CN2365819Y - 磁路控制补偿式交流稳压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种交流稳压器,它由磁路控制补偿式交流调压器及检测、控制、操作电路和伺服电机构成。所说的磁路控制补偿式交流调压器包括三柱铁心、初级线圈、升压线圈、降压线圈和磁路调节装置。它通过调节磁路的磁阻来调整输出电压。本实用新型由于主回路无触点和电刷,因而克服了自耦变压器式稳压器触点和电刷易烧蚀和磨损的不足,具有故障率低,维护保养周期长的特点。它可作为单相交流稳压器,也可制成三相交流稳压器。

Description

磁路控制补偿式交流稳压器

磁路控制补偿式交流稳压器属于电源技术领域。

现有技术中，交流稳压器可分为两大类：一类是通过继电器接点改变自耦变压器的接线方式来实现调压；另一类是利用伺服电机带动自耦变压器的电刷移动，改变其输出电压，从而改变补偿变压器的补偿电压来实现调压。这两类稳压器的主要缺点是：前者只能实现阶梯式调压，因而供电质量差，不能满足于所有电器对供电的要求；后者因电刷接触电流大，工作中产生强烈火花，磨损、烧蚀严重，使设备故障率高，维护保养周期短，且电刷移动时在回路内产生强烈的电脉冲，这不仅对电器设备形成干扰，也会污染电网。

本实用新型的目的在于提供一种输出电压能够连续调节且主回路无触点的新型交流稳压器，从根本上克服现有技术的先天不足。

实现本实用新型目的的技术方案是：磁路控制补偿式交流稳压器由核心部件磁路控制补偿式交流调压器及伺服电机、操作电路、控制电路和检测电路构成。其特征是：所说的磁路控制补偿式交流调压器是在三柱铁心上绕制三个线圈，并安装磁路控制装置构成的。

附图1是磁路控制补偿式交流调压器的示意图。

在三柱铁心的三柱连接处，设有一套磁路控制装置，其结构是在三柱铁心连接处镗出一圆筒形转子腔2，转子腔2内安装转子3。转子3为硅钢片迭装成的圆柱体，经车削加工，与转子腔2形成活动配合。转子3上方铣掉一部分，使转子3与转子腔2之间形成一空间7，此空间称为隔离带，其内充填润滑脂。转子中心设有轴颈8，它与伺服电机联接。在转子腔2周围开有隔离槽4、5和6，槽内用树脂胶粘接。转子两端加有端盖，用以对转子3轴向定位，并防止润滑脂外泄。

三柱铁心上绕有三个线圈，其中N₁为初级线圈，它与220V交流电源相接；N₂、N₃称为补偿线圈，其中N₂为升压线圈，N₃为降压线圈。N₂和N₃匝数相同，它们按照感应电压的方向反向串联起来，其输出电压作为调压器的补偿电压使用。

220V交流电压U_sr的火线接线圈N₁的f端及线圈N₂的b端，零线接线圈N₁的e端，同时直接到输出端。火线由线圈N₂b端接入后，与N₂及N₃串联，并由线圈N₃的d端接到输出端。

附图1所示磁路控制补偿式交流调压器的工作原理是：

当初级线圈N₁加上电压U_sr时，有初级电流i₁，设i₁＝I_1mSinωt，则必产生正弦磁通

          ₁＝_1mSinωt，

          ₂＝_2mSinωt，

          ₃＝_3mSinωt，且            ₁＝₂+₃，即            _1m＝_2m+_3m。其中，_1m、_2m和_3m是各正弦磁通的振幅值。

上述磁通分别穿过线圈N₁、N₂和N₃，并在其中产生感应电压u₁、u₂及u₃。根据电磁感应定律可知： $=U_{1m}\mathrm{Sin}(\mathrm{\ωt}+\frac{\mathrm{\π}}{2})$

$=U_{2m}\mathrm{Sin}(\mathrm{\ωt}+\frac{\mathrm{\π}}{2})$

${=U}_{3m}\mathrm{Sin}(\mathrm{\ωt}+\frac{\mathrm{\π}}{2})$

式中，U_1m＝N₁_1mω，U_2m＝N₂_2mω，U_3m＝N₃_3mω。

当转子处于图1位置时，₂磁路与₃磁路的磁阻相同，因此_2m＝_3m，又因为N₂＝N₃，所以U_2m＝U_3m，即U₂＝U₃，补偿电压U_db＝U₂-U₃＝0，输出电压U_sc＝U_sr+U_db＝U_sr。可见补偿线圈此时不起补偿作用。

