CN202474860U

CN202474860U - 一种数码节能器

Info

Publication number: CN202474860U
Application number: CN2012200696387U
Authority: CN
Inventors: 黄淡城
Original assignee: DONGGUAN CITY MINGXIANG ENERGY-SAVING TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: DONGGUAN CITY MINGXIANG ENERGY-SAVING TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-02-29
Filing date: 2012-02-29
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2022-02-28

Abstract

本实用新型涉及电力系统技术领域，尤其是涉及一种数码节能器。该数码节能器是由双芯变压器构成主电路，变压器的输入端采用三角形接法，输出端采用星形Z接法，在调压电路的输出端上对应连接有调谐滤波电路，该调谐滤波电路由三个LC滤波器构成，三个LC滤波器的一端分别与调压电路的A、B、C三相输出端连接，而三个LC滤波器的另一端相互连接构成星形联接结构，同时在电路的相线与零线之间嵌入数码主控模块。本实用新型既能节约电网和用户电能，又能消除和减低因谐波干扰而引起的电能消耗，同时又能以数控调节功率因数及滤波、输出平衡及抗冲击能力的功能，达到节电、滤波、调节电压平衡输出三种功能综合治理的效果。

Description

一种数码节能器

技术领域

本实用新型涉及电力系统技术领域，尤其是涉及一种数码节能器。

背景技术

随着社会的进步，经济的发展，人们对能源的需求日益增加，全球资源逐渐减少，能源紧缺已成为现代社会必须解决的头等大事，节约能源变成了全球的重点解决的热点问题，节能是有效解决能源紧缺的主要手段和措施。节约电能是电力生产、供应企业、工矿企业和广大消费者共同关心的问题，对于发电和供电企业而言，降低煤耗和降低线损是主要的节能方向，而对于各工矿企业及其它广大用电消费者而言，减少有功、无功损耗、减少用电是主要的节电途径。在电力输送过程中，电力公司为了避免输送电力过程中的损耗及尖峰用电时造成用户端电压过低，就会以较高的电压输送，因此用户实际所承受的电压会高于设备的额定电压，多余的电压不仅不能让设备更有效的运转，反而导致设备因过压而发热，从而会造成用电的空耗增加，增加电费支出，以及各种设备过压而发热造成设备使用寿命缩短。

此外，随着现代化工业的高速发展，电力系统的非线性负载日益增多，如各种换流设备、变频电源、电力电子装置以及电磁炉、电气化铁路、电抗电容设备等非线性负载遍及全电力系统，以及民用电器如电视机、节能灯、热泵空调压缩机、电脑等日用电器广泛使用，这些非线性负载产生的谐波电流注入电网，使共用电网的电压波形产生畸变，严重地污染了电网环境，威胁着电网中的各种电气设备的安全经济运行。

国内外现状：国内外同类节能产品有电容补偿柜主要功能是提高用电电网的功率因数，减少电路中的无功损耗；谐波滤波器主要功能是滤除电路中的各种谐波保护设备的安全运行；调压稳压器主要的功能是调整电路中的电压，使电压稳定，可以延长设备的使用寿命；以上几种节能产品其功能单一，对现有复杂电网只能起到部分的保护作用，不能综合对电网进行有效的防护。用户为了保护用电设备，必须购置多套产品才能达到其所需的效果，但同时各种产品功能上的差异又会导致整体电路的匹配不良，而出各种各样的问题，其维护费用可能比设备本身的成本还要高。

为此，本申请人有鉴于上述习知节能产品的结构缺陷和不便之处，秉持着研究创新、精益求精之精神，利用其专业眼光和专业知识，研究出一种数码节能器。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种既能节约电网和用户电能，又能消除和减低因谐波干扰而引起的电能消耗，同时又能以数控调节功率因数及滤波、输出平衡及抗冲击能力的功能，达到节电、滤波、调节电压平衡输出三种功能综合治理效果的数码节能器。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种数码节能器，其由双芯变压器构成主电路，变压器的输入端采用三角形接法，输出端采用星形Z接法，在调压电路的输出端上对应连接有调谐滤波电路，该调谐滤波电路由三个LC滤波器构成，三个LC滤波器的一端分别与调压电路的A、B、C三相输出端连接，而三个LC滤波器的另一端相互连接构成星形联接结构，同时在电路的相线与零线之间嵌入数码主控模块。

