TWI558050B - Ferromagnetic resonance suppression device - Google Patents

Description

鐵磁共振抑制裝置

本發明是有關於一種裝置，特別是指一種為抑制鐵磁共振現象之鐵磁共振抑制裝置。

「電力」為人類的生活帶來進步與便利，而從一發電廠至多個用戶端的電力裝置包含複數變壓器、複數電力線，及複數開關，該等變壓器將極高電壓轉換成一般電壓以供該等用戶使用，另一作用亦可降低電壓後偵測，而不致產生危險性，該等電力線分別電連接該發電廠、該等比壓器，及該等用戶端之間以傳送電力，該等開關分別設置於該等電力線之間，用於方便控制該等電力線通電或斷電。

而每一開關可能分別並聯一極間電容，該極間電容的電容值可能各有不同，其目的係為均壓和改善開(on)/關(off)特性之功能，然而，當某些開關狀態改變時，分別與該等開關並聯的該等極間電容，可能導致與該等開關電連接的該等電力線、該等比壓器發生鐵磁共振。當鐵磁共振發生時，該比壓器的溫度會上升、機械振動的頻率較正常時可大數十倍以上，使該比壓器的機械發熱、產生 噪音、熱電流拉高而無法受控，且也導致該比壓器偵測電壓因異常頻率之金屬振動及熱脫走現象，導致該比壓器偵測電壓功能異常，進而偵測錯誤的電壓，並使其他電力設備或表計因錯誤電壓而產生誤動作。因此，該電力裝置的部份線路因某些開關狀態改變時產生的鐵磁共振現象，是目前急需解決的問題。

因此，本發明之目的，即在提供一種適用於一電力裝置，且當該電力裝置發生鐵磁共振時，能抑制鐵磁共振現象發生的鐵磁共振抑制裝置。

於是，本發明鐵磁共振抑制裝置，適用於抑制一電力裝置發生的鐵磁共振現象，且該電力裝置包含至少三相開關模組，及一電連接該三相開關模組的比壓器，每一相開關模組包括多個開關，該鐵磁共振抑制裝置包含一控制模組、一阻抗模組，及一切換模組。

該控制模組具有一邏輯設定，用以檢知該等開關的狀態是否相同於該邏輯設定，並據以產生一連動訊號。

該阻抗模組提供一阻值。

該切換模組電連接於該比壓器及該阻抗模組之間，並受該控制模組的該連動訊號連動而讓該比壓器與該阻抗模組之間切換於導通及不導通其中之一。

較佳地，當該控制模組檢知該等開關的狀態與該邏輯設定相同，該切換模組受該連動訊號連動而切換為 導通，而使該比壓器與該阻抗模組之間導通。

較佳地，該控制模組包括一邏輯判斷單元，及一計時單元。

該邏輯判斷單元用以檢知該等開關的狀態，並具有該邏輯設定，且根據該等開關的狀態和該邏輯設定產生一電流。

該計時單元電連接該邏輯判斷單元以檢知來自該邏輯判斷單元的該電流，並根據該電流產生該連動訊號，以連動該切換模組切換於導通及不導通其中之一。

較佳地，該電流包括一第一電流和一第二電流，且該計時單元具有一計時連動器、一啟斷開關，及一電磁線圈。

該計時連動器電連接該邏輯判斷單元以接收該第一電流，並具有一預設時間，當接收到該第一電流時，該計時連動器開始計時。

該啟斷開關電連接該邏輯判斷單元和該計時連動器以接收該第二電流，且為導通狀態，當該計時連動器計時的時間等於該預設時間，該計時連動器產生一啟斷訊號連動該啟斷開關為不導通狀態。

