CN1960103A - 气相色谱仪中具有改进过流保护的供电系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于气相色谱仪中的向多个负载供电的多路全波整流电路系统。所述多路全波整流电路系统包括变压器和连接在变压器次级绕组与负载之间的多路全波整流电路，多个过流保护装置分别串联连接在全波整流桥电路的每个桥臂中。从而，过流保护装置的电流额定值取值较小，可以在满足变压器过载时安全需要的前提下，减少变压器的额外输出功率，从而有利于满足气相色谱仪中变压器体积小、重量轻的要求。

Description

气相色谱仪中具有改进过流保护的供电系统

技术领域

本发明涉及气相色谱仪，尤其涉及气相色谱仪中的具有改进过流保护并用于向多个负载供电的系统。

背景技术

变压器是气相色谱仪(GC)中的重要部件，它在整个气相色谱系统中担负着将市电转换为低压，为整个系统供电的作用。GC对变压器的要求是：体积小、重量轻、效率高。

另外，由于变压器工作在市电电压下，它属于行业安全强制检验器件。根据行业安全检验规定，要求对变压器进行输出电流保护期间额定电流值过流150％测试。为达到这一要求，设计者不得不在实际所需变压器功率的基础上，额外增加变压器的输出功率。本领域技术人员公知的是，变压器的输出功率越高，变压器的体积和重量就越大。这与GC对变压器的体积小、重量轻的要求相冲突。

在GC的变压器次级绕组和负载之间连接有多路全波整流电路。图1是现有技术的二路全波整流电路的电路示意图。如图1所示，变压器次级绕组的两个输出端分别与二路全波整流桥电路的两个输入端相连。全波整流桥电路包含分别连接在变压器次级绕组的每个输出端与每个负载之间的四个桥臂，每个桥臂分别包括整流器件D1到D4，二路全波整流桥电路的两个输出端可分别与负载Load1和Load2相连。过流保护装置F1和F2分别串接在变压器次级绕组的输出端与二路全波整流桥电路的输入端之间。

图2是现有技术的三路全波整流电路的电路示意图。如图2所示，三路全波整流电路的结构与图1所示的二路全波整流电路的结构类似，只是其中的全波整流桥电路是三路全波整流桥电路，增加了包含整流器件D5和D6的桥臂，以及可与负载Load3相连的输出端。依此类推，也可以得到四路以上的多路全波整流电路的结构。

在图1和图2所示的传统的多路全波整流电路中，过流保护装置串接在变压器次级绕组的输出端。这样做的缺点是过流保护装置的电流额定值取值较大，而且变压器输出路数越多，过流保护装置的电流额定值就越大，从而导致为满足变压器过载时的安全需要，不得不加大变压器的输出功率，最终不仅增大了变压器的体积和重量，而且增加了变压器的成本。

发明内容

本发明提供了一种气相色谱仪，其包括变压器、连接在所述变压器的次级绕组与负载之间并具有多个桥臂的多路全波整流桥电路，以及多个过流保护装置。所述多个过流保护装置分别串联连接在所述全波整流桥电路的每个桥臂中。

本发明还提供了一种用于向多个负载供电的系统，其包括变压器和连接在所述变压器的次级绕组与负载之间的多路全波整流电路。所述多路全波整流电路包括具有多个桥臂的全波整流桥电路和多个过流保护装置。所述多个过流保护装置分别串联连接在所述全波整流桥电路的每个桥臂中。

附图说明

结合附图阅读以下具体实施方式，将会更充分地理解本发明的前述及其它目的、本发明的各种特征，以及本发明本身，在附图中：

图1是现有技术的二路全波整流电路的电路示意图；

图2是现有技术的三路全波整流电路的电路示意图；

图3是本发明的二路全波整流电路的电路示意图；

图4是本发明的三路全波整流电路的电路示意图。

具体实施方式

下面将参照附图3和4，对本发明的具体实施方式进行详细说明。

图3是本发明一实施例的二路全波整流电路的电路示意图。如图3所示，过流保护装置F1到F4串接在二路全波整流桥电路的每个桥臂中，即该电路所需的过流保护装置的数量和整流器件D1到D4的数量一样多。整流器件D1到D4包括但不局限于二极管。这样，过流保护装置的电流额定值取值较小，从而在满足变压器过载时的安全需要前提下，减少变压器的额外输出功率。下面将对此做定量分析。

