CN202904978U - 无功功率教学辅助装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无功功率教学辅助装置，包括电连接在三相电源线上的有功功率表和无功功率表，电源线输出端电连接有由电机主接入器控制接入的主电机和由电容接入器控制接入的电容组。所述电机主接入器包括电连接在电源线两相线之间的电机主接入支路，电机主接入支路上串联有主接通开关、主断开开关和主继电器，主继电器的自锁触点并联在主接通开关两端，主继电器的电机主常开触点串接在主电机的电源输入端。采用这种结构的无功功率教学辅助装置，结构合理，能够实时显示线路无功功率、能直观演示无功功率产生原因，并能调整无功功率补偿量，且操作方便，特别适合电力单位或院校培训新学员使用。

Description

无功功率教学辅助装置

技术领域

本实用新型涉及一种无功功率教学辅助装置。

背景技术

许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的，如配电变压器、电动机等，它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率，因此，所谓的"无功"并不是"无用"的电功率，只不过它的功率并不转化为机械能、热能而已；因此在供用电系统中除了需要有功电源外，还需要无功电源，两者缺一不可。无功功率单位为乏(var)，它不对外作功，而是转变为其他形式的能量。凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。无功的产生是必然存在的一种现象，是不可能消失的，但是无功功率的存在会对电网造成许多的弊端，最有效的治理方法就是无功补偿。由于无功功率的抽象性，在实际工作中，广大的农电工和企业电工对无功原理掌握程度不高，这对电网无功合理补偿工作造成了一定的难度。很多的企业由于无功超标受到处罚，很多的村庄由于无功管理不好线损升高。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是针对上述不足提供一种结构合理，能够实时显示线路无功功率、能直观演示无功功率产生原因，并能调整无功功率补偿量，且操作方便的无功功率教学辅助装置。

为解决上述技术问题，本无功功率教学辅助装置的结构特点是包括电连接在三相电源线上的有功功率表和无功功率表，电源线输出端电连接有由电机主接入器控制接入的主电机和由电容接入器控制接入的电容组。

本无功功率教学辅助装置是通过仪表指示和感性容性器件切入结构来实现能够实时显示线路无功功率、能直观演示无功功率产生原因，并能调整无功功率补偿量，且操作方便的。

仪表指示结构主要是指在本无功功率教学辅助装置的三相电源线上，连接有有功功率表和无功功率表。这样，学员就可以通过有功功率表和无功功率表，实时了解电源线上的有功功率和无功功率的配额或所占比例，非常直观，有助于学员加深对有功功率和无功功率的认识。感性容性器件切入结构主要是指在本无功功率教学辅助装置的电源线上，还电连接有主电机和电容组。主电机是家电或企业设备最常用的动力设备，其内部设有多层线圈，属于感性器件。主电机在工作时，会产生感应电流，会增加电气线路和变压设备的负担，降低电气线路和变压设备的利用率，增加电气线路的发热量，也就导致了无功功率的产生。在本无功功率教学辅助装置中，主电机的电源输入端电连接有电机主接入器。电机主接入器的主要作用，是控制电源线是否向主电机供电。因此，通过操作电机主接入器，就可以控制主电机接入电源线，也就是控制电源线是否向主电机提供无功功率，这样就起到了调整电源线中无功功率多少的作用，可以让学员通过手动操作来深刻感受无功功率的产生过程。电容组是由多个电容，一般是三个电容，组合在一起的电容组合。电容在线路上的电流超前于电压，而电感在线路上的电流滞后于电压，因此电容与电感在相位相反，可以起到互补作用。这样，只要在线路上接的电容容量与负载的电感分量向匹配，电容组产生的电容电流就能非常有效地消除或减少线路上的电感电流，也就能消除或减少主电机向电网吸取无功功率，也就达到了补偿无功功率、提高电网质量作用。电容组与电源线之间电连接有电容接入器，其主要作用是控制电容是否接入电源线。因此，通过操作电容接入器，就可以将电容组接入电源线进行无功补偿，可以让学员通过动手操作来认识无功补偿的过程和作用，有助于加深学员对无功功率的认知深度。

作为一种实现方式，所述电机主接入器包括电连接在电源线两相线之间的电机主接入支路，电机主接入支路上串联有主接通开关、主断开开关和主继电器，主继电器的自锁触点并联在主接通开关两端，主继电器的电机主常开触点串接在主电机的电源输入端。

