CN200969558Y - 适用于低压三相用电器的节电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种适用于低压三相用电器的节电装置，主要包括输出调节电路、自锁电路和电脑控制板，其中输出调节电路又由电抗绕组T1、调压绕组T2、调相绕组T3、滤波电容C和交流接触器组成，电抗绕组T1串联在负载回路上，其输出端同时连接在调压绕组T2的输入端，调压绕组设计有不少于2个的输出抽头，输出端通过交流接触器连接在零线上，且输入端与输出端通过交流接触器连接，调相绕组为独立绕组，与滤波电容C并联接于电源。本实用新型能全面改善低压三相用电器供电品质，同时既能节约电能，降低用电损耗，又能消除电网中谐波干扰，保护用电器具，延长设备使用寿命，并可按用户需要来按时、按需进行调节。

Description

适用于低压三相用电器的节电装置

技术领域

本实用新型涉及一种电器节电装置，具体涉及一种低压配电系统的各种照明和/或动力设备负载的节电装置，特别适合在冷光源照明灯具负载上使用的节电装置。

技术背景

用电器节电一直是人们关注的热点问题，人们一直在探索用电节电技术，相继开发出料众多节电产品。电磁自偶变压器固定抽头接触器切换的节电产品，是上个世纪50/60年代开发出的节电产品，其优点是效率比较高，噪音比较低，输出纯正弦电压，适应所有灯光负载。但缺点是体积大笨重，固定降压，只能在通电前进行分档调节，工作时无法进行电压调节(灯灭)，节电率固定，无法智能化和以人为本，照度无法控制，往往是人流量最大的傍晚(用电高峰电压低)亮度最低，而后半夜(用电低谷电压高)无人时反而灯光亮度最大。该产品现在仍是路灯节电的主流产品。SCR可控硅控制节电产品是上个世纪90年代开发出的节电产品，其优点是体积小，效率高，噪音低，便于智能控制和嵌入控制，输出电压有效值连续可调，节电率可达20％，产品有单灯控制和集中控制。其缺点是输出电压严重畸变，有浪涌电压，污染电网，产生干扰，无法满足电磁兼容要求，影响电力调度，同时只能适应感应性灯光负载，对目前的多元化照明和国家强制的电容补偿，日益广泛使用的电子镇流器光源，无法适应。电磁自偶变压器抽头SCR切换节电产品，其优点是效率比较高，噪音比较低，输出纯正弦电压，输出电压可突变式调节，适应所有灯光负载。缺点是体积大且笨重，对城市道路照明的HID灯，突变式降压会产生灯灭现象，电压无法精确控制，由于多SCR开关切换时，有共态导通，或短时开路引起过压，切换时有浪涌电流或浪涌电压，故障率高。产品技术属电磁变压器与电力电子开关相结合的技术，由于SCR切换在技术上难于处理或易误触发，可靠性较低，目前没有成熟产品。串联电感降压节电产品，其优点是技术简单，成本低，使用可靠。缺点是体积大且笨重，只能根据固定负载设计，无法采用现代控制技术控制，技术太落后，产品已没有市场。

实用新型内容

针对现有技术的用电器节电产品存在的不足，本实用新型目的旨在提供一种能全面改善低压三相用电器用户供电品质的节能装置，所提供的节电装置既能节约电能，降低用电损耗，又能消除电网中谐波干扰，保护用电器具，延长设备使用寿命，并可按用户需要来按时、按需进行调节。

本实用新型的上述目的可由具有以下技术方案的适用于低压三相用电器的节电装置来实现。

适用于低压三相用电器的节电装置，包括输出调节电路、自锁电路和电脑控制板，输出调节电路又主要由电抗绕组T1，调压绕组T2，调相绕组T3，滤波电容C和交流接触器组成，电抗绕组T1串联在负载回路上，其输出端同时连接在调压绕组T2的输入端，调压绕组设计有不少于2个的输出抽头，输出端通过交流接触器连接在零线上，且输入端与输出端通过交流接触器连接，调相绕组为独立接入电源的独立绕组，与构成自耦变压器的电抗绕组T1和调压绕组T2共铁芯，与滤波电容C并联接于电源，输出调节电路的电抗绕组T1通过闸刀开关串接于电源，自锁电路和电脑控制板与输出调节电路并联接于电源。

