的作用效果。
在本实施例中，设降压率为2％以及4％，对于200V的输入电压来说，设定线圈降压4V(2％)或8V(4％)，负荷所需要的最低电压被设定在192V。
另外，图中还展示了在初始连接电路使输入电压下降8V后输出，输入电压在下降过程中的情况。这时，在图1的电路中，根据来自被安装在基板上的电压传感器的控制信号，电子开关S1、S2成为开，其他的电子开关S3、S4成为关。
现在，如果输入电压达到了210V，则通过励磁线圈L3、L7、L11，使主线圈L1、L2、L5、L6、L9、L10降压8V。因而，210-8=202(V)的电压被输出到个输出端子t、r、s。而后，如图2的曲线图所示，输入电压在被降压8V，使输出电压达到192V以下以前，即输入电压在200V之上，可以使用该电路。
如果输入电压下降到200V，为了防止电压下降超过需要，转换到降压4V的电路，自动地减少降压率。在此时的降压电路中，电子开关S3、S4为开，电子开关S1、S2为关。通过励磁线圈L3、L4、L7、L8、L11、L12，使主线圈L1、L2、L5、L6、L9、L10降压4V。例如，假设输入电压达到200V，则在输出端子t、r、s上输出200-4=196(V)的电压。该降压电路，在输入电压达到196V之前使用，使输出电压不会降到192V以下。
进而，当输入电压变为192以下时，由于不需要降压，因此切换电路使输入端子R、S、T直接连接到输出端子r、s、t。
另外，本实施例在具有一定延迟的情况下进行励磁线圈的切换，使得在伴随输入电压的变化等的瞬间电压时不误动作，从而不在电子开关和线圈中增加负担。
如图2所示，在输入电压下降和上升的情况下，使转换降压率的输入电压值在200V和202V变化并具有一定延迟。即，其构成是：电压上升时，输入电压在202V时，切换电路从4V降压转换为8V降压。
本发明是以上述电路构成进行电压调整的，但为了以3相电流为调整对象，电子开关的开/关转换时刻成为问题。
即，如图3所示，因为R、S、T各相各相差120°，所以不可能3相全部同时变为同电位或同电流。而且，即使如可控硅那样的电子开关可以同时开，也不能同时关闭全部3相。另外，因为在每1相的开/关中，在3分之1周期或3分之2周期之间，使励磁线圈短路或开放，所以不能进行每1相的电压转换。
因此，从图3可知，因为在2相间有成为同电位或同电流的时刻，所以本发明设置成在此时进行电子开关的转换。
如上所述，在降压8V时，电子开关S1、S2为开，S3、S4为关。而后，在从降压8V转换为降压4V时，在T相和R相变为同电位或同电流时，使S1从开转换到关，使S3从关转换到关，接着，在R相和S相变为同电位或同电流的3分之1周期其间，使S2保持开、S4保持关，在R相和S相变为同电位或同电流时刻，使S从开转换到关，使S4从关转换到开。
这样一来，如果分为2阶段操作电子开关进行电压转换，则即使是3相电流也可以进行电压调整，可以构成所希望的节电装置。
进而，为了分阶段地转换电子开关，依据电子开关的特性有时可以产生瞬间微小的相电压的不平衡，但往往是瞬时的过渡现象，可以确保安全性。
如上所述，在安装本发明的3相制电压自动转换装置的节电装置中，根据电压传感器检测出的输入电压或输出电压的值，被设置在主线圈的端部间以及励磁线圈间的电子开关在2相间的每一同电位或同电流处被分阶段地加以控制，从而控制励磁线圈的连接组合。因此，无论在输入电压下降时还是上升时，如果输入电压或输出电压升降到设定电压范围以外，电路都可以自动地转换，调整输出电压使其不下降到任意设定的负荷一侧电压的最低值以下。
对于输入电压的变化，通过一定的滞后以后进行励磁线圈的转换，使得在瞬时电压下不误动作，就可以起到预防对电子开关和线圈增加负担的作用。
进而，在本实施例中，对200V输入电压是将规定的降压率分成为2％(4V)以及4％(8V)2个阶段，但也可以任意变更此降压率和阶段数，另外，负荷侧的最低电压值可以通过转换配置在装置中的开关(未图示)适宜地变更。
这样，本发明的构成，在不脱离其主旨的范围内可以适宜地变更设计。
如上所述，本发明，不用说可以使输出电压降压到最低需要电压以上的规定范围内，节约消耗电力，即使输入电压上升到设定电压范围外，因为可以自动地调整输出电压在设定范围内，所以能有效地利用于需要电压稳定的3相负荷。
Claims (8)
1．一种节电变压器中的3相制电压自动转换方法，其特征在于：在3相3线制或4线制的自耦线圈型变压器中，在3相心式铁心上相互卷绕3路与输入端子连接的1组或多组主线圈，在这些各主线圈的端部之间，通过多条组合连线连接被卷绕在上述铁心上并相互串联连接的多组励磁线圈，与此同时，在上述端部间以及各励磁线圈间，设置根据连接在输入或输出端子上的电压传感器的电压值进行开/关的多组电子开关，根据这些各组的电子开关在每个相间同电位以及同电流阶段的开/关，接通或断开上述端部间以及各励磁线圈间的1组或多组，自动地自如转换在不停电下调整输出电压的电路。
2．权利要求1所述变压方法，其特征在于：在输入电压下降的情况下和上升的情况下，改变转换降压率的输入电压值并设置一定的滞后。
3．权利要求1或2所述的变压方法，其特征在于：使降压率在多个阶段变化。
4．权利要求1至3所述的变压方法，其降压率是约1～10％。
5．一种在节电变压器中的3制相电压自动转换装置，其特征在于：在3相3线制或4线制的自耦线圈型变压器中，在3相心式铁心上相互卷绕3路与输入端子连接的1组或多组主线圈，在这些各主线圈的端部之间，通过多条组合连线连接有被卷绕在上述铁心上并相互串联连接的多组励磁线圈，与此同时，在上述端部间以及各励磁线圈间，设置根据连接在输入或输出端子上的电压传感器的电压值进行开/关的多组电子开关，根据这些各组的电子开关在每个相间同电位以及同电流阶段的开/关，接通或断开上述端部间以及各励磁线圈间的1组或多组，自动地自如转换在不停电下调整输出电压的电路。
6．权利要求5所述的变压装置，其特征在于：在输入电压下降的情况下和上升的情况下，改变转换降压率的输入电压值并赋予一定延迟。
7．权利要求5或6所述的变压装置，其特征在于：使降压率在多个阶段变化。
8．权利要求5至7所述的变压装置，其降压率是约1～10％。
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