CN211045245U - 一种变压器预充磁电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种变压器预充磁电路，包括直流电源VCC、接触器K1、接触器K2、电容C1，直流电源VCC经接触器K1、电容C1串联接地，接触器K1、电容C1的公共端依次经接触器K2、变压器的原边绕组接地。本实用新型可在变压器合闸时消除励磁涌流，可有效延长变压器的使用寿命，有利于解决励磁涌流导致差动保护误动的问题，且预充磁回路不依赖于互感器等测量设备，具有结构简单、操作电压低、成本低、易于实现等优点。

Description

一种变压器预充磁电路

技术领域

本实用新型涉及电力变压器技术领域，尤其涉及一种变压器预充磁电路。

背景技术

变压器是电力系统中的重要设备，是衔接不同电压等级的关键。变压器空载合闸时，系统电压恢复过程中都会伴随着励磁涌流现象。励磁涌流的最大值可达到额定电流的6～8倍且长达10余秒，励磁涌流会引起电力系统谐波过电压，也会影响相邻变压器的励磁涌流，最终会降低变压器的使用寿命。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种变压器预充磁电路，以解决变压器空载合闸产生励磁涌流影响变压器使用寿命的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种变压器预充磁电路，包括直流电源VCC、接触器K1、接触器K2、电容C1，直流电源VCC经接触器K1、电容C1串联接地，接触器K1、电容C1的公共端依次经接触器K2、变压器的原边绕组接地。

可选的，所述变压器预充磁电路还包括二极管D1，二极管D1的负极与电容C1的充电端正极相连，二极管D1的正极与电容C1的充电端负极相连。

可选的，所述变压器预充磁电路还包括熔断丝S，熔断丝S接入电容C1与变压器的原边绕组之间。

可选的，所述变压器预充磁电路还包括光电耦合器U1、PMOS管Q1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C2，PMOS管Q1与接触器K1的触点并联，PMOS管Q1的源极接入功率输入电压，PMOS管Q1的漏极接地，PMOS管Q1的源极还依次经电阻R2、电阻R3、电容C2、光电耦合器U1的光敏三极管接地，电阻R2、电阻R3的公共端经电阻R1与PMOS管Q1的栅极相连，接触器K1线圈的驱动信号经光电耦合器U1的发光二极管接地。

可选的，所述变压器预充磁电路还包括电阻R4，接触器K1线圈的驱动信号经电阻R4流入光电耦合器U1的发光二极管。

可选的，所述变压器预充磁电路还包括电阻R5，PMOS管Q1的漏极经电阻R5接地。

可选的，所述变压器预充磁电路还包括电容C3，电容C3与电阻R5并联。

可选的，接触器K1为3JB20-3型接触器。

本实用新型的变压器预充磁电路相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)本实用新型的预充磁回路可在变压器合闸时消除励磁涌流，可有效延长变压器的使用寿命，有利于解决励磁涌流导致差动保护误动的问题，且预充磁回路不依赖于互感器等测量设备，具有结构简单、操作电压低、成本低、易于实现等优点；

(2)本实用新型的触点保护回路可在功率输入电压接通的瞬间、在接触器K1接通前吸收电容C1产生的浪涌电流，避免了浪涌电流对接触器K1触点的冲击。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的预充磁回路的电路图；

图2为本实用新型的触点保护回路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型的变压器预充磁电路包括直流电源VCC、接触器K1、接触器K2、电容C1，直流电源VCC经接触器K1、电容C1串联接地，接触器K1、电容C1的公共端依次经接触器K2、变压器的原边绕组接地。

直流电源VCC、接触器K1、接触器K2、电容C1构成基本的预充磁回路，这里对预充磁回路的原理进行说明。变压器上电前，首先闭合接触器K1，直流电源VCC流经接触器K1后对电容C1进行充电，当电容C1两端的电压与直流电源VCC的电压相等时断开接触器K1。然后闭合接触器K2，电容C1与变压器的原边绕组串联谐振，必定会引起变压器磁通的变化，当变压器磁通接近正方向最大剩磁或反方向最大剩磁时，断开接触器K2，完成变压器的预充磁。最后，在合适的合闸角投切断接触器K2，将变压器接入电网。

这样，本实施例中直流电源VCC、接触器K1、接触器K2、电容C1构成的预充磁回路可在变压器合闸时消除励磁涌流，可有效延长变压器的使用寿命，有利于解决励磁涌流导致差动保护误动的问题；且预充磁回路不依赖于互感器等测量设备，具有结构简单、操作电压低、成本低、易于实现等优点。

可选的，如图1所示，所述变压器预充磁电路还包括二极管D1，二极管D1的负极与电容C1的充电端正极相连，二极管D1的正极与电容C1的充电端负极相连。二极管D1并联在电容C1的两端，避免加载到电容C1的电压过高而击穿电容C1。

可选的，如图1所示，所述变压器预充磁电路还包括熔断丝S，熔断丝S接入电容C1与变压器的原边绕组之间。熔断丝S与电容C1串联，避免电路中电流过大而击穿电容C1。二极管D1、熔断丝S共同对电容C1进行过压过流保护。

可选的，如图2所示，所述变压器预充磁电路还包括光电耦合器U1、PMOS管Q1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C2，PMOS管Q1与接触器K1的触点并联，PMOS管Q1的源极接入功率输入电压，PMOS管Q1的漏极接地，PMOS管Q1的源极还依次经电阻R2、电阻R3、电容C2、光电耦合器U1的光敏三极管接地，电阻R2、电阻R3的公共端经电阻R1与PMOS管Q1的栅极相连，接触器K1线圈的驱动信号经光电耦合器U1的发光二极管接地。

