CN2677979Y - 一种适合于高压用电器具的电能节省装置 - Google Patents

一种适合于高压用电器具的电能节省装置 Download PDF

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Abstract

一种适合于高压用电器具的电能节省装置,包括控制电路、可调高压电抗器、输出电压控制器,控制电路的输入端接输入电压,输出端分别与控制开关的输入端连接,输出电压控制器的输出端与可调高压电抗器连接。本实用新型通过调整大容量高压电气线路的电气参数,消除过剩电压所带来的电能的浪费,节约电能,延长高压用电器具的平均使用寿命;滤除供电线路的大能量杂波干扰,清洁电网及其周边的空间环境;提供对于高压电气线路的无功补偿,提高供电网络的功率因数;相对稳定线路电压,减少三相电源的不平衡度,减轻供电线路的负荷水平。

Description

一种适合于高压用电器具的电能节省装置
所属领域
本实用新型涉及一种适合于高压用电器具的电能节省装置。
背景技术
通常情况下,高压用电器具的工作电压适用范围是在额定电压基础上正、负偏差10%,而供电部门在考虑了线路压降和用电负荷的高峰或低谷的情况下,所提供的供电线路的电压往往比额定电压偏高一些,这就形成了过剩的电压,造成了电能的浪费,此外,过剩的电压往往还能够使高压用电器具产生超负荷运行的情况,缩短高压用电器具的使用寿命。在世界能源日趋紧俏、空间及电气环境逐渐变坏、因各种高技术的用电系统趋于数字化而对供电网络的要求逐渐提高,在高压用电器具正常工作的前提下,过剩电压会带来电能的浪费,一般高压用电器具的平均使用寿命较短;供电线路有大能量杂波干扰,污染电网及其周边的空间环境;而且线路电压不稳定,三相电源不平衡,从而大大加重了供电线路的负荷水平,影响了供电线路及其设备的安全运行,因而供电线路的供电质量得不到提高。
本实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种适合于高压用电器具的电能节省装置,以实现对于高压电气线路电气参数的调整作用,达到使高压用电器具在能够正常工作的前提下节能、环保的目的。
本实用新型包括控制电路、可调高压电抗器、输出电压控制器,控制电路的输入端接输入电压,输出端分别与控制开关的输入端连接,输出电压控制器的输出端与可调高压电抗器连接。可调高压电抗器包括电压线圈、电流线圈,电压线圈上设有多个抽头,与输出电压控制器的一个接线端连接,从电压线圈与电流线圈的连接节点引出导线,与输出电压控制器的另一个接线端连接,电流线圈的输出端外接负载。控制电路包括高压辅助开关、高压电源电压监控器、延时逻辑控制器、高压辅助控制开关,高压辅助开关的输入端接输入电压,其输出端接高压电源电压监控器的输入端,高压电源电压监控器的输出端接延时逻辑控制器的输入端,延时逻辑控制器的输出端分别与高压辅助控制开关、输出电压控制器的输入端连接。
本实用新型具有如下优点:通过调整大容量高压电气线路的电气参数,在高压用电器具能够正常工作的前提下,消除过剩电压所带来的电能的浪费,节约电能,延长高压用电器具的平均使用寿命;滤除供电线路的大能量杂波干扰,清洁电网及其周边的空间环境;提供对于高压电气线路的无功补偿,提高供电网络的功率因数;相对稳定线路电压,减少三相电源的不平衡度,减轻供电线路的负荷水平,保护供电线路及其设备的安全运行,提高供电线路的供电质量;应用本实用新型的技术方案所制造的产品,将是受用电大户广泛欢迎的高效节电设备。
附图说明
图1为本实用新型电原理框图;
图2为本实用新型的结构框图;
图3为本实用新型应用于三相交流高压电源的电原理图;
图4为本实用新型的实施例电原理图。
具体实施方式
如图1所示,本实用新型包括控制电路7、可调高压电抗器2、输出电压控制器6,控制电路7的输入端接输入电压,输出端分别与输出电压控制器6的输入端连接,输出电压控制器6的输出端与可调高压电抗器2连接。
如图3、图4所示,可调高压电抗器2包括电压线圈11、电流线圈12,电压线圈11上设有多个抽头8,与输出电压控制器6的一个接线端9连接,从电压线圈11与电流线圈12的连接节点引出导线,与输出电压控制器6的另一个接线端10连接,电流线圈12的输出端外接负载。
如图2所示,控制电路7包括高压辅助开关1、高压电源电压监控器3、延时逻辑控制器4、高压辅助控制开关5,高压辅助开关1的输入端接输入电压,其输出端接高压电源电压监控器3的输入端,高压电源电压监控器3的输出端接延时逻辑控制器4的输入端,延时逻辑控制器4的输出端分别与高压辅助控制开关5、输出电压控制器6的输入端连接。