在上述技术方案中，输出调节电路中的三相线圈绕组铁芯可以是分体铁芯，也可以是整体铁芯。优先选用整体铁芯。分体铁芯是三相中的每一相的三个线圈，即电抗线圈、调压线圈和调相线圈绕制在同一个独立的铁芯上。整体铁芯为侧倒“曰”字型，整体铁芯是三相中的每一相的三个线圈，即电抗线圈、调压线圈和调相线圈分别绕制在一体铁芯的三个芯柱上。对于整体铁芯，同相的电抗绕组T1、调压绕组T2和调相绕组T3的三个线圈，可相邻交叉地绕制在一体铁芯三个铁芯柱上，使电抗绕组T1的输出端与调压绕组T2的输入端相邻两相错位连接，即电抗线圈与调压线圈成“之”字型连接。

在上述技术方案中，输出调节电路中的调压绕组T2输出抽头可设计成不少于2个的抽头，优先设计为3个抽头。调压绕组T2的输出抽头通过只能连接抽头中一个抽头的调整控制交流接触器组、接地控制交流接触器K1串接在零线上。即调整控制交流接触器组只能有一个触头与调压绕组T2线圈中的1个输出抽头接通，以便调节调压线圈的匝数，即进行调压。

在上述技术方案中，输出调节电路中的调相绕组T3输出抽头可设计成不少于2个的抽头，优先设计为3个抽头。调相绕组T3的输出抽头通过只能连接抽头中一个抽头的调整控制交流接触器组进行连接，调相绕组T3的三个调相线圈采用三角形方式连接，并且三个端点并联对应的滤波电容C。

在上述技术方案中，所述互锁电路由一个中间继电器Ka1和两个输出互锁的交流接触器K1、K5构成，K1与K5并联联接在中间继电器Ka1输出端和零线N之间，且K1与K5始终保持一个导通，另一个断开。

在上述技术方案中，节电装置还设置有自动散热电路，由电风扇M和与其串联连接的热敏开关TM构成。

在上述技术方案中，所说的电脑控制板设计有电流电压检测电路和输出控制电路，电流电压检测电路串接于电源火线上，输出控制电路串接于电源零线上。其中的电压检测电路由三相电源电压信号线路并联接入电脑控制板的三相电压信号接口；电流检测电路是由通过电流互感器T采集的电流三相信号线路与电脑控制板的三相电流信号接口连接。

输出控制电路由电脑控制信号输出接口和控制交流接触器K2、K3、K4、K6、K7、K8以及中间继电器Ka1和KM组成，其中控制调压绕组T2抽头的调整控制交流接触器K2、K3、K4、与控制调相绕组T3抽头的调整控制交流接触器K6、K7、K8并联，即K2与K6并联，K3与K7并联，K4与K8并联。

本实用新型还采取了其他一些技术措施。

本实用新型提供的适用于低压三相用电器的节电装置，实际上是包括了三相电磁平衡设计电路(也可不采用三相电磁平衡电路，而采用三相独自调节的电路)、电抗软启动与自藕调压转换电路、电流电压检测电路、调压电路、滤波调相电路，微电脑控制板通过电流互感器Ta、Tb、Tc采集三相电流值，通过L1、L2、L3来采集三相电压值，电脑将其与预先设定的电流、电压值进行比较，输出控制信号开启与闭合微电脑控制板上的控制电路，通过控制Ka1、K2、K3、K4交流接触器来调节输出电压。同时由于K6、K7、K8分别与并联的K2、K3、K4一同工作，T3线圈的匝数同时也得到了调节，从而也就自动调节了输出电压的相位，提高了线路功率因数。

节电装置中的三相电磁平衡设计电路，它内部结构相当于一个串联电抗器T1并联接入自耦调压器(由电抗绕组T1与调压绕组T2构成)，一起固定在同一个三柱式铁芯E上，由于各线圈在三相磁势上相互平衡，且相邻的两相采用“之”字型交叉连接方式，即T1-1与T2-2、T1-2与T2-3、T1-3与T2-1相连，使三相绕组的相与相间相互关联、相互作用，因而具有极小的自身损耗和空载电流。

