CN202652091U - 电抗性节电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电抗性节电装置，以接收具有电场能量的交流电源，电抗性节电装置至少包括第一电感器及第二电感器分别各自以转换电场能量，并释放第一电动势及第二电动势，第三电感器电性连接第一电感器，可释放第三电动势，因此电抗性节电装置可降低电怠性负载设备的耗竭电能，提高省电效率，减少电动机电源输入的设备容量，同时亦可降低线路电流以补偿功率，增加电抗整流特性优质化，更可降低线路阻抗损失，使整体效能品质提高；加装第一电容器及第二电容器可抵消部分的虚功率，以提升实功率，使功率因数改善提高，亦可降低总功率。

Description

电抗性节电装置

技术领域

本实用新型为一种节电装置，特别是一种电抗性节电装置。 

背景技术

由于目前能源危机，因为能源供应短缺或是价格上涨而影响经济，尤其是石油，电力或其他自然资源的短缺。能源危机通常会使得经济休克，很多突如其来的经济衰退通常就是由能源危机引起的。 

截至目前，人们为了节约使用能源，已开发出多款节电装置，然而目前市面上的节电装置皆是利用定时开关器预定时间内开机，或者用完关机时负载自动切断电源，以落实节能减碳行动的装置，此类的节电装置大多皆具有一个共同现象，就是都必须靠使用人自行走到节电装置并按下开关方能达到节电的效果，而下次要使用时，又必须再次走到节电装置旁并按下开关方能重新与外部电源连接，如此一来，繁复的使用开关手续，也容易造成使用人在使用上的不方便，况且此类的节电装置，仅是利用使用人设定开关的方式，也难谓是真正具有节电效果。 

有鉴于此，本实用新型创作人针对上述的节电装置所产生的问题进行研究与探讨，通过大量分析，终于开发出一种具有电抗性节电装置，可应用于各类的家电用品以及工业用电上的所有电阻性、电容性及电感性负载，以改善以上所述的缺失。 

发明内容

本实用新型的主要目的，是在提供一种电抗性节电装置，利用第一电感器、第二电感器及第三电感器产生磁电效应，可具有节电的作用，更可降低电怠性负载设备的耗竭电能，提高省电效率以节约能源，更可减少电动机电源输入的设备容量，同时亦可降低线路电流以补偿功率，增加电抗整流特性优质化，更可降低线路阻抗损失，使整体效能品质提高。 

本实用新型的又一目的，是在提供一种电抗性节电装置，加装第一电容器及第二电容器更可抵消部分的虚功率(KVAR)，以提升实功率(KW)，使功率因数(P.F)改善提高，亦可降低总功率(KVA)，广泛的应用范围可包含所有家电电器用品及工业用节电等负载相容，且本实用新型的电抗性节电装置符合台电功率因数规范，不得低于80％的电流滞后功率因数规范。 

本实用新型的又一目的，是在提供一种电抗性节电装置，通过新增桥式整流电路，可使电抗性节电装置应用于直流性负载，且在新增桥式整流电路的同时，选用磁氧体电感的电感器，可转换直流电最大效益。 

为达上述的目的，本实用新型提供一种电抗性节电装置，用以接收具有电场能量的交流电源，电抗性节电装置至少包括第一电感器以转换电场能量成第一自感能量，并储存第一自感能量，且可释放第一自感能量成第一电动势，第二电感器以转换电场能量成第二自感能量，并储存第二自感能量，且可释放第二自感能量成一第二电动势，第一电容器及第二电容器电性连接第二电感器，以储存第二电动势，第一硅控整流器的第一阴极电性连接第一电感器，第一阳极电性连接第一电容器，第一触发元件可触发第一闸极，第三电感器电性连接第一电感器，以接收并转换第一电动势成第三自感能量，并可储存第三自感能量，且可释放第三自感能量成第三电动势，第二硅控整流器的第二阴极电性连接第三电感器，第二阳极电性连接第二电容器，以及第二触发元件可触发第二闸极。 