所述各电路由通用电路或器件实现。
工作原理:在操作辅助开关1使电能节省器投入运行的状态下,由高压电源电压监控器3和延时逻辑控制器4负责监视电源输入端电压的情况,当输入电压Ui的值低于一个预先在高压电源电压监控器3中设定的电压值时,由延时逻辑控制器4向高压电源电压监控器3给出一个信号电压,用以切断延时逻辑控制器4对输出电压控制器6所给出的降压命令,进而使电压线圈11中与零线相连的一端断开,改与电流线圈12的输出端成短路连接,迫使高压电抗器的磁路发生过饱和现象,导致电流线圈12两端的电压趋于零值,这种状态就相当于在电路中没有接入本电能节省器时的情形一样,供电线路的电压电流未经改变就原样输出了。当输入电压Ui的值高于一个预先在高压电源电压监控器3中设定的电压值,并且同时也高于延时逻辑控制器4中设定的另一个更高的电压值时,由延时逻辑控制器4向高压辅助控制开关5发出一个预执行命令,在输出电压控制器6中将产生一个申请信号并与延时逻辑控制器4的批准信号进行交换通信,经过延时逻辑控制器4的批准电路和延时电路以及决策电路的逻辑分析后,由延时逻辑控制器4经过一定时间的延时及稳定性判定之后,向输出电压控制器6发出最后决策命令,输出电压控制器6将执行对高压电抗器2在供电电路中的具体连接方法,并且锁定电路,完成对于高压电气线路电气参数的调整作用,达到使连接在本电能节省器之后的供电电路中的高压用电器具在能够正常工作的前提下节能、环保的目的。
如图3、图4所示,高压电抗器2的节约电能的基本作用原理是:第一,当配电线路的电源电压具有一定量的剩余电压时,在不影响高压用电器具正常使用的前提下,通过电压线圈11在电流线圈12中感应一个与输入电压方向相反的电压,以使输出电压被减少一个相对稳定的值,达到减少高压用电器具所使用的有功功率、节约电能消耗的目的。本实用新型的提出,是采用一种能够自动监视配电线路电压,及时、有效地删除过剩电压的技术手段,获得节约电能、减少环境污染的效果。如图4所示,由于本高压电抗器的电压线圈11的存在,使电流线圈12中被感应了一个相对固定的电压ΔU,这个电压ΔU的绝对值的大小是由电压线圈11的抽头位置所预先设置决定的,这个电压ΔU的方向在回路中与输入电压Ui的方向是相反的,亦即U0=Ui-ΔU,由输出电压控制器6的控制电路根据需要来决定具体接入的端子,因此与没有接入本高压电抗器相比,原来接入负载Z上的电压值就被减去了一个电压值ΔU,从而减少了电路中负载Z所消耗的能量,在高压用电负载Z能够正常工作的前提下,将其电源中所过剩供给的那部分电压予以删除,这不但能够节省电能,而且还可以大幅度延长高压用电器具的安全使用寿命。第二,当将本高压电抗器的输入端子接到交流电源Ui上时,不论是用于三相或单相电力线路配电网中,每个线包组合中(每相)的电流线圈12中,有流入负载的电流IL,包括一个由该线包组合中的电压线圈11所感应的电流i(滞后于输入电压Ui90°)和输入电流Ii,,由于采用了这种联接方式,电压线圈11中的感生电动势Uo(包括电流线圈12中的反向增量电压ΔU)与输入电压Ui的方向是相反的(即ΔU滞后于Ui180°),ΔU在电流线圈12中所提供给线路中的电流Δi的方向始终与输入电压Ui相比滞后了270°,即Δi超前Ui90°,因此产生了对于供电电网的无功补偿作用,提高了供电线路的功率因数,降低了供电线路的损耗,节约了电能。第三,在电源与负载Z之间接入本高压电抗器之后,负载Z中的电流IL显然是一种已经被本高压电抗器过滤过的电流,即电流线圈12已经将来自电源的尖峰电流抑制到一个较低的水平,使其克服了由高次谐波或浪涌电压引起的负载电流高能量的震荡,减少了因此而造成的电能的浪费,同时对于供电电网和周围的空间的环境都起到了一种清洁作用。第四,如图3所示,由于本高压电抗器中电压线圈11的存在,它使得用于三相电源的情况下,当三相电源不平衡时,每组电压线圈11原来在电流线圈12中所感应的相对固定的电压的大小发生变化,电压相对较高的那一相的电压在其电流线圈12中的感应电压也相对较高,即在输出电压中被减去的电压值也相对较大,因此形成了使原来不平衡的三相电源在输出到负载侧的电路中趋于平衡的作用;另一方面,由于三相电压的三个线圈绕组都分别处在同一个变压器的三个铁芯上,在正常情况下,这三个铁心中的磁通向量之和始终为零,当某相的电压升高时,对应于该相的电压线圈11中的磁通量的模长也会增加,造成三相磁通向量的不平衡,此时在同一个磁路中的铁芯上的另外两相电压线圈11中的磁通量就会自动地增加,以维持磁路的平衡,这就使得另外两相电压线圈11中的自感电动势也自动地增加,从而维持了三相电源电压的相互间的平衡关系。这两个方面对于配电电网来说是极其有用的特点,它可以使供电的质量有所提高,对供电的安全提供了一定份量的保障,间接地起到了节约电能的作用。
