CN201845250U - 智能数控无触点稳压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电气技术领域，特别是智能数控无触点稳压器，包括三相电压输入电路、断路开关、补偿变压器、辅助变压器、调压变压器、控制电路、主接触器电路和稳压输出电路；补偿变压器一端通过断路开关连接在三相电压输入电路，另一端连接在主接触器电路；辅助变压器连接在补偿变压器和调压变压器之间；调压变压器连接在辅助变压器和控制电路之间；控制电路与调压变压器和主接触器连接，稳压输出电路连接于主接触器电路。由处理器控制继电器的动作，进而控制交流接触器的动作来调节调压变压器各抽头与补偿变压器和辅助变压器的接通与断开，实现了输出电压的稳定，无火花、无谐波、无匝间短路、无瞬间短路、无瞬间断路、耐冲击、免维护。

Description

智能数控无触点稳压器

技术领域

本实用新型属于电气技术领域，特别是涉及一种智能数控无触点稳压器。 

背景技术

工厂企业经常需要使用稳定的电压，以供一些精密的仪器设备使用，现有的稳压器多为接触式和电子数控式。 

1、接触式稳压器通过碳刷在线圈上滑动，选择不同的线圈匝数来进行调压。其主要的缺点有： 

线圈不光滑或电流大时都会产生火花；

碳刷在线圈上滑动时会时常出现匝间短路，因而不适合在一些有粉尘、易燃的场所使用；

碳刷在滑动过程中容易造成磨损，因此需要定时更换和清理，浪费大量人力资源；

反应速度较慢。

2、电子数控式稳压器一般使用大功率可控硅控制补偿变压器来进行调压。其主要缺点是： 

①电子数控式稳压器虽然响应速度快，但是在动作切换过程序中仍然存在瞬间短路或是瞬间断路现象；

②可控硅在导通时本身就是一个谐波源，会产生大量的谐波反馈到电网中，对其它设备造成影响；

③可控硅不耐冲击，且维修成本高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种智能数控无触点稳压器。 

本实用新型的目的通过以下技术措施实现。 

智能数控无触点稳压器，包括三相电压输入电路、断路开关、补偿变压器、辅助变压器、调压变压器、控制电路、主接触器电路和稳压输出电路；断路开关的输入端与三相电压输入电路的输出端连接，断路开关的输出端与补偿变压器的输入端连接，补偿变压器的输出端与辅助变压器的输入端和主接触器电路的输入端连接，辅助变压器的输出端与调压变压器的输入端连接，调压变压器的输出端与控制电路的输入端连接，控制电路的输出端与主接触器电路的输入端连接，主接触器电路的输出端与稳压输出电路的输入端连接。 

本实用新型智能数控无触点稳压器是由处理器控制继电器的动作，进而控制交流接触器的动作来调节调压变压器各抽头与补偿变压器和辅助变压器的接通与断开，实现输出电压的稳定。具有无火花、无谐波、无匝间短路、无瞬间短路、无瞬间断路、耐冲击、免维护、结构简单等特点，能适应不同的工作环境。 

附图说明

利用附图对本实用新型做进一步说明，但附图中的内容不构成对本实用新型的任何限制。 

图1是本实用新型的一个实施例的原理方框图。 

图2是本实用新型的一个实施例的继电器控制电路的电路图。 

图3是本实用新型的一个实施例的交流接触器控制电路的电路图。 

图4是本实用新型的一个实施例的补偿变压器、调压变压器和辅助变压器的电路图。 

具体实施方式

结合以下实施例对本实用新型作进一步说明。 

本实用新型的一个实施例如图1所示，包括三相电压输入电路、断路开关、补偿变压器、辅助变压器、调压变压器、控制电路、主接触器电路和稳压输出电路；断路开关的输入端与三相电压输入电路的输出端连接，断路开关的输出端与补偿变压器的输入端连接，补偿变压器的输出端与辅助变压器的输入端和主接触器电路的输入端连接，辅助变压器的输出端与调压变压器的输入端连接，调压变压器的输出端与控制电路的输入端连接，控制电路的输出端与主接触器电路的输入端连接，主接触器电路的输出端与稳压输出电路的输入端连接。 

所述控制电路包括电源电路、A/D采样电路、真有效值转换电路、处理器系统电路、继电器控制电路和交流接触器控制电路；所述电源电路的输出端与所述真有效值转换电路的输入端连接，所述真有效值转换电路的输出端与所述A/D采样电路的输入端连接，所述A/D采样电路的输出端与所述处理器系统电路的输入端连接，所述处理器系统电路的输出端与所述继电器控制电路的输入端和交流接触器控制电路的输入端连接，所述交流接触器控制电路的输出端与所述调压变压器的输入端连接。 