首先，以图1和图3所示的二路全波整流电路为例进行对比计算。假定负载电压的有效值为40V，负载Load1和Load2的额定功率都是210W。

在图1所示的现有技术的二路全波整流电路中，过流保护装置F1和F2的额定电流值都是10A。当在额定电压下正常负载全功率运行时，负载所消耗的功率是：

P_load1＝P_load2＝210W

变压器的输出功率是：

P＝P_load1+P_load2＝210W+210W＝420W

此时负载电流的有效值是：

I_load1＝I_load2＝210W÷40V＝5.25A

流过每个整流器件的电流的有效值是：

I_D1＝I_D2＝I_D3＝I_D4＝0.707×5.25A＝3.71A

流过每个过流保护装置的电流的有效值是：

I1＝I2＝2×3.71A＝7.42A

该电流值是过流保护装置额定电流的74.2％(7.42A÷10A×100％＝74.2％)。

现在假设负载Load1发生过载，此时流过过流保护装置F1和F2的电流的有效值是额定电流的150％，即：

I1＝I2＝150％×10A＝15A

流过整流器件D1的电流是：

I_D1＝I1-I_D3＝15A-3.71A＝11.29A

流过负载Load1的电流的有效值是：

I_load1＝I_D1÷0.707＝11.29A÷0.707＝15.97A

从而，负载Load1在此过载条件下所消耗的功率是：

P_load1＝15.97A×40V＝638.8W

此时的变压器输出功率是：

P＝P_load1+P_load2＝638.8W+210W＝848.8W

现在参照图3，在图3所示的二路全波整流电路中，过流保护装置F1到F4的额定电流值都是5A。当在额定电压下正常负载全功率运行时，同上，变压器的输出功率P＝420W，并且流过每个整流器件的电流的有效值也是：

I_D1＝I_D2＝I_D3＝I_D4＝3.71A

这也是流过每个过流保护装置的电流的有效值，它也是过流保护装置额定电流的74.2％(3.71A÷5A×100％＝74.2％)。

现在假设负载Load1发生过载，此时流过过流保护装置F1的电流(等于流过整流器件D1的电流)的有效值是额定电流的150％，即：

I_D1＝150％×5A＝7.5A

流过负载Load1的电流的有效值是：

I_load1＝I_D1÷0.707＝7.5A÷0.707＝10.61A

从而，负载Load1在此过载条件下所消耗的功率是：

P_load1＝10.61A×40V＝424.4W

此时的变压器输出功率是：

P＝P_load1+P_load2＝424.4W+210W＝634.4W

可见，在输出的负载条件同为电压有效值40V，两个负载的额定功率均为210W的情况下，本发明的二路全波整流电路可节省变压器的额外输出功率214.4W(848.8W-634.4W＝214.4W)，这大约相当于变压器总输出功率的25％(214.4W÷848.8W×100％＝25％)。

图4是本发明一实施例的三路全波整流电路的电路示意图。如图4所示，过流保护装置F1到F6串接在三路全波整流桥电路的每个桥臂中，即该电路所需的过流保护装置的数量和整流器件D1到D6的数量一样多。整流器件D1到D6包括但不局限于二极管。这样，过流保护装置的电流额定值取值较小，从而在满足变压器过载时的安全需要前提下，减少变压器的额外输出功率。下面将对此做定量分析。下面参照图2和图4，对三路全波整流电路的情况进行分析。假定负载电压的有效值为40V，负载Load1到Load3中每一个的额定功率都是210W。

在图2所示的现有技术的三路全波整流电路中，过流保护装置F1和F2的额定电流值都是15A。当在额定电压下正常负载全功率运行时，负载所消耗的功率是：

P_load1＝P_load2＝P_load3＝210W

变压器的输出功率是：

P＝P_load1+P_load2+P_load3＝210W+210W+210W＝630W

此时负载电流的有效值是：

I_load1＝I_load2＝I_load3＝210W÷40V＝5.25A

流过每个整流器件的电流的有效值是：

I_D1＝I_D2＝I_D3＝I_D4＝I_D5＝I_D6＝0.707×5.25A＝3.71A

流过每个过流保护装置的电流的有效值是：

I1＝I2＝3×3.71A＝11.13A

该电流值是过流保护装置额定电流的74.2％(11.13A÷15A×100％＝74.2％)。

现在假设负载Load1发生过载，此时流过过流保护装置F1和F2的电流的有效值是额定电流的150％，即：

I1＝I2＝150％×15A＝22.5A

流过整流器件D1的电流是：

I_D1＝I1-I_D3-I_D5＝22.5A-3.71A-3.71A＝15.08A

流过负载Load1的电流的有效值是：

I_load1＝I_D1÷0.707＝15.08A÷0.707＝21.33A

从而，负载Load1在此过载条件下所消耗的功率是：

P_load1＝21.33A×40V＝853.2W

此时的变压器输出功率是：

P＝P_load1+P_load2+P_load3＝853.2W+210W+210W＝1273.2W

在图4所示的本发明的三路全波整流电路中，过流保护装置F1到F6的额定电流值都是5A。当在额定电压下正常负载全功率运行时，同上，变压器的输出功率P＝630W，并且流过每个整流器件的电流的有效值也是：