下面结合图4进一步说明本实用新型技术方案的应用原理:
在图4中,假设高压用电器具Z是一个呈现感性的负载,它的线路原来的功率因数为cosφ1,当在电源Ui与高压用电器具Z之间接入本电能节省器的特殊的高压电抗器2时,在高压电抗器2的电流线圈12中,除了流入负载Z的电流IL以外,还有一个由电压线圈11所感应的电流Δi存在着,由于这一种同名端联接的方式,使Δi的方向始终与输入电压Ui相比滞后270°,即Δi超前Ui90°,因此产生了对于负载Z的线路的无功补偿作用的结果。另外,由于高压电抗器2的电压线圈11的存在,使其本身的电感量所形成的感抗与负载的感抗部分相并联,减少了电路中总的感抗值,最终,使负载Z的供电线路的功率因数变成为cosφ21>φ2),提高了线路的功率因数。由于高压电抗器2的电压线圈11的存在,使其两端的输出电压Uo在电流线圈12中被感应了一个相对固定的电压ΔU,这个电压ΔU的绝对值的大小是由电压线圈11的抽头位置所预先设置决定的,这个电压ΔU的方向在回路中与输入电压Ui的方向是相反的,亦即U0=Ui-ΔU,由输出电压控制器6的控制电路根据需要来决定具体接入的端子,因此与没有接入本高压电抗器相比,原来接入负载Z上的电压值就被减去了一个电压值ΔU,从而减少了电路中负载Z所消耗的能量,在用电负载Z能够正常工作的前提下,将其电源中所过剩供给的那部分电压予以删除,通常情况下,输出电压控制器6动作的最终结果,将使得ΔU的值与那部分过剩供给的电压非常接近,这不但能够节省电能,而且还可以大幅度延长高压用电器具的安全使用寿命;在电源与负载Z之间接入本高压电抗器之后,负载Z中的电流IL显然是一种已经被本高压电抗器过滤过的电流,即电流线圈12已经将来自电源的尖峰电流抑制到一个较低的水平,使其克服了由高次谐波或浪涌电压引起的负载电流高能量的震荡,减少了因此而造成的电能的浪费,同时对于配电电网和周围的空间的环境都起到了一种清洁作用,保护了负载Z免受高能震荡电压的侵害;由于本高压电抗器中电压线圈11的存在,它使得当本节电器用于三相电源的情况下,当三相电源不平衡时,每组电压线圈11原来在电流线圈12中所感应的相对固定的电压的大小发生变化,电压相对较高的那相电压在其电流线圈12中的感应电压也相对较高,即在输出电压中被减去的电压值也相对较大,因此形成了使原来不平衡的三相电源在输出到负载侧的电路中趋于平衡的作用;因此形成了使原来不平衡的三相电源在输出到负载侧的电路中趋于平衡的作用;另一方面,由于三相电压的三个线圈绕组都分别处在同一个变压器的三个铁芯上,在正常情况下,这三个铁心中的磁通向量之和始终为零,当某相的电压升高时,对应于该相的电压线圈11中的磁通量的模长也会增加,造成三相磁通向量的不平衡,此时在同一个磁路中的铁芯上的另外两相电压线圈11中的磁通量就会自动地增加,以维持磁路的平衡,这就使得另外两相电压线圈11中的自感电动势也自动地增加,从而维持了三相电源电压的相互间的平衡关系。这两个方面对于配电电网来说是极其有用的特点,它可以使供电的质量有所提高,对供电的安全提供了一定份量的保障,间接地起到了节约电能的作用。

Claims (3)

1、一种适合于高压用电器具的电能节省装置,包括控制电路、可调高压电抗器、输出电压控制,其特征在于控制电路的输入端接输入电压,输出端分别与输出电压控制器的输入端连接,输出电压控制器的输出端与可调高压电抗器连接。
2、根据权利要求1所述的一种适合于高压用电器具的电能节省装置,其特征在于可调高压电抗器包括电压线圈、电流线圈,电压线圈上设有多个抽头,与输出电压控制器的一个接线端连接,从电压线圈与电流线圈的连接节点引出导线,与输出电压控制器的另一个接线端连接,电流线圈的输出端外接负载。
3、根据权利要求1所述的一种适合于高压用电器具的电能节省装置,其特征在于控制电路包括高压辅助开关、高压电源电压监控器、延时逻辑控制器、高压辅助控制开关,高压辅助开关的输入端接输入电压,其输出端接高压电源电压监控器的输入端,高压电源电压监控器的输出端接延时逻辑控制器的输入端,延时逻辑控制器的输出端分别与高压辅助控制开关、输出电压控制器的输入端连接。
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