电路板从稳压器输出端采样一个电压，进行真有效值转换，再经A/D转换，将数据送入处理器。经处理器分析后，控制继电器的动作，从而控制交流接触器的动作，进而控制调压变压器的各抽头接通与断开，产生不同的补偿电压，经辅助变压器供给补偿变压器初级绕组。补偿变压器的次级便产生一个感应电压，与输入电压进行叠加或衰减来影响后级输出电压，从而起到调节电压的作用。因有辅助变压器的存在，本产品实现了无间断补偿，所以无瞬间短路、无匝间短路或瞬间断路现象。又因本实用新型稳压器采用的是交流接触器控制补偿动作，所以具有耐冲击的特点。又因本实用新型稳压器采用自身电压叠加或衰减的方式来稳定电压，所以无波形失真，也无谐波产生。 

本新型稳压器在每个交流接触器的线圈两端加了一个阻容吸收电路，以消除交流接触器在接通与断开瞬间出现的尖峰电压和浪涌电压。在每个继电器的线圈端加了一个续流二极管对继电器动作产生的感应电动势进行续流，从而可以保护前级的驱动三极管。交流接触器和继电器均采用全密封型，所以避免了机器内部有火花产生。 

本实用新型的一个实施例的继电器控制电路如图2所示，包括光耦U1、继电器KA、续流二极管D1、驱动三极管Q1、指示灯LED1、以及限流电阻R1和R2组成。处理器对采样来的值进行运算后发出信号给光耦U1，从而使驱动三极管Q1导通，进而使继电器动作。 

所述继电器控制电路包括光耦U1、继电器KA、继流二极管D1、驱动三极管Q1、指示灯LED1、限流电阻R1和R2，R2一端连接处理器系统电路，另一端连接U1的一个输入端，U1另一输入端接地，U1输出端分别接Q1基极和集电极，Q1发射极接地；D1正极接Q1集电极，负极接DC12V；KA接于Q1集电极和DC12V；R1一端接Q1集电极，另一端接LED1负极，LED1正极接DC12V。 

本实用新型一个实施例的交流接触器控制电路如图3所示，所述交流接触器控制电路包括继电器KA1、KA2、KA3、KA4、KA5、KA6、KA7、KA8、KA9、KA10，交流接触器KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、KM6、KM7、KM8、KM9、KM10、KM11、KM12、KM主，按钮SB1、SB2，稳压指示灯、旁路指示灯、市电指示灯，热继电器FR，相序保护器，相序保护采样输入接口，报警蜂鸣器，稳压旁路开关QC，变压器T； 

KA1、KM2触头、KM3触头、KM1线圈依次连接于220V市电和零线之间；KA2、KM5触头、KM6触头、KM4线圈依次连接于220V市电和零线之间；KA3、KM1触头、KM3触头、KM2线圈依次连接于220V市电和零线之间；KA4、KM6触头、KM4触头、KM5线圈依次连接于220V市电和零线之间；KA5、KM1触头、KM2触头、KM3线圈依次连接于220V市电和零线之间；KA6、KM5触头、KM4触头、KM6线圈依次连接于220V市电和零线之间；KA7、KM7线圈依次连接于220V市电和零线之间；KA8、KM8线圈依次连接于220V市电和零线之间；

QC为单刀双掷开关，其单刀端连接于220V市电，双掷一端接SB1一端，双掷另一端接KM6触头的一端；SB1另一端依次通过KA10、KM12触头、KM主的线圈接零线；KA9、KM10触头、KM9触头和SB2并联模块、KM9线圈串联接于SB1另一端和零线之间；KM11触头、KM11线圈串联接于SB1另一端和零线之间；KM9触头和KM11线圈串联接于SB1和零线之间；KM主的触头、KM11触头、稳压指示灯串联接于SB1另一端与零线之间；KA10、KM12触头、KM主的线圈串联接于SB1另一端和零线之间；

KM6触头另一端依次与KM7触头、KM10触头、KM12触头、KM主的线圈串联接于零线；KM9触头一端接KM6一端，另一端接KM10线圈与旁路指示灯的并联模块后接至零线；