一般的，在设备加电时，电容器是产生浪涌电流的主要原因，图1中，接触器K1闭合后，电容C1开始充电，若将直流电源VCC、接触器K1以及导线看作理想状态，在电容C1充电瞬间，可能产生极大的浪涌电流。虽然电容C1的等效串联电感对输入浪涌电流有一定的抑制作用，但等效串联电感的电感量较小，抑制作用可忽略。而电容C1的等效串联电阻也较小，从而在电容C1充电瞬间会产生较大的浪涌电流。较大的浪涌电流会对接触器K1的触点进行冲击，可能烧毁接触器K1的触点。

本实施例中，光电耦合器U1、PMOS管Q1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C2组成触点保护回路，接触器K1线圈的驱动信号接通后，线圈通电，触点保护回路与接触器K1同步接收驱动信号，光电耦合器U1导通前，PMOS管Q1栅极的电压与功率输入电压相等，PMOS管Q1处于截止状态。在接触器K1线圈的驱动信号变为高电平时，光电耦合器U1导通，忽略光电耦合器U1的导通时间，PMOS管Q1立即导通，浪涌电流被触点保护回路吸收，从而电路中的电流在接触器K1接通前即可恢复到安全范围；随着功率输入电压通过电阻R2、电阻R3、电容C2、光电耦合器U1回路对电容C2进行充电，电容C2电压不断上升，PMOS管Q1栅极电压逐渐升高，当电容C2充电完成后，PMOS管Q1栅极电压与功率线输入电压相等，PMOS管Q1为截止状态，此时接触器K1处于导通状态，处于安全范围的电流全部流过接触器K1的触点。在接触器K1线圈的驱动信号变为低电平时，PMOS管Q1立即截止。

这样本实施例的触点保护回路可在功率输入电压接通的瞬间、在接触器K1接通前吸收电容C1产生的浪涌电流，避免了浪涌电流对接触器K1触点的冲击。

设PMOS管Q1的栅极电压为Ug，PMOS管Q1的开启电压为Ugs，PMOS管Q1的导通时间为t，功率输入电压为Uin，电容C2的容值为C。PMOS管Q1的栅极电压Ug＝(Uin-C*di/dt)*R3/(R2+R3)，令Ug＝Ugs，即可求得PMOS管Q1的导通时间t，可通过合理的选取Uin、C、R2及R3的值，使得PMOS管Q1的导通时间t大于浪涌电流的持续时间，这样可确保将浪涌电流全部吸收。

本实施例可选取R3＝15kΩ，R2＝15kΩ，C2＝4.7μF，Uin＝28V，接触器K1为3JB20-3型接触器，3JB20-3型接触器的接通时间大概为6.4ms，浪涌电流的持续时间一般在5ms左右，3JB20-3型接触器可确保接触器K1在浪涌电流消失后接通。

可选的，如图2所示，所述变压器预充磁电路还包括电阻R4，接触器K1线圈的驱动信号经电阻R4流入光电耦合器U1的发光二极管。电阻R4用于限流，避免电流过大烧毁光电耦合器U1。

可选的，如图2所示，所述变压器预充磁电路还包括电阻R5，PMOS管Q1的漏极经电阻R5接地。电阻R5用于限流，避免电流过大烧毁PMOS管Q1，电阻R5可选取2.7Ω。

可选的，如图2所示，所述变压器预充磁电路还包括电容C3，电容C3与电阻R5并联。电容C3用于不断的充放电以平滑电路中的电信号，电容C3可选取10μF。电阻R5、电容C3还组成了滤波电路用于滤波。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种变压器预充磁电路，其特征在于，包括直流电源VCC、接触器K1、接触器K2、电容C1，直流电源VCC经接触器K1、电容C1串联接地，接触器K1、电容C1的公共端依次经接触器K2、变压器的原边绕组接地。

2.如权利要求1所述的变压器预充磁电路，其特征在于，还包括二极管D1，二极管D1的负极与电容C1的充电端正极相连，二极管D1的正极与电容C1的充电端负极相连。

3.如权利要求1所述的变压器预充磁电路，其特征在于，还包括熔断丝S，熔断丝S接入电容C1与变压器的原边绕组之间。

4.如权利要求1所述的变压器预充磁电路，其特征在于，还包括光电耦合器U1、PMOS管Q1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C2，PMOS管Q1与接触器K1的触点并联，PMOS管Q1的源极接入功率输入电压，PMOS管Q1的漏极接地，PMOS管Q1的源极还依次经电阻R2、电阻R3、电容C2、光电耦合器U1的光敏三极管接地，电阻R2、电阻R3的公共端经电阻R1与PMOS管Q1的栅极相连，接触器K1线圈的驱动信号经光电耦合器U1的发光二极管接地。

5.如权利要求4所述的变压器预充磁电路，其特征在于，还包括电阻R4，接触器K1线圈的驱动信号经电阻R4流入光电耦合器U1的发光二极管。

6.如权利要求4所述的变压器预充磁电路，其特征在于，还包括电阻R5，PMOS管Q1的漏极经电阻R5接地。

7.如权利要求6所述的变压器预充磁电路，其特征在于，还包括电容C3，电容C3与电阻R5并联。

8.如权利要求4所述的变压器预充磁电路，其特征在于，接触器K1为3JB20-3型接触器。

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