I_D1＝I_D2＝I_D3＝I_D4＝I_D5＝I_D6＝3.71A

这也是流过每个过流保护装置的电流的有效值，它也是过流保护装置额定电流的74.2％(3.71A÷5A×100％＝74.2％)。

现在假设负载Load1发生过载，此时流过过流保护装置F1的电流(等于流过整流器件D1的电流)的有效值是额定电流的150％，即：

I_D1＝150％×5A＝7.5A

流过负载Load1的电流的有效值是：

I_load1＝I_D1÷0.707＝7.5A÷0.707＝10.61A

从而，负载Load1在此过载条件下所消耗的功率是：

P_load1＝10.61A×40V＝424.4W

此时的变压器输出功率是：

P＝P_load1+P_load2+P_load3＝424.4W+210W+210W＝844.4W

可见，在输出的负载条件同为电压有效值40V，三个负载的额定功率均为210W的情况下，本发明的三路全波整流电路可节省变压器的额外输出功率428.8W(1273.2W-844.4W＝428.8W)，这大约相当于变压器总输出功率的34％(428.8W÷1273.2W×100％＝34％)。

如前所述，变压器的输出功率越高，变压器的体积和重量就越大。反之，由于本发明的多路全波整流电路相对于现有技术可以降低变压器的总输出功率，因此可以将变压器制造得体积更小、重量更轻，从而更适合GC应用的需要。

以上参照具体实施例对本发明进行了描述，本领域技术人员根据本发明的教导，还能想到多种修改和替换。例如，上文只参照附图说明了二路和三路全波整流电路，但本领域技术人员根据本发明的教导，很容易将其推广到四路以上的多路全波整流电路。而且，虽然在图3和图4中，将过流保护装置画成是连接在全波整流桥电路的输入端与整流器件之间，但过流保护装置也可以连接在整流器件与全波整流桥电路的输出端之间。

另外，在图3和图4所示的电路中，变压器次级绕组的中心抽头接地，相应地各负载也连接在全波整流桥电路的输出端与地之间。但中心抽头也可以不接地，而是与各负载的回路端连接。

本发明也可以用其它的具体形式来实施，而不会脱离本发明的精神或基本特征。因此，应将上述实施例看作在所有方面说明性而非局限性的，本发明的范围由所附权利要求书而非以上说明书来表示，因而来自于权利要求书的含义和等同范围之内的所有改变都应包含在本发明的范围之内。

Claims (9)

1.一种气相色谱仪，包括：

一变压器；

一连接在所述变压器的次级绕组与负载之间并具有多个桥臂的多路全波整流桥电路；和

多个过流保护装置，其特征在于：

所述多个过流保护装置分别串联连接在所述多路全波整流桥电路的每个桥臂中。

2.如权利要求1所述的气相色谱仪，其特征在于，所述多路全波整流桥电路的每个桥臂都包括整流器件，并且所述多个过流保护装置中的每一个都连接在所述多路全波整流桥电路的相应输入端与相应整流器件之间。

3.如权利要求2所述的气相色谱仪，其特征在于，所述整流器件是二极管。

4.如权利要求1所述的气相色谱仪，其特征在于，所述多路全波整流桥电路是二路全波整流桥电路或三路全波整流桥电路。

5.一种用于向多个负载供电的系统，包括变压器和连接在所述变压器的次级绕组与负载之间的多路全波整流电路，所述多路全波整流电路包括具有多个桥臂的多路全波整流桥电路和多个过流保护装置，其特征在于：

所述多个过流保护装置分别串联连接在所述多路全波整流桥电路的每个桥臂中。

6.如权利要求5所述的系统，其中，所述变压器次级绕组具有接地的中心抽头。

7.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述多路全波整流桥电路的每个桥臂都包括整流器件，并且所述多个过流保护装置中的每一个都连接在所述多路全波整流桥电路的相应输入端与相应整流器件之间。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述整流器件是二极管。

9.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述多路全波整流电路是二路全波整流电路或三路全波整流电路。

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