KM10触头有两对开关，一对开关的一端接220V市电，另一端接KA6和KM5触头的一端，另一对开关的一端接220V市电，另一端接KA7和KM7线圈；

KM11触头一端接220V市电，另一端接变压器T的初级线圈一端；变压器T的初级线圈另一端接零线；

相序保护器的接脚L1、L2和L3接相序保护采样输入接口，相序保护器的接脚Ta通过市电指示灯接零线，Tb通过KM12线圈接零线，Tc接L3、FR的一端；FR另一端接Tb和报警蜂鸣器的一端，报警蜂鸣器的另一端接零线。

当QC打在旁路状态时，线圈KM10得电，使得KM10常开触点闭合；从而线圈KM6、线圈KM7得电，使得KM6、KM7常开触点闭合；使得线圈KM主得电，从而接通主电路，旁路输出。当QC打在稳压状态时，按下SB2，线圈KM9得电，其常闭触点断开与旁路状态互锁，常开触点闭合进行自锁和给KM11供电。KM11得电，其常开触点闭合进行自锁、给控制板供电和接通稳压灯。一切准备就绪，等外界电压变化时，处理器发出相应的控制信号，使KA1~KA8动作，进而控制KM1~KM8动作，调节输入电压，使输出电压稳定。 

本实用新型的一个实施例的补偿变压器、调压变压器和辅助变压器的电路图如图4所示，包括断路开关QF1、相序保护采样输入接口、补偿变压器T1、调压变压器T2、辅助变压器T3、主交流接触器KM主、稳压器输出端； 

QF1一端接三相电源的三根火输出线，另一端接T1、相序保护采样输入接口和KM主的一端；KM主的另一端接稳压器输出端；

T1的A相的一次绕组的抽头有A1、A2和A3，A1接KM7触头的一端，A2接零线，A3接KM8触头的一端；T1的B相的一次绕组有抽头B1、B2和B3，B1接KM7触头的一端，B2接零线，B3接KM8触头的一端；T1的C相的一次绕组有抽头C1、C2和C3，抽头C1接KM7触头的一端，抽头C2接零线，抽头C3接KM8触头的一端；

T3的A相有抽头11、21、31，抽头11接KM1、KM3和KM5触头的一端，抽头21接KM7触头和KM8触头的另一端，抽头31接KM2、KM4和KKM6触头的一端；T3的B相有抽头12、22、32，抽头12接KM1、KM5和KM4触头的一端，抽头22接KM7触头和KM8触头的另一端，抽头32接KM3、KM2和KKM6触头的一端；T3的C相有抽头13、23、33，抽头13接KM1、KM5和KM4触头的一端，抽头23接KM7触头和KM8触头的另一端，抽头33接KM3、KM2和KKM6触头的一端；

T2的A相、B相和C相的抽头均有6个，分别接在KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、KM6触头的另一端；T2的电源抽头一端接零线，另一端接KM9的一端；KM9的另一端接KM主的一端。

为了更好说明本实用新型稳压器，现以三相中的一相（A相）为例进行阐述。A相补偿变压器T1的二次绕组接在断路开关QF1的出线端与主交流接触器KM主的进线端之间；一次绕组有三个抽头分别为抽头A1、抽头A2、抽头A3。抽头A1接在KM7的常开主触头，抽头A3接在KM8的常开主触头，A相补偿变压器T1的中间抽头A2接在零线N上。 

辅助变压器T3有三个抽头，分别为抽头11、抽头21、抽头31。A相辅助变压器T3的抽头21接在KM7常开主触头与KM8常开主触头的公共点上，A相辅助变压器T3的抽头11接在KM1常开主触头、KM3常开主触头和KM5常开主触头的公共点上；A相辅助变压器T2的抽头31接在KM2常开主触头、KM4常开主触头和KM6常开主触头的公共点上。 

调压变压器T2有六个抽头，各抽头分别接在相应的KM1常开主触头、KM2常开主触头、KM3常开主触头、KM4常开主触头、KM5常开主触头、KM6常开主触头上，电源抽头一个接零线N，另一个抽头接在KM9的常开主触头上，KM9常开主触头的另一端接在相应的补偿变压器的出线端。改变交流接触器KM1、KM3、KM5和KM2、KM4、KM6工作的状态组合，即可使补偿变压器输出多种跟输入电压叠加或衰减的电压来。当输出电压超出稳压精度范围时，控制电路对补偿变压器的补偿电压进行调整切换。直到输出电压稳定在稳压精度范围内为止（不超出补偿范围情况下）。其它两相也是如此，此处就不在累述。 