电机主接入支路由电源线中的两根相线直接供电，电机主接入支路的通断则由主接通开关和主断开开关控制，操作起来非常简单。当按下主接通开关时，电机主接入支路通电，因此主继电器得电。此时，主继电器的自锁触点闭合，以实现电机主接入支路的自锁。同时，主继电器串接在主电机电源输入端的电机主常开触点闭合，主电机与电源线之间的电路被接通，也就实现了主电机的接入。当需要将主电机从电源线上切除时，只需按下主断开开关，电机主接入支路便被切断，此时主继电器失电，主继电器的自锁触点和电机主常开触点恢复常开状态，主电机也就从电源线上切除下来，操作非常简单。

作为一种实现方式，所述电容接入器包括串接在电源线两相线之间的电容继电器和继电器开关，电容继电器的输出触点串接在电容组和电源线之间。

电容继电器和继电器开关串接在电源线两相线之间，因此，通过操作继电器开关就可以控制电容继电器的通电与否。这样，就可以控制串接在电容组和电源线之间的电容继电器输出触点的闭合或断开，也就实现了对电容组接入电源线的控制，操作非常简单，有助于学员深刻体会无功补偿的作用。

作为改进，电源线输出端还电连接有由电机副接入器控制接入的副电机，电容组的数量为三套。

在电源线上连接副电机，可以与主电机构成电机阵列或电机组合，这样，就可以通过操作电机主接入器和电机副接入器来分别实现对主电机和副电机接入电源线的控制，有助于加深学员对电机数量导致无功功率变化的认识。将电容组的数量设置为三套，可以锻炼学员以不同容量的电容组进行无功补偿，从而加深学员对电容组容量对无功补偿效果的认识。

作为进一步改进，电源线上还电连接有功率因数表和电压表，电压表通过多路切换开关能够分别电连接在电源线中任意两相线之间。

通过电源线上连接的功率因数表和电压表，学员可以很直观地了解电源的功率因数值及电压值变化，也就可以很直观地了解主电机、副电机以及电容组投切后对电源的影响，有助于学员直观、深刻地认识无功功率及无功补偿。在投切主电机、副电机和电容组的同时，学员还可以通过操作多路切换开关来使电压表接入电源线的不同相线之间，也就可以直观地了解主电机、副电机和电容组投切前后电源电压的变化，有助于学员直观、深刻地认识无功功率及无功补偿对电源的作用或影响。

综上所述，采用这种结构的无功功率教学辅助装置，结构合理，能够实时显示线路无功功率、能直观演示无功功率产生原因，并能调整无功功率补偿量，且操作方便，特别适合电力单位或院校培训新学员使用。

附图说明

结合附图对本实用新型作进一步详细说明：

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1为电源线，2为有功功率表，3为无功功率表，4为电机主接入器，5为主电机，6为电容接入器，7为电容组，8为电机主接入支路，9为主接通开关，10为主断开开关，11为主继电器，12为自锁触点，13为电机主常开触点，14为电容继电器，15为继电器开关，16为电机副接入器，17为副电机，18为功率因数表，19为电压表，20为多路切换开关。

具体实施方式

如图1所示，该无功功率教学辅助装置包括由U相线、V相线、W相线和零线N构成的三相四线制电源线1，电源线1上电连接有功功率表2和无功功率表3。这样，学员就可以通过有功功率表2和无功功率表3，实时了解电源线1上的有功功率和无功功率的配额或所占比例，非常直观，有助于学员加深对有功功率和无功功率的认识。电源线1输出端电连接有由电机主接入器4控制接入的主电机5，主电机5是家电或企业设备最常用的动力设备，其内部设有多层线圈，属于感性器件。主电机5在工作时，会产生感应电流，会增加电气线路和变压设备的负担，降低电气线路和变压设备的利用率，增加电气线路的发热量，也就导致了无功功率的产生。在本无功功率教学辅助装置中，主电机5的电源输入端电连接有电机主接入器4。电机主接入器4的主要作用，是控制电源线1是否向主电机5供电。因此，通过操作电机主接入器4，就可以控制主电机5接入电源线1，也就是控制电源线1是否向主电机5提供无功功率，这样就起到了调整电源线1中无功功率多少的作用，可以让学员通过手动操作来深刻感受无功功率的产生过程。