所述双芯变压器的输出相电压超前30°或0°。

所述调压电路的输出端上并联设置一组或多组由三个LC滤波器构成的调谐滤波电路。

所述双芯变压器的每个芯柱的两个次级输出绕组绕在主铁上，初级绕在主、副铁上。

所述副铁按开八铁七隙且每隙均匀设计的结构制作；双芯变压器的空载电流指标取为额定电流的20%。

本实用新型采用降低无功功率损耗、提高功率因数和抑制与消除谐波干扰三项共有特征组合措施，从而达到降损节能、释放容量、三相输出高度平衡达到提高供电质量的效果。在变压器输入端设计多组电压调整线圈，首尾相连成三角线圈构成调压电路，可以精准实现调整输出电压，电路的输出端上对应连接有调谐滤波电路，该调谐滤波电路由三个LC滤波器构成，三个LC滤波器滤波器的一端分别与调压电路的A、B、C三相输出端连接，而三个LC滤波器的另一端相互连接构成星形联接结构，可以有效地滤除3、5、7···次谐波，调谐滤波电路可根据使用设备的需求并联设置一组或多组，在电路的相线与零线之间嵌入数码主控模块，可有效自动调节功率，借助三角绕组为三次谐波电流形成回路，它使磁通曲线和感应的一、二次电势曲线都接近正弦波形，有效提高电路的功率因数，降低有功功率损耗，保障供电质量。

本实用新型再一优点是结构简单，科学合理，体形小，投资成本低，且操作运行简便，维护检修十分方便，大大提高了设备的运行率和可操作性。

附图说明：

附图1为本实用新型的结构设计原理图；

附图2为本实用新型之双芯变压器设计原理图；

附图3为本实用新型之双芯变压器的主、副铁芯绕制图。

具体实施方式：

以下结合附图对本实用新型进一步说明：

参阅图1、2、3所示，本实用新型所述的一种数码节能器，其是由双芯变压器构成主电路，变压器的输入端采用三角形接法，输出端采用星形Z接法，在调压电路的输出端上对应连接有调谐滤波电路，该调谐滤波电路由三个LC滤波器构成，三个LC滤波器的一端分别与调压电路的A、B、C三相输出端连接，而三个LC滤波器的另一端相互连接构成星形联接结构，同时在电路的相线与零线之间嵌入数码主控模块10，数码主控模块10可实现数字化控制及调节，准确性更高，方便操作，直观性好，数码主控模块为现有成熟技术，因而在此不再详细赘述。

本实用新型中，双芯变压器的输出相电压超前30°或0°，从而达到整流控制稳定要求，输出相电压与输入相电压0相位或超前30°的设计，并采用DZn0的“Z”接法，加重电路的适应1:6的峰电流输出，Z接法是三相线圈相互串接，使三相磁路长度相等，三相电压平衡输出达到0.25%，满足用电设备高质量要求。根据需要，在所述调压电路的输出端上并联设置一组或多组由三个LC滤波器构成的调谐滤波电路。图中所示有两组Ll和Cl、L2和C2组成的三个LC滤波器，对工频起无功补偿作用，调谐滤波电路用于滤除和抑制多次谐波分量，从而达到改善电压波形和提升电能质量。

本实用新型中，变压器由A、B、C三相线圈首尾相连成三角形原边，原边内置副变构成集成电抗器，可降低电机启动时冲击电流和高次谐波，三角线圈构成了三次谐彼滤彼器，变压器输入端设计多组电压调整线圈，可以精准实现调整输入电压，从而保证输出电压的稳定。

实施例：

制作时，整机的绝缘度要求达到H级；变压器（含补偿电感）材料：部分绝缘纸采用0.08、0.13NOMEX纸，漆包扁线采用高强度（200℃）漆包扁铜线，线圈骨架采用δ=2.0杜帮红岗纸，绝缘漆采用H级高强度166F1绝缘漆，并都要通过UL认证。补偿电路材料：采用智能功率因子补偿器，高性能电容器，主电路开关是用ABB品牌，电线采用国际知名品牌的UL线，所有材料必须满足欧盟的RoHS要求。

变压器绕制时，每个芯柱的两个次级输出绕组绕在主铁101上，初级绕在主铁101、副铁102上。副铁102按开八铁七隙且每隙均匀设计的结构制作；双芯变压器的空载电流指标取为额定电流的20%。从而避免变压器副铁进入饱和及抑制副铁开隙放电感产生的噪音，尽管变压器的空载电流较大，但当变压器置于节能器系统中时，由于变压器原边为感性，励磁电流滞后90度，变压器副边并有大容量交流滤波电容，电流超前90度，原副边电流相位相反，副边电流藕合到原边后会导致原边电流被抵消，因此在节电系统中变压器原边的空载电流值就会非常小，自身的损耗是非常小。

实施过程分析与结果：

1、照明类节电效果

照明和电热等线性电路的降压节电功效是采用电磁平衡技术原理，使输出电压调整到用电设备最经济运行的设定电压点上，即从U1调整到U2，以取得最大的节电率。节电率计算公式η=1一（U2/U1）2，根所公式可见，在确保供电电压合格范围内，适当降低配电运行电压水平，在适合用电设备的电压前题下，可取得最佳经济的节电功效，其功能可通过数码主控模块10更准角的调压达到。

2、异步电机的调压节电功率

异步电机的调压节电在国家标准《三相异步电动机经济运行》中做了详细的论述与肯定，其节电原理为降压引起铁损和励磁电流产生的铜损减少，对异步电机而言，空载时铁芯损耗占主要地位，故对异步电机采取降压运行能减少电机的损耗而提高其用电效率。（计算公式）异步电机损耗随电压变化的计算公式为：