实施时，所述第一自感能量、所述第二自感能量及所述第三自感能量为自感电压。

实施时，所述第一触发元件具有至少一第一电阻电性连接所述第一闸极，以及一第一电容电性连接所述第一电阻及所述第一电感器。 

实施时，所述第二触发元件具有至少一第二电阻电性连接所述第二闸极，以及一第二电容电性连接所述第二电阻及所述第二电感器。 

实施时，更包括： 

至少一负载，电性连接所述第三电感器及所述第二电容器以形成回路，所述负载可接收所述第二电动势及所述第三电动势。 

实施时，所述负载为电阻性负载、电感性负载或电容性负载。 

实施时，所述第一电感器、所述第二电感器及所述第三电感器为一高功率电感器，所述高功率电感器具有一铁芯及一线圈。 

实施时，所述铁芯的材质为硅钢片。 

实施时，所述高功率电感器为绕线型电感器、叠层型电感器、薄膜型电感器或磁氧体电感。 

实施时，所述第一电容器及所述第二电容器为高功率电容。 

实施时，更包括： 

一无熔丝开关，电性连接所述交流电源及所述第一电感器；以及 

一保险丝，电性连接所述第一电感器及所述第三电感器。 

实施时，更包括： 

一变压器，具有一主线圈及一副线圈，所述主线圈电性连接所述第二触发元件，并接收所述第三电动势，所述副线圈可产生一第四电动势； 

一第三电容，电性连接所述副线圈，以储存所述第四电动势； 

一桥式整流电路，电性连接所述第三电容，以接收所述第四电动势，并输出一直流电；以及 

一第四电容，电性连接所述桥式整流电路，以储存所述直流电。 

实施时，更包括： 

至少一负载，电性连接所述第四电容以形成回路，所述负载可接收所述直流电。 

实施时，所述负载为电阻性负载、电感性负载或电容性负载。 

实施时，所述桥式整流电路更包括： 

一第一双向硅控闸流体，具有一第一端子、一第二端子及一第三闸极，所述第三闸极可控制所述第一端子及所述第二端子的导通或截止状态； 

一第一绝缘栅双极晶体管，具有一第一集极、一第一射极及一第四闸极，所述第一集极电性连接所述第一端子，所述第一射极电性连接所述第二端子，所述第四闸极电性连接所述第三闸极； 

一第二双向硅控闸流体，具有一第三端子、一第四端子及一第五闸极，所述第三端子电性连接所述第二端子，且所述第四闸极可控制所述第三端子及所述第四端子的导通或截止状态； 

一第二绝缘栅双极晶体管，具有一第二集极、一第二射极及一第六闸极，所述第二集极电性连接所述第三端子，所述第二射极电性连接所述第四端子，所述第六闸极电性连接所述第五闸极，且所述第二集极电性连接所述第一射极及所述第三电容； 

一第三双向硅控闸流体，具有一第五端子、一第六端子及一第七闸极，所述第五闸极可控制所述第五端子及所述第六端子的导通或截止状态； 

一第三绝缘栅双极晶体管，具有一第三集极、一第三射极及一第八闸极，所述第三集极电性连接所述第五端子，所述第三射极电性连接所述第六端子，所述第八闸极电性连接所述第七闸极； 

一第四双向硅控闸流体，具有一第七端子、一第八端子及一第九闸极，所述第七端子电性连接所述第六端子，所述第六闸极可控制所述第七端子及所述第八端子的导通或截止状态；以及 

一第四绝缘栅双极晶体管，具有一第四集极、一第四射极及一第十闸极，所述第三集极电性连接所述第五端子，所述第三射极电性连接所述第六端子，所述第八闸极电性连接所述第七闸极，且所述第二集极电性连接所述第一射极及所述第三电容。 

本实用新型的电抗性节电装置可降低电怠性负载设备的耗竭电能，提高省电效率，减少电动机电源输入的设备容量，同时亦可降低线路电流以补偿功率，增加电抗整流特性优质化，更可降低线路阻抗损失，使整体效能品质提高；加装第一电容器及第二电容器可抵消部分的虚功率，以提升实功率，使功率因数改善提高，亦可降低总功率。 

底下通过具体实施例配合所附的图式详加说明，当更容易了解本实用新型的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。 