图2—(a)为转子由图1位置顺时针转动一定角度的示意图，图2—(b)为转子顺时针转动到极限位置的示意图；图2—(c)为转子由图1位置反时针转动一定角度的示意图，图2—(d)为转子反时针转动到极限位置的示意图。

如将转子由图1位置顺时针转动到图2—(a)位置，则₂磁路的磁阻减小，而₃磁路磁阻增大，致使

        _2m＞_3m，于是        U₂＞U₃，补偿电压    U_db＝U₂-U₃＞0，输出电压    U_sc＝U_sr+U_db＞U_sr，输出电压得到了提升。当转子转到图2—(b)位置时，磁通₂最大，磁通₃最小，输出电压提升最多。

反之，如将转子反时针转动到如图2—(c)位置，则

        _2m＜_3m，

        U₂＜U₃，

        U_db＝U₂-U₃＜0，输出电压    U_sc＝U_sr+U_db＜U_sr，输出电压被降低。当转子转到图2—(d)位置时，磁通₂最小，磁通₃最大，输出电压降得最多。

可见，通过调整转子的转动位置，便可改变磁路的磁阻，从而调节补偿电压，达到调整输出电压的目的，故称此种调压器为磁路控制补偿式调压器。

附图3是利用磁路控制补偿式交流调压器构成磁路控制补偿式单相交流稳压器的电原理图。

220V交流电压U_sr加给调压器初级线图N₁，同时火线与升压线圈N₂及降压线圈N₃串联后接到输出端，零线则直接到输出端。输出电压U_sc经检测电路1检测，检测信号送到控制电路2，控制电路2则控制操作电路3驱动伺服电机M，伺服电机M带动转子转动。

当输出电压U_sc低于220V时，伺服电机M顺时针转动，使输出电压U_sc升高；当输出电压U_sc等于220V时，伺服电机M停止转动；当输出电压U_sc高于220V时，伺服电机M反时针转动，使输出电压U_sc降低。

附图4是三相交流稳压器的电原理图。图中检测电路1、控制电路2和操作电路3及伺服电机M与单相稳压器相同，只是增加了两个调压器。三个调压器的转子由联轴器相联，并由一个伺服电机带动。

图中A、B和C为三相交流电的火线输入端，O为零线输入端；A′、B′和C′为三相交流电的火线输出端，O′为零线输出端。N_a1、N_b1和N_c1分别为三个单相调压器的初线线圈；N_a2、N_b2和N_c2分别为三个单相调压器的升压线圈；N_a3、N_b3和N_c3为三个单相调压器的降压线圈。如果特殊需要，也可组成三相分调系统。

本适用新型与现有技术相比，有下列优点：

1.由于主回路无触点、无电刷，所以蔽免了触点的烧蚀和电刷的磨损，降低了故障率，延长了维护保养周期，降低了维修成本。

2.由于调压过程中不出现火花和电脉冲，因而对电器设备无干扰，对电网无污染。

3.由于去掉了自耦变压器，所以简化了制造工艺，降低了制造成本。

Claims (6)

1.磁路控制补偿式交流稳压器，由磁路控制补偿式交流调压器及检测电路、控制电路、操作电路及伺服电机构成。其特征是：所说的磁路控制补偿式交流调压器是由三柱铁心1、初级线圈N₁、升压线圈N₂、降压线圈N₃和一套磁路控制装置构成的。

2.如权利要求1所述的磁路控制补偿式交流稳压器，其特征在于磁路控制装置设在三柱铁心的三柱连接处。

3.如权利要求1所述的磁路控制补偿式交流稳压器，其特征在于磁路控制装置由转子腔(2)和转子(3)构成。

4.如权利要求1所述的磁路控制补偿式交流稳压器，其特征在于转子腔周围开有隔离槽(4)、(5)和(6)，隔离槽用非铁磁性物质特别是树脂胶粘接。

5.如权力要求1所述的磁路控制补偿式交流稳压器，其特征在于转子(3)为硅钢片迭压而成，中心设有轴颈(8)，可与伺服电机联接，转子(3)与转子腔(2)之间设有隔离带(7)，其内充填润滑脂。

6.如权力要求1所述的磁路控制补偿式交流稳压器，其特征在于升压线圈N₂和降压线圈N₃匝数相同，它们按照感应电压的方向反向串联，并串接于主回路中。

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