△P=Pfw＋PsNβ²/Ku²+PfeN+Ku²Pcu²Nβ²/Ku²＋PcuO×Ku²+（PculN一PcuO）β²/Ku²

式中：

Pfw------机构损耗 PcuO-----励磁电流引起定子铜损

PsN------杂散损耗 PculN-----负载电流引起定子铜损

PfeN------定子损耗 β-----负载系数

Pcu²N------转子损耗 Ku -----最佳调压系数

一般中小型异步电机使用电源电压在390V以上，通过调节电压可达到8％~12%的节电效果；如多台小容量电动机可达到10％~20％的节电效果，空载异步电机将有15％~30％的节电效果。

随着现代工业发展，电网中被注入了众多的背景和特征谐波，从而使电机损耗加大，电机绝缘因过热而加速老化，缩短了电机使用寿命，此外谐波还将严重影响到用户无功补偿，因谐波电流大而导致发热甚至损坏，以至电网中大量用户的无功补偿装置无法正常安全的运行，加装本实用新型后，其调谐波电路将对低谐谐波产生旁路作用，如对3、5、7、11、13···等谐波电流产生抑制和消除。使用本装置后，电动机启动电流减少到2倍左右，降低了起动过程的电能损耗，而且还可以减少电动机启动时对系统的冲击，降低电压波动，提高了供电品质。

改善三相电压的不平衡造成电机的附加损耗，三相不平衡电压可用对称分量法求得正序、负序、和零序分量，负序分量产生电机反转矩，是反向制动力矩，造成电机克服反向转矩的附加损耗，三相不平衡产生中心点位移，因此而产生零序分量将使电机产生振动和漏磁损耗，同时出增加附加损耗，本节电器能降低电压不平衡度，从而带来了节电功效；消弱了配电系统的闪变和浪涌，节电器非线性元件，特别是电磁电感元件，由U=Ld/dФ作用，故对配电系统闪变和浪涌具有缓冲抑制作用。在线路末端装设本实用新型，可把负载所产生的电磁无功就近吸收后通过节能设备转变为有用的有功电能再次为负载供电，从而可以减少负载对电源的需求来降低线路电流。

本实用新型具有如下优点：

l、双芯隔离变压器内置集成电感与输出绕组“Z”接法构成加重电路，降低电机启动时冲击电流和高次谐波。

2、双芯隔离变压器输入端三角形线圈及内置集成电感与无功补偿器构成多次谐波滤波器，抑制了多次谐波磁通和多次谐波电势的有害影响。

3、通过并联无功补偿器，吸收无功功率，释放有功功率，使电势曲线都接近正弦波形，提高了功率因数，达到降低有功功率损耗。

4、通过双芯隔离变压器多绕组调压手段来降低载有功功率损耗，减少设备使用过程中的用电量。

5、调压器采用自耦变压器的星形接法，改善三相负载电流不平衡，减少负载的附加损耗。

6、在补偿电路的相线与零线间嵌入数码主控模块，使补偿功率实现数字化控制；并能自动侦测系统中之总耗用电并精确计算用控制所需之电流负载量，掌握全程效率，有效提高输电效率，达到稳、省、净之用电品质。

本实用新型结构简单，科学合理，体形小，投资成本低，且操作运行简便，维护检修十分方便，大大提高了设备的运行率和可操作性；采用降低无功功率损耗、提高功率因数和抑制与消除谐波干扰三项共有特征组合措施，从而达到节电、滤波、调节电压平衡输出三种功能综合治理的效果。

当然，以上实施例仅为本实用新型的较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的实施范围，故，凡是依照本实用新型之原理做等效变化或修饰，均应涵盖于本实用新型的保护范围内。

Claims

1.一种数码节能器，其特征在于：该数码节能器由双芯变压器构成主电路，变压器的输入端采用三角形接法，输出端采用星形Z接法，在调压电路的输出端上对应连接有调谐滤波电路，该调谐滤波电路由三个LC滤波器构成，三个LC滤波器的一端分别与调压电路的A、B、C三相输出端连接，而三个LC滤波器的另一端相互连接构成星形联接结构，同时在电路的相线与零线之间嵌入数码主控模块。

2.根据权利要求1所述的一种数码节能器，其特征在于：所述双芯变压器的输出相电压超前30°或0°。

3.根据权利要求1所述的一种数码节能器，其特征在于：所述调压电路的输出端上并联设置一组或多组由三个LC滤波器构成的调谐滤波电路。

4.根据权利要求1所述的一种数码节能器，其特征在于：所述双芯变压器的每个芯柱的两个次级输出绕组绕在主铁上，初级绕在主、副铁上。

5.根据权利要求4所述的一种数码节能器，其特征在于：所述副铁按开八铁七隙且每隙均匀设计的结构制作；双芯变压器的空载电流指标取为额定电流的20%。