附图说明

图1为本实用新型的电抗性节电装置电路图。 

图2为本实用新型新增无熔丝开关及保险丝的电抗性节电装置电路示意图。 

图3为本实用新型新增桥式整流电路的电抗性节电装置电路示意图。 

附图标记说明：10-电抗性节电装置；12-第一电感器；14-第二电感器；16-第一电容器；18-第二电容器；20-第三电感器；22-第一硅控整流器；K₁-第一阴极；A₁-第一阳极；G₁-第一闸极；24-第二硅控整流器；K₂-第二阴极；A₂-第二阳极；G₂-第二闸极；26-第一触发元件；28-第一电阻；30-第一电容；32-第二触发元件；34-第二电阻；36-第二电容；38-负载；40-无熔丝开关；42-保险丝；44-桥式整流电路；46-主线圈；48-副线圈；50-变压器；52-第三电容；54-第一双向硅控闸流体；T₁-第一端子；T₂-第二端子；G₃-第三闸极；56-第一绝缘栅双极晶 体管；C₁-第一集极；E₁-第一射极；G₄-第四闸极；58-第二双向硅控闸流体；T₃-第三端子；T₄-第四端子；G₅-第五闸极；60-第二绝缘栅双极晶体管；C₂-第二集极；E₂-第二射极；G₆-第六闸极；62-第三双向硅控闸流体；T₅-第五端子；T₆-第六端子；G₇-第七闸极；64-第三绝缘栅双极晶体管；C₃-第三集极；E₃-第三射极；G₈-第八闸极；E₃-第三射极；66-第四双向硅控闸流体；T₇-第七端子；T₈-第八端子；G₉-第九闸极；68-第四绝缘栅双极晶体管；C₄-第四集极；E₄-第四射极；G₁₀-第十闸极；70-第四电容。 

具体实施方式

关于本实用新型的实施方式及其所欲解决的问题、解决问题的技术手段及对照先前技术的功效，在搭配参考图式的详细说明中，得以一一呈现。 

本实用新型的实施方式请参阅图1，以说明本实用新型的电抗性节电装置电路图，如图所示，本实用新型揭示一种电抗性节电装置10，用以接收具有电场能量的交流电源，电抗性节电装置10至少包括第一电感器12以转换电场能量成第一自感能量，并储存第一自感能量，且第一电感器12可释放第一自感能量成第一电动势，第二电感器14以转换电场能量成第二自感能量，并储存第二自感能量，且第二电感器14可释放第二自感能量成第二电动势，第一电容器16及第二电容器18电性连接第二电感器14，以储存第二电动势，第三电感器20电性连接第一电感器12，以接收并转换第一电动势成第三自感能量，并可储存第三自感能量，且第三电感器20可释放第三自感能量成第三电动势；第一硅控整流器22，具有第一阴极K₁、第一阳极A₁及第一闸极G₁，第一阴极K₁电性连接第一电感器12，第一阳极A₁电性连接第一电容器16，第一闸极G₁可控制第一阴极K₁及第一阳极A₁的导通或截止状态，第二硅控整流器24，具有第二阴极K₂、第二阳极A₂及第二闸极G₂，第二阴极K₂电性连接第三电感器20，第二阳极A₂电性连接第二电容器18，第二闸极G₂可控制第二阴极K₂及第二阳极A₂的导通或截止状态，第一触发元件26电性连接第一电容器16、第一阴极K₁及第一闸极G₁，以触发第一闸极G₁，其中第一触发元件26具有至少一第一电阻28以电性连接第一闸极G₁，第一电容30电性连接第一电阻28及第一电感器12；第二触发元件32电性连接第二阴极K₂、第二电容器18及第二闸极G₂，以触发第二闸极G₂，其中第二触发元件32具有至少一第二电阻34电性连接第二闸极G₂，第二电容36电性连接第二电 阻34及第二电感器14，以及至少一负载38电性连接第三电感器20及第二电容器18以形成回路，负载38可接收第二电动势及第三电动势。 