节电装置中的电感电抗与自藕调压转换电路，它为负载的快速启动电路，由中间继电器Ka1与K1和K5构成的互琐电路，在负载启动时，使自耦变压器的K5闭合，T2线圈输入端短接到T2的输出端，同时断开T2线圈与零线N的连接开关K1，使T1成为一个独立的电感电抗绕组，让负载能全压快速启动，并抑制启动电流对设备的冲击。负载启动稳定后，T2的线圈末端恢复与零线的连接，K1闭合；同时通过中间继电器Ka1断开T2输入端与输出端之间的开关K5，恢复成由T1、T2构成的自耦变压器进入节电工作状态。当变压器温度达到或超过摄氏60度时，热敏开关TM闭合，启动降温风扇M进行降温。

节电装置中的调压电路，调压绕组T2串联在主回路上的电抗绕组T1，调压绕组T2有多个抽头，每个抽头与交流接触器K2、K3、K4连接，由电脑控制板电路输出的控制信号2、3、4分别控制调压绕组T2上的K2、K3、K4。通过K2、K3、K4间的切换来调节输出电压。

节电装置中的滤波调相电路，由调相绕组T3与交流接触器K6、K7、K8构成。调相绕组T3为二次绕组，它与T1、T2共铁芯，但相互独立，采用三角形方式连接，并且三个端点并联对应的滤波电容C(C1、C2、C3)。通过与不同的交流接触器K6、K7、K8连接，可调节T3线圈的匝数，改变其磁通量，调节输出电压的相位。因此可以吸收电网中的高次谐波，特别是三次谐波，并改善线路的功率因数。其构成的交流接触器K6、K7、K8分别与K2、K3、K4同步工作，实时提高了线路上的功率因数，减小了线路无功电流的损耗。

本实用新型提供了一种可实时调压、多时段调节的节电装置，微电脑控制板中写入了多种方式进行开关机控制、多时段调光控制、电流电压保护范围设定、故障记忆等程序，通过对从输入端采集到的电压电流数据与预设的电压、电流值相比较，然后根据设定程序将反馈信号送到输出信号控制电路，由输出信号控制电路调节自藕变压器的调压线圈T2和调相线圈T3输出参数，使电压输出稳定。微电脑控制板根据设定的时间段控制交流接触器KM开关负载电源，在工作时间段内，至少有三个时间段可进行节能档位的调节(K3、K4、K5之间的切换)，从而调节负载的电压，适应不同时间段对不同负载的要求。

本实用新型首次实现了多种节电模式控制(时控、经纬时控或三遥监控系统开、关控制，多时段照度控制、微电脑实时调节照度)，解决了不同控制方式、不同时段、不同照度的控制需求，实现了按需调节负载、按时调节电压。

本实用新型与现有技术的节电装置相比，还具有以下优点与积极效果。

1、节电装置采用电磁平衡设计，内部结构相当于一个串联电抗器T1并联接入自耦调压器(T1、T2)，一起固定在同一个侧倒曰字型三柱式铁芯上，由于各种线圈在三相中的磁势上相互平衡作用。并相邻的两相采用“之”字型交叉连接方式，即T1-1与T2-2、T1-2与T2-3、T1-3与T2-1相连，使三相绕组的相与相间相互关联、相互作用，具有极小的自身损耗和空载电流。

节电装置也可采用三相独立设计，主要用于负载与电压不平衡程度很大的情况。采用此方案，每相可独立调节输出电压，保护了电压不平衡对用电设备造成的损坏。

2、本实用新型采用了平衡三相输出电压、降低有功功率损耗、提高功率因数和抑制与消除高次谐波、智能化调节的组合措施，从而达到了降损节能、释放容量、提高供电质量、实时保护电器设备的正常工作，发挥了最大功效。

3、本实用新型解决了电网首端电压和夜晚偏高给用户造成的设备损坏及设备寿命降低、设备过热、能耗增加等问题，还解决了功率因数太低或电压偏低而产生的线路末端照明灯具无法正常启动的问题。