在本实施例中，电机主接入器4包括电连接在电源线1的V相线和W相线之间的电机主接入支路8，电机主接入支路8上串联有主接通开关9、主断开开关10和主继电器11。主继电器11的自锁触点12并联在主接通开关9两端，主继电器11的电机主常开触点13串接在主电机5的电源输入端。电机主接入支路8由电源线1中的两根相线直接供电，保证了供电可靠性。电机主接入支路8的通断由主接通开关9和主断开开关10控制，操作起来非常简单。当按下主接通开关9时，电机主接入支路8通电，因此主继电器11得电。此时，主继电器11的自锁触点12闭合，以实现电机主接入支路8的自锁。同时，主继电器11串接在主电机5电源输入端的电机主常开触点13闭合，主电机5与电源线1之间的电路被接通，也就实现了主电机5的接入。当需要将主电机5从电源线1上切除时，只需按下主断开开关10，电机主接入支路8便被切断，此时主继电器11失电，主继电器11的自锁触点12和电机主常开触点13恢复常开状态，主电机5也就从电源线1上切除下来，操作非常简单。

电源线1输出端还电连接有由电机副接入器16控制接入的副电机17，这样可以与主电机5构成电机阵列或电机组合，也就可以通过操作电机主接入器4和电机副接入器16来分别实现对主电机5和副电机17接入电源线1的控制，有助于加深学员对电机数量导致无功功率变化的认识。电机副接入器16与电机主接入器4的电路结构相同，在此不再细述。

电源线1上还电连接有由电容接入器6控制接入的电容组7，电容组7是由三个电容组合在一起的电容组合。电容在线路上的电流超前于电压，而电感在线路上的电流滞后于电压，因此电容与电感在相位相反，可以起到互补作用。这样，只要在线路上接的电容容量与负载的电感分量向匹配，电容组7产生的电容电流就能非常有效地消除或减少线路上的电感电流，也就能消除或减少主电机5向电网吸取无功功率，也就达到了补偿无功功率、提高电网质量作用。电容组7与电源线1之间电连接有电容接入器6，其主要作用是控制电容是否接入电源线1。因此，通过操作电容接入器6，就可以将电容组7接入电源线1进行无功补偿，可以让学员通过动手操作来认识无功补偿的过程和作用，有助于加深学员对无功功率的认知深度。

在本实施例中，电容接入器6包括串接在电源线1的U相线和V相线之间的电容继电器14和继电器开关15，因此，通过操作继电器开关15就可以控制电容继电器14的通电与否。电容继电器14的输出触点串接在电容组7和电源线1之间，这样，通过操作继电器开关15就可以控制串接在电容组7和电源线1之间的电容继电器14输出触点的闭合或断开，也就实现了对电容组7接入电源线1的控制，操作非常简单，有助于学员深刻体会无功补偿的作用。

电容组7的数量设置为三套，这样可以锻炼学员以不同容量的电容组7进行无功补偿，从而加深学员对电容组7容量对无功补偿效果的认识。

电源线1上还电连接有功率因数表18和电压表19，电压表19通过多路切换开关20能够分别电连接在电源线1中任意两相线之间。通过功率因数表18和电压表19，学员可以很直观地了解电源的功率因数值及电压值变化，也就可以很直观地了解主电机5、副电机17以及电容组7投切后对电源的影响，有助于学员直观、深刻地认识无功功率及无功补偿。在投切主电机5、副电机17和电容组7的同时，学员还可以通过操作多路切换开关20来使电压表19接入电源线1的不同相线之间，也就可以直观地了解主电机5、副电机17和电容组7投切前后电源电压的变化，有助于学员直观、深刻地认识无功功率及无功补偿对电源的作用或影响。

Claims (5)

1.一种无功功率教学辅助装置，其特征是：包括电连接在三相电源线（1）上的有功功率表（2）和无功功率表（3），电源线（1）输出端电连接有由电机主接入器（4）控制接入的主电机（5）和由电容接入器（6）控制接入的电容组（7）。

2.如权利要求1所述的无功功率教学辅助装置，其特征是：所述电机主接入器（4）包括电连接在电源线（1）两相线之间的电机主接入支路（8），电机主接入支路（8）上串联有主接通开关（9）、主断开开关（10）和主继电器（11），主继电器（11）的自锁触点（12）并联在主接通开关（9）两端，主继电器（11）的电机主常开触点（13）串接在主电机（5）的电源输入端。

3.如权利要求2所述的无功功率教学辅助装置，其特征是：所述电容接入器（6）包括串接在电源线（1）两相线之间的电容继电器（14）和继电器开关（15），电容继电器（14）的输出触点串接在电容组（7）和电源线（1）之间。

4.如权利要求3所述的无功功率教学辅助装置，其特征是：电源线（1）输出端还电连接有由电机副接入器（16）控制接入的副电机（17），电容组（7）的数量为三套。

5.如权利要求1-4任一权利要求所述的无功功率教学辅助装置，其特征是：电源线（1）上还电连接有功率因数表（18）和电压表（19），电压表（19）通过多路切换开关（20）能够分别电连接在电源线（1）中任意两相线之间。

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