承上，本实用新型所揭示的第一电感器12、第二电感器14及第三电感器20皆为高功率电感器，而第一自感能量、第二自感能量及第三自感能量系为自感电压。 

高功率电感器是一种能将电能通过自感能量的形式储存起来的被动电子元件，当有电场能量通过时，会从电场能量流过方向的右边产生自感能量，高功率电感器具有铁芯及线圈，其中铁芯的材质为硅钢片，以增加电阻性、降低保磁力与改善磁性稳定使得其磁通的饱和密度能提高。高功率电感器的实施态样可以是绕线型电感器、叠层型电感器或薄膜型电感器。 

而第一电容器16及第二电容器18为高功率电容。第一硅控整流器22及第二硅控整流器24具有小电流(电压)控制大电流(电压)作用，并体积小、轻、功耗低、效率高、开关迅速的优点。负载38可为电阻性负载、电感性负载或电容性负载，电阻性负载例如是白炽灯、电热丝。电感性负载例如是电磁设备、如交流电机、变压器或电感器。电容性负载例如是电容器。 

接续，参阅图2，以说明本实用新型新增无熔丝开关及保险丝的电抗性节电装置电路示意图，如图所示，本实用新型于此揭示一种无熔丝开关40电性连接交流电源及第一电感器12，以及保险丝42电性连接第一电感器12及第三电感器20；其中无熔丝开关40，为一种过电流保护的装置，用于室内或工业配线上使用的总开关与分电流控制开关，是一种有效的保护负载38的重要元件，主要用作短路保护和防止负载38严重超载，工业机器上的负载38保护也会指定使用断路器做为保护装置之一；保险丝42则是一种可以连接在电抗性节电装置10上用以保护电抗性节电装置10的一次性元件，当电抗性节电装置10上的电流过大时，保险丝42产生高温而熔断，导致开路而中断电流，以保护电抗性节电装置10免于受到伤害。 

接续，参阅图3，以说明本实用新型新增桥式整流电路的电抗性节电装置电路示意图，如图所示，本实用新型于此揭示一种新增桥式整流电路44的电抗性节电装置10，电抗性节电装置10更包括具有主线圈46及副线圈48的变压器50，主线圈46电性连接第二触发元件32，并接收第三电动势，副线圈48可产生第四电动势，第三电容52电性连接副线圈48，以储存第四电动势，其中桥式整流电路44更包括第一双向硅控闸流体54，具有第一端子T₁、第二端子T₂及 第三闸极G₃，第三闸极G₃可控制第一端子T₁及第二端子T₂的导通或截止状态，第一绝缘栅双极晶体管56，具有第一集极C₁、第一射极E₁及第四闸极G₄，第一集极C₁电性连接第一端子T₁，第一射极E₁电性连接第二端子T₂，第四闸极G₄电性连接第三闸极G₃，第二双向硅控闸流体58，具有第三端子T₃、第四端子T₄及第五闸极G₅，第三端子T₃电性连接第二端子T₂，且第四闸极G₄可控制第三端子T₃及第四端子T₄的导通或截止状态，第二绝缘栅双极晶体管60，具有第二集极C₂、第二射极E₂及第六闸极G₆，第二集极C₂电性连接第三端子T₃，第二射极E₂电性连接第四端子T₄，第六闸极G₆电性连接第五闸极G₅，且第二集极C₂电性连接第一射极E₁及第三电容52，第三双向硅控闸流体62，具有第五端子T₅、第六端子T₆及第七闸极G₇，第五闸极G₅可控制第五端子T₅及第六端子T₆的导通或截止状态，第三绝缘栅双极晶体管64，具有第三集极C₃、第三射极E₃及第八闸极G₈，第三集极C₃电性连接第五端子T₅及第一集极C₁，第三射极E₃电性连接第六端子T₆及第三电容52，第八闸极G₈电性连接第七闸极G₇，第四双向硅控闸流体66，具有第七端子T₇、第八端子T₈及第九闸极G₉，第七端子T₇电性连接第六端子T₆，第六闸极G₆可控制第七端子T₇及第八端子T₈的导通或截止状态，以及第四绝缘栅双极晶体管68，具有第四集极C₄、第四射极E₄及第十闸极G₁₀，第四集极C₄电性连接第七端子T₇，第四射极E₄电性连接第四电容70，第十闸极G₁₀电性连接第九闸极G₉，呈上所述，通过桥式整流电路44电性连接第三电容52，以接收第四电动势，并将第四电动势转换成直流电，以及第四电容70，电性连接桥式整流电路44，以储存直流电，最后以至少一负载38电性连接第四电容70以形成回路，负载38可接收直流电。 