該電磁線圈電連接該啟斷開關以接收該第二電流，且根據檢知該第二電流產生該連動訊號以連動該切換模組。

較佳地，當該等開關的狀態相同於該邏輯設定時，該電磁線圈接收該第二電流並產生的該連動訊號連動 該切換模組導通。

較佳地，該電力裝置之該等開關的狀態表示該等開關分別為導通及不導通之其中一者的狀態。

較佳地，該切換模組包括至少一次電磁開關，該次電磁開關電連接於該比壓器及該阻抗模組之間，並受該控制模組連動而切換於導通及不導通之其中一者。

較佳地，該阻抗模組包括至少一被動元件，該被動元件可擇自電阻、電容、電感等其中之一或任何組合。

較佳地，該鐵磁共振抑制裝置還包含一電連接於該比壓器及該切換模組之間的保護模組，該保護模組用以保護該切換模組及該阻抗模組不會因該比壓器產生的過電流而損壞。

本發明之功效在於：藉由該控制模組判斷該等開關的狀態是否相同於該邏輯設定，並藉由該切換模組使該阻抗模組電性連接於該比壓器，則該電力裝置發生鐵磁共振的頻率偏離原來的頻率，以抑制該電力裝置發生鐵磁共振。

1‧‧‧電力裝置

10‧‧‧開關模組

BUS‧‧‧匯流排

CB‧‧‧主開關

DS1‧‧‧第一段開關

DS2‧‧‧第二段開關

C‧‧‧極間電容

PT‧‧‧比壓器

17‧‧‧一次側

171‧‧‧第一繞組

172‧‧‧第二繞組

173‧‧‧第三繞組

18‧‧‧二次側

181‧‧‧第四繞組

182‧‧‧第五繞組

183‧‧‧第六繞組

2‧‧‧控制模組

21‧‧‧邏輯判斷單元

22‧‧‧計時單元

221‧‧‧計時連動器

222‧‧‧啟斷開關

225‧‧‧電磁線圈

3‧‧‧保護模組

31‧‧‧保險絲

4‧‧‧切換模組

41‧‧‧次電磁開關

5‧‧‧阻抗模組

51‧‧‧被動元件

6‧‧‧示波器

7‧‧‧鐵磁共振抑制裝置

I‧‧‧電流

I1‧‧‧第一電流

I2‧‧‧第二電流

P‧‧‧第一偏壓

N‧‧‧第二偏壓

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一方塊圖，說明本發明鐵磁共振抑制裝置之一實施例；圖2是一電路圖，說明本發明鐵磁共振抑制裝置之該 實施例的一電力裝置和一示波器；圖3是一電路圖，說明本發明鐵磁共振抑制裝置之該實施例的該電力裝置與一鐵磁共振抑制裝置；及圖4是一波形圖，說明鐵磁共振抑制裝置之該實施例抑制鐵磁共振的實驗。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1和圖2，本發明鐵磁共振抑制裝置7之一實施例，適用於抑制一電力裝置1發生的鐵磁共振現象。

該電力裝置1包含至少三相開關模組10，及一電連接該三相開關模組10的比壓器PT，每一相開關模組10包括一主開關CB、一第一段開關DS1、一第二段開關DS2，及一極間電容C，在本實施例中，為方便說明僅以其中一相開關模組10為例，另二相開關模組10以此類推，在此不再贅述。

該主開關CB具有一第一端，及一第二端，當該主開關CB導通時，該主開關CB的第一端連接其所對應的第二端。該第一段開關DS1具有一電連接一匯流排BUS的第一端，及一電連接該主開關CB的第一端的第二端，當該第一段開關DS1導通時，該第一段開關DS1的第一端連接其所對應的第二端。該第二段開關DS2具有一電連接該主開關CB的第二端的第一端，及一第二端，當該第二 段開關DS2導通時，該第二段開關DS2的第一端連接其所對應的第二端。該極間電容C分別並接於該主開關CB的第一端及第二端之間。

該比壓器PT電連接該三相開關模組10，且包括一一次側17，及一二次側18。該一次側17具有一第一繞組171、一第二繞組172，及一第三繞組173。該第一繞組171、該第二繞組172和該第三繞組173分別具有一電連接該匯流排BUS的第一端，及一接地的第二端。該二次側18具有一第四繞組181、一第五繞組182，及一第六繞組183。該第四繞組181、該第五繞組182和該第六繞組183分別具有一第一端、一電連接一示波器6的第二端，及一接地的第三端。

參閱圖3，該鐵磁共振抑制裝置7電連接該電力裝置1，且包含一控制模組2、一保護模組3、一切換模組4，及一阻抗模組5。

該控制模組2接收一第一偏壓P，並具有一邏輯設定，且藉由電磁力的方式檢知該主開關CB、該第一和該第二段開關DS1、DS2的狀態是否相同於該邏輯設定，並據以產生一連動訊號，其中，該連動訊號為電磁力。該控制模組2包括一邏輯判斷單元21，及一計時單元22。