工作过程如下： 

合上断路开关QF1接通电源，将稳压器的稳压旁路开关打至稳压状态（见图3），KM9线圈得电，其常闭触头断开进行互锁、常开主触头和常开辅助触头闭合给调压变压器和控制板供电。当输入电压Uin高于额定稳压值精度范围时，交流接触器KM1～KM6中的一个或两个同时工作，产生反极性的电动势来衰减Uin升高的那部分电压。反之Uin低于额定稳压值精度范围时，则交流接触器KM1～KM6中一个或两个同时工作，产生同极性的电动势叠加Uin降低的那部分电压。如图4，因为变压器的同名端在同一边，所以当输入电压高于稳压值时，KM1~KM7线圈得电工作，使补偿变压器衰减过高的电压，当输入电压低于稳压值时，KM1～KM8线圈得电工作，补偿变压器叠加补偿不足的那部分电压。这里我们称KM7为降压交流接触器，KM8为升压交流接触器，KM1～KM6为调压交流接触器。举例说明，当输入电压高于稳定值1△U、2△U、3△U或4△U时，经采样进行真有效值转换，再进行AD转换，将转换后的数据送入处理器，在处理器中运算后，发出相应的驱动信号使KM1、KM2和KM7得电工作衰减1△U；KM2和KM7得电工作衰减2△U；KM2、KM3和KM7得电工作衰减3△U；KM3和KM7得电工作衰减4△U，从而使输出电压稳定。当输入电压低于稳定值1△U、2△U、3△U或4△U时，经采样进行真有效值转换，再进行AD转换，将转换后的数据送入处理器，在处理器中运算后，发出相应的驱动信号使KM1、KM2和KM8得电工作叠加1△U；KM2和KM8得电工作叠加2△U；KM2、KM3和KM7得电工作叠加3△U；KM3和KM8得电工作叠加4△U，使输出电压稳定。

由上述可见本实用新型稳压器在调压过程中只要改变KM7与KM8的通断就可切换补偿电压的极性，通过改变KM1、KM3、KM5和KM2、KM4、KM6通断就可得到不同的补偿电压。而且这六个交流接触器在调压过程中始终只有一个是接通的，从而解决了匝间短路、瞬间短路、瞬间断路的现象。 

控制电路主要由电源电路、AD采样电路，真有效值转换电路，处理器智能输出。真有效值转换电路与一般的整流加平均电路有着与众不同的特点，它可以直接测得输入信号的真实有效值，并和输入波形无关。其它电路均可由现有的电路实现。在此就不再详述。 

综上述可见本实用新型稳压器完全的实现了无匝间短路、无瞬间短路、无瞬间断路、无火花、无磨损、而冲击、免维护、无谐波等功能。 

最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。 

Claims (5)

1.智能数控无触点稳压器，其特征在于：包括三相电压输入电路、断路开关、补偿变压器、辅助变压器、调压变压器、控制电路、主接触器电路和稳压输出电路；断路开关的输入端与三相电压输入电路的输出端连接，断路开关的输出端与补偿变压器的输入端连接，补偿变压器的输出端与辅助变压器的输入端和主接触器电路的输入端连接，辅助变压器的输出端与调压变压器的输入端连接，调压变压器的输出端与控制电路的输入端连接，控制电路的输出端与主接触器电路的输入端连接，主接触器电路的输出端与稳压输出电路的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的智能数控无触点稳压器，其特征在于：所述控制电路包括电源电路、A/D采样电路、真有效值转换电路、处理器系统电路、继电器控制电路和交流接触器控制电路；所述电源电路的输出端与所述真有效值转换电路的输入端连接，所述真有效值转换电路的输出端与所述A/D采样电路的输入端连接，所述A/D采样电路的输出端与所述处理器系统电路的输入端连接，所述处理器系统电路的输出端与所述继电器控制电路的输入端和交流接触器控制电路的输入端连接，所述交流接触器控制电路的输出端与所述调压变压器的输入端连接。

3.根据权利要求2所述的智能数控无触点稳压器，其特征在于：所述继电器控制电路包括光耦U1、继电器KA、继流二极管D1、驱动三极管Q1、指示灯LED1、限流电阻R1和R2，R2一端连接处理器系统电路，另一端连接U1的一个输入端，U1另一输入端接地，U1输出端分别接Q1基极和集电极，Q1发射极接地；D1正极接Q1集电极，负极接DC12V；KA接于Q1集电极和DC12V；R1一端接Q1集电极，另一端接LED1负极，LED1正极接DC12V。