依据以上说明及图1、图2及图3所揭示的技术内容，本实用新型的电抗性节电装置10可具有节电的作用，为有效的省电实用新型，更可降低电怠性负载38的耗竭电能，提高省电效率，节约能源。可减少负载38电源输入的设备容量，同时亦可降低线路电流，补偿功率，增加电抗整流特性优质化。更可降低线路阻抗损失，使负载38整体效能品质提高。由于线路电流降低，压降减少，故具备有更稳定的电力品质供应，可减少设备损耗并延长负载38的使用寿命。电抗性节电装置于靠近总开关，电力效率值能提高，使用于分电盘开关配合负载38情形，以改善电压调整率，使整体电源的功率数提高。部分电力监控系统，配有自动控制的功率因数调整器，因此电抗性节电装置10以符合台电功率因数规范，不得低于80％的电流滞后功率因数规范。 

当负载38为感应电动机时，感应电动机的定子、转子间留有空气隙，但是免转差率加大摩擦卡住，经负载后，产生激辞电流大而降低功率因数，更适合使用本实用新型的电抗性节电装置10。整合各项多功能供电系统，如主动电力滤波器(Active Power Filter，APE)及功率因数校正(Power Factor Correction，PFC)，符合未来直流供电驱动及改善电力品质达到节能效果。 

电抗性节电装置10通过新增桥式整流电路44，则可使电抗性节电装置10应用于如直流电动机的直流性负载，且在新增桥式整流电路44的同时，本实用新型选用磁氧体电感的电感器，将可转换直流电最大效益。 

电抗性节电装置10加装第一电容器16及第二电容器18可抵消部分的虚功率(KVAR)，以提升实功率(KW)，使功率因数(P.F)改善提高，亦可降低总功率(KVA)，广泛的应用范围包含所有家电电器用品及工业用节电等装置相容。 

虽然，本实用新型前述的实施例揭露如上，然其并非用以限订本实用新型。在不脱离本实用新型的精神和范围内所为的更动与润饰，均属于本实用新型专利范围的主张。关于本实用新型所界定的专利范围请参考所附的请求项。 

Claims (15)

1.一种电抗性节电装置，其特征在于，用以接收一交流电源，所述交流电源具有一电场能量，所述电抗性节电装置至少包括：

一第一电感器，以转换所述电场能量成一第一自感能量，并储存所述第一自感能量，且可释放所述第一自感能量成一第一电动势；

一第二电感器，以转换所述电场能量成一第二自感能量，并储存所述第二自感能量，且可释放所述第二自感能量成一第二电动势；

一第一电容器及一第二电容器，电性连接所述第二电感器，以储存所述第二电动势；

一第一硅控整流器，具有一第一阴极、一第一阳极及一第一闸极，所述第一阴极电性连接所述第一电感器，所述第一阳极电性连接所述第一电容器，所述第一闸极可控制所述第一阴极及所述第一阳极的导通或截止状态；

一第一触发元件，电性连接所述第一阴极、所述第一电容器及所述第一闸极，以触发所述第一闸极；

一第三电感器，电性连接所述第一电感器，以接收并转换所述第一电动势成一第三自感能量，并可储存所述第三自感能量，且可释放所述第三自感能量成一第三电动势；

一第二硅控整流器，具有一第二阴极、一第二阳极及一第二闸极，所述第二阴极电性连接所述第三电感器，所述第二阳极电性连接所述第二电容器，所述第二闸极可控制所述第二阴极及所述第二阳极的导通或截止状态；以及