4、本实用新型采用电感电抗电路与自藕调压电路的在线切换，主回路上无任何触点，自动续流，解决了变压器调挡切换时的熄灯问题；并具有抑制启动电流和快速启动灯具特点。

5、本实用新型采用了独特的零线调匝调压方式和侧倒“曰”字型型铁心，大大减少铜材和硅钢片的使用量。零线末端小电流带载调节，减小了使用交流接触器的容量和大电流的冲击，保证设备的安全运转，减少了设备的维修费用，扩大了线路设备的容量，延长了设备的使用寿命。

本实用新型还具有其他一些方面的优点。

附图说明

附图1为本实用新型一个实施例的电路原理图。

附图2为本实用新型另一个实施例的电路原理图。

附图3为本实用新型电脑控制板控制线路图。

附图4为以电子继电器为控制元件的互锁电路结构图。

在上述附图中，各图标号含义为，1电感电抗电路；2调压电路；3滤波调相电路；4铁芯；5自动散热电路；6电流电压检测电路；7电流电压信号输入接口；8控制信号输出接口；9输出控制电路‘

具体实施方式

下面结合附图给出本实用新型的实施例，并对本实用新型作进一步的详细描述。

实施例1

适用于低压三相用电器的节电装置，其结构如附图1、附图3和附图4所示，由输出调节电路、自锁电路、电脑控制板和自动散热电路组成。输出调节电路又由电抗绕组T1-1、T1-2、T1-3，调压绕组T2-1、T2-2、T2-3，调相绕组T3-1、T3-2、T3-3，滤波电容C1、C2、C3，交流接触器K1、K2、K3、K4、K6、K7、K8、KM，电风扇M、热敏开关TM和中间继电器Ka1组成。电抗绕组线圈T1-1、T1-2、T1-3分别串联在负载回路上，其输出端同时与调压绕组线圈T2-1、T2-2、T2-3的输入端，以相位相邻两相错位的方式连接，即T1-1输出端与T2-2输入端连接，T1-2输出端与T2-3输入端连接，T1-3输出端与T2-1输入端连接，电抗线圈与调压线圈之间成“之”字型连接。调压绕组的三个线圈T2-1、T2-2、T2-3均设计有3个输出抽头，通过只能连接3个抽头中的一个抽头的由K2、K3、K4构成的交流接触器组、交流接触器K1串接在零线上，且线圈输入端与输出端通过交流接触器K5连接，构成调压电路2。调相绕组线圈T3-1、T3-2、T3-3为独立接入电源的独立线圈，三个调相线圈与构成自耦变压器的电抗绕组T1和调压绕组T2中的对应线圈构成的三相线圈组，分别绕制在侧倒“曰”字型的整体铁芯4的三个芯柱上。调相绕组线圈T3-1、T3-2、T3-3均设计有三个输出抽头，调相绕组线圈T3-1、T3-2、T3-3的输出抽头，通过只能连接3个抽头中一个抽头的由交流接触器K6、K7、K8构成的交流接触器组进行连接，调相绕组3个调相线圈采用三角形方式连接，并且三个端点并联3个对应的滤波电容C1、C2、C3，构成滤波调相电路3。互锁电路由一个中间继电器Ka1和两个输出互锁的交流接触器K1、K5构成。K1与K5始终保持一个导通，另一个断开。自动散热电路5，由电风扇M和与其串联连接的热敏开关TM构成。电脑控制板设计有电流电压检测电路6和输出控制电路9。其中电压检测电路由三相电源电压信号线路并联接入电脑控制板的三相电压信号接口Va、Vb、Vc；电流检测电路是由通过电流互感器Ta、Tb、Tc采集的电流三相信号线路与电脑控制板的三相电流信号接口Ia、Ib、Ic连接。输出控制电路9由电脑控制信号输出接口①、②、③、④、⑤和交流接触器K2、K3、K4、K6、K7、Kg以及中间继电器Ka1和KM组成，其中控制调压绕组线圈T2-1、T2-2、T2-3抽头的交流接触器K2、K3、K4与控制调相绕组线圈T3-1、T3-2、T3-3抽头的交流接触器K6、K7、K8并联，即K2与K6并联，K3与K7并联，K4与K8并联。7为电流电压信号输入电脑的接口，8为控制信号输出接口。构成输出调节电路主回路的电抗绕组回路1通过KM和闸刀开关QF串接于电源。互锁电路、自动散热电路和电脑控制板与输出调节电路并联接于电源。