4.根据权利要求3所述的智能数控无触点稳压器，其特征在于：所述交流接触器控制电路包括继电器KA1、KA2、KA3、KA4、KA5、KA6、KA7、KA8、KA9、KA10，交流接触器KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、KM6、KM7、KM8、KM9、KM10、KM11、KM12、KM主，按钮SB1、SB2，稳压指示灯、旁路指示灯、市电指示灯，热继电器FR，相序保护器，相序保护采样输入接口，报警蜂鸣器，稳压旁路开关QC，变压器T；

KA1、KM2触头、KM3触头、KM1线圈依次连接于220V市电和零线之间；KA2、KM5触头、KM6触头、KM4线圈依次连接于220V市电和零线之间；KA3、KM1触头、KM3触头、KM2线圈依次连接于220V市电和零线之间；KA4、KM6触头、KM4触头、KM5线圈依次连接于220V市电和零线之间；KA5、KM1触头、KM2触头、KM3线圈依次连接于220V市电和零线之间；KA6、KM5触头、KM4触头、KM6线圈依次连接于220V市电和零线之间；KA7、KM7线圈依次连接于220V市电和零线之间；KA8、KM8线圈依次连接于220V市电和零线之间；

QC为单刀双掷开关，其单刀端连接于220V市电，双掷一端接SB1一端，双掷另一端接KM6触头的一端；SB1另一端依次通过KA10、KM12触头、KM主的线圈接零线；KA9、KM10触头、KM9触头和SB2并联模块、KM9线圈串联接于SB1另一端和零线之间；KM11触头、KM11线圈串联接于SB1另一端和零线之间；KM9触头和KM11线圈串联接于SB1和零线之间；KM主的触头、KM11触头、稳压指示灯串联接于SB1另一端与零线之间；KA10、KM12触头、KM主的线圈串联接于SB1另一端和零线之间；

KM6触头另一端依次与KM7触头、KM10触头、KM12触头、KM主的线圈串联接于零线；KM9触头一端接KM6一端，另一端接KM10线圈与旁路指示灯的并联模块后接至零线；

KM10触头有两对开关，一对开关的一端接220V市电，另一端接KA6和KM5触头的一端，另一对开关的一端接220V市电，另一端接KA7和KM7线圈；

KM11触头一端接220V市电，另一端接变压器T的初级线圈一端；变压器T的初级线圈另一端接零线；

相序保护器的接脚L1、L2和L3接相序保护采样输入接口，相序保护器的接脚Ta通过市电指示灯接零线，Tb通过KM12线圈接零线，Tc接L3、FR的一端；FR另一端接Tb和报警蜂鸣器的一端，报警蜂鸣器的另一端接零线。

5.根据权利要求4所述的智能数控无触点稳压器，其特征在于：包括断路开关QF1、相序保护采样输入接口、补偿变压器T1、调压变压器T2、辅助变压器T3、主交流接触器KM主、稳压器输出端；

QF1一端接三相电源的三根火输出线，另一端接T1、相序保护采样输入接口；T1的另一端接KM主的一端；KM主的另一端接稳压器输出端；

T1的A相的一次绕组的抽头有A1、A2和A3，A1接KM7触头的一端，A2接零线，A3接KM8触头的一端；T1的B相的一次绕组有抽头B1、B2和B3，B1接KM7触头的一端，B2接零线，B3接KM8触头的一端；T1的C相的一次绕组有抽头C1、C2和C3，抽头C1接KM7触头的一端，抽头C2接零线，抽头C3接KM8触头的一端；

T3的A相有抽头11、21、31，抽头11接KM1、KM3和KM5触头的一端，抽头21接KM7触头和KM8触头的另一端，抽头31接KM2、KM4和KKM6触头的一端；T3的B相有抽头12、22、32，抽头12接KM1、KM5和KM4触头的一端，抽头22接KM7触头和KM8触头的另一端，抽头32接KM3、KM2和KKM6触头的一端；T3的C相有抽头13、23、33，抽头13接KM1、KM5和KM4触头的一端，抽头23接KM7触头和KM8触头的另一端，抽头33接KM3、KM2和KKM6触头的一端；

T2的A相、B相和C相的抽头均有6个，分别接在KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、KM6触头的另一端；T2的电源抽头一端接零线，另一端接KM9的一端；KM9的另一端接KM主的一端。

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