一第二触发元件，电性连接所述第二阴极、所述第二电容器及所述第二闸极，以触发所述第二闸极。

2.根据权利要求1所述的电抗性节电装置，其特征在于，所述第一自感能量、所述第二自感能量及所述第三自感能量为自感电压。

3.根据权利要求1所述的电抗性节电装置，其特征在于，所述第一触发元件具有至少一第一电阻电性连接所述第一闸极，以及一第一电容电性连接所述第一电阻及所述第一电感器。

4.根据权利要求1所述的电抗性节电装置，其特征在于，所述第二触发元件具有至少一第二电阻电性连接所述第二闸极，以及一第二电容电性连接所述第二电阻及所述第二电感器。 

5.根据权利要求1所述的电抗性节电装置，其特征在于，更包括：

至少一负载，电性连接所述第三电感器及所述第二电容器以形成回路，所述负载可接收所述第二电动势及所述第三电动势。

6.根据权利要求5所述的电抗性节电装置，其特征在于，所述负载为电阻性负载、电感性负载或电容性负载。

7.根据权利要求1所述的电抗性节电装置，其特征在于，所述第一电感器、所述第二电感器及所述第三电感器为一高功率电感器，所述高功率电感器具有一铁芯及一线圈。

8.根据权利要求7所述的电抗性节电装置，其特征在于，所述铁芯的材质为硅钢片。

9.根据权利要求7所述的电抗性节电装置，其特征在于，所述高功率电感器为绕线型电感器、叠层型电感器、薄膜型电感器或磁氧体电感。

10.根据权利要求1所述的电抗性节电装置，其特征在于，所述第一电容器及所述第二电容器为高功率电容。

11.根据权利要求1所述的电抗性节电装置，其特征在于，更包括：

一无熔丝开关，电性连接所述交流电源及所述第一电感器；以及

一保险丝，电性连接所述第一电感器及所述第三电感器。

12.根据权利要求1所述的电抗性节电装置，其特征在于，更包括：

一变压器，具有一主线圈及一副线圈，所述主线圈电性连接所述第二触发元件，并接收所述第三电动势，所述副线圈可产生一第四电动势；

一第三电容，电性连接所述副线圈，以储存所述第四电动势；

一桥式整流电路，电性连接所述第三电容，以接收所述第四电动势，并输出一直流电；以及

一第四电容，电性连接所述桥式整流电路，以储存所述直流电。

13.根据权利要求12所述的电抗性节电装置，其特征在于，更包括：

至少一负载，电性连接所述第四电容以形成回路，所述负载可接收所述直流电。

14.根据权利要求13所述的电抗性节电装置，其特征在于，所述负载为电阻性负载、电感性负载或电容性负载。

15.根据权利要求12所述的电抗性节电装置，其特征在于，所述桥式整流电路更包括： 

一第一双向硅控闸流体，具有一第一端子、一第二端子及一第三闸极，所述第三闸极可控制所述第一端子及所述第二端子的导通或截止状态；

一第一绝缘栅双极晶体管，具有一第一集极、一第一射极及一第四闸极，所述第一集极电性连接所述第一端子，所述第一射极电性连接所述第二端子，所述第四闸极电性连接所述第三闸极；

一第二双向硅控闸流体，具有一第三端子、一第四端子及一第五闸极，所述第三端子电性连接所述第二端子，且所述第四闸极可控制所述第三端子及所述第四端子的导通或截止状态；

一第二绝缘栅双极晶体管，具有一第二集极、一第二射极及一第六闸极，所述第二集极电性连接所述第三端子，所述第二射极电性连接所述第四端子，所述第六闸极电性连接所述第五闸极，且所述第二集极电性连接所述第一射极及所述第三电容；

一第三双向硅控闸流体，具有一第五端子、一第六端子及一第七闸极，所述第五闸极可控制所述第五端子及所述第六端子的导通或截止状态；

一第三绝缘栅双极晶体管，具有一第三集极、一第三射极及一第八闸极，所述第三集极电性连接所述第五端子，所述第三射极电性连接所述第六端子，所述第八闸极电性连接所述第七闸极；

一第四双向硅控闸流体，具有一第七端子、一第八端子及一第九闸极，所述第七端子电性连接所述第六端子，所述第六闸极可控制所述第七端子及所述第八端子的导通或截止状态；以及

一第四绝缘栅双极晶体管，具有一第四集极、一第四射极及一第十闸极，所述第三集极电性连接所述第五端子，所述第三射极电性连接所述第六端子，所述第八闸极电性连接所述第七闸极，且所述第二集极电性连接所述第一射极及所述第三电容。 

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