实施例2

本实施例适用于低压三相用电器的节电装置，其结构如附图2、附图3和附图4所示，与实施例1的结构基本相同，所不同的是输出调节电路的电抗绕组、调压绕组和调相绕组中三个同相的线圈组T1-1、T2-1和T3-1，T1-2、T2-2和T3-2，T1-3、T2-3和T3-3分别绕制在相互独立的铁芯上。用于负载与电压不平衡程度很大的情况。

实施例3

本实施例适用于低压三相用电器的节电装置，其结构与实施例1的结构基本相同，所不同的是节电装置没有设计由电风扇M和与其串联连接的热敏开关TM构成的自动散热电路。用于温度不高的环境。

Claims (10)

1、一种适用于低压三相用电器的节电装置，包括输出调节电路、互锁电路和电脑控制板，其特征在于输出调节电路主要由电抗绕组T1，调压绕组T2，调相绕组T3，滤波电容C和交流接触器组成，电抗绕组T1串联在负载回路上，其输出端同时连接在调压绕组T2的输入端，调压绕组设计有不少于2个的输出抽头，输出端通过交流接触器连接在零线上，且输入端与输出端通过交流接触器连接，调相绕组为独立二次绕组，与构成自耦变压器的电抗绕组T1和调压绕组T2共铁芯，与滤波电容C并联，输出调节电路的电抗绕组T1通过闸刀开关串接于电源，自锁电路和电脑控制板与输出调节电路并联接于电源。

2、根据权利要求1所述的适用于低压三相用电器的节电装置，其特征在于输出调节电路中的三相线圈绕组铁芯为侧倒“曰”字型的整体铁芯，由电抗绕组T1、调压绕组T2和调相绕组T3构成的三相线圈组分别绕制在三个铁芯柱上。

3、根据权利要求1所述的适用于低压三相用电器的节电装置，其特征在于电抗绕组T1的输出端与调压绕组T2的输入端相邻的两相错位成“之”字型连接。

4、根据权利要求1所述的适用于低压三相用电器的节电装置，其特征在于输出调节电路中的调压绕组T2设计有3个输出抽头，通过只能连接抽头中一个抽头的调整控制交流接触器组与接地控制交流接触器K1串接在零线上。

5、根据权利要求1所述的适用于低压三相用电器的节电装置，其特征在于输出调节电路中的调相绕组T3设计有3个输出抽头，通过只能连接抽头中一个抽头的调整控制交流接触器组进行连接，调相绕组T3的三个线圈T3-1、T3-2、T3-3采用三角形方式连接，并且三个端点并联对应的滤波电容C1、C2、C3。

6、根据权利要求1所述的适用于低压三相用电器的节电装置，其特征在于所说的互锁电路由一个中间继电器Ka1和两个输出互锁交流接触器K1、K5构成，K1与K5并联联接在中间继电器Ka1输出端和零线N之间，且K1与K5始终保持一个导通，另一个断开。

7、根据权利要求1至6中的任一项权利要求所述的适用于低压三相用电器的节电装置，其特征在于还设置有自动散热电路，由电风扇M和与其串联连接的热敏开关TM构成。

8、根据权利要求7所述的适用于低压三相用电器的节电装置，其特征在于所说的电脑控制板设计有电流、电压检测电路和输出控制电路，电压检测电路串接于电源火线上，电流检测电路通过串联电流互感器T接地，输出控制电路串接交流接触器电源电路上后接于电源零线上。

9、根据权利要求8所述的适用于低压三相用电器的节电装置，其特征在于所说的电压检测电路由三相电源电压信号线路并联接入电脑控制板的三相电压信号接口，所说的电流检测电路是由通过电流互感器T采集的电流三相信号线路与电脑控制板的三相电流信号接口连接。

10、根据权利要求8所述的适用于低压三相用电器的节电装置，其特征在于所说的输出控制电路由电脑控制信号输出接口和控制交流接触器K2、K3、K4、K6、K7、K8，中间继电器Ka1和KM组成，其中控制调压绕组T2线圈抽头的调整控制交流接触器K3、K4、K5与控制调相绕组T3线圈抽头的调整控制交流接触器K6、K7、K8并联。

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