該邏輯判斷單元21用以檢知該主開關CB、該第一和該第二段開關DS1、DS2的狀態，並具有該邏輯設定，且根據該邏輯設定和該主開關CB、該第一和該第二段開關DS1、DS2的狀態產生一電流I。該邏輯設定是由三個 繼電器所定義而成，並根據一觀察人員觀察該電力裝置1發生鐵磁共振時該主開關CB、該第一和該第二段開關DS1、DS2的狀態來預先設定，其中，該主開關CB、該第一和該第二段開關DS1、DS2的狀態表示該主開關CB、該第一和該第二段開關DS1、DS2分別為導通及不導通之其中一者的狀態。

該計時單元22電連接該邏輯判斷單元21以檢知該電流I，並根據該電流I產生該連動訊號，以連動該切換模組4切換於導通及不導通其中之一，其中，該電流I包括一第一電流I1和一第二電流I2。該計時單元22具有一計時連動器、221、一啟斷開關222、及一電磁線圈225。

該計時連動器221接收一第二偏壓N，並電連接該邏輯判斷單元21以接收該第一電流I1，並具有一預設時間，當接收到該第一電流I1時，該計時連動器221開始計時。

該啟斷開關222電連接該邏輯判斷單元21和該電磁線圈225之間以接收該第二電流I2，且為導通狀態，當該計時連動器221計時的時間等於該預設時間，該計時連動器221產生一啟斷訊號連動該啟斷開關222為不導通狀態，其中，該啟斷訊號為電磁力。

該電磁線圈225接收該第二偏壓N，並電連接該啟斷開關222以接收該第二電流I2，且根據檢知該第二電流I2產生該連動訊號以連動該切換模組4。

該保護模組3電連接於該比壓器PT及該切換模組4之間，用以保護該切換模組4及該阻抗模組5不會因該比壓器PT的二次側18產生的過電流而損壞。該保護模組3包括複數個保險絲31，由於該比壓器PT的二次側18可產生一三相(R相、T相、S相)交流電源，因此在此以三個保險絲31作說明，該等保險絲31分別電連接該第四繞組181的第一端、該第五繞組182的第一端和該第六繞組183的第一端，且於本實施例中該等保險絲31的一容許電流為4A，但不以此為限，可依實際設計而變換。

該切換模組4電連接於該比壓器PT及該阻抗模組5之間，並受該控制模組2的該連動訊號連動而讓該比壓器PT與該阻抗模組5之間切換於導通及不導通其中之一。該切換模組4包括三個次電磁開關41，每一次電磁開關41具有一電連接所對應的該保險絲31的第一端，及一電連接該阻抗模組5的第二端。

該阻抗模組5包括三個被動元件51，每一被動元件51具有一電連接所對應的該次電磁開關41的第一端，及一接地的第二端，且該三個被動元件51分別以阻抗值為50歐姆的可變電阻來做說明，但不以此為限，該被動元件亦可擇自電容、電感等其中之一或任何組合。

為方便說明，在本實施例中，定義該操作人員觀察出該鐵磁共振發生時該主開關CB為不導通，而該第一和第二段開關DS1、DS2為導通，因此該操作人員將受該主開關CB對應連動的該繼電器設定為B接點繼電器，而 將該第一和第二段開關DS1、DS2對應連動的該繼電器設定為A接點繼電器，以致當該電力裝置1發生鐵磁共振時第一段開關DS1、該主開關CB、和該第二段開關DS2的狀態能與該邏輯判斷單元21的該邏輯設定相同。

在此更進一步的加以說明，當該電力裝置1發生鐵磁共振現象時，該邏輯判斷單元21檢知該第一段開關DS1、該主開關CB、和該第二段開關DS2的狀態和該邏輯設定相同時，該邏輯判斷單元21即產生該電流I以供該計時連動器221和該啟斷開關222接收。

該計時連動器221接收到該第一電流I1時即開始啟動計時，同時，該啟斷開關222處於導通狀態以使該第二電流I2而供該電磁線圈225接收，該電磁線圈225接收到該第二電流I2時即產生該連動訊號以連動該等次開關41導通，以致該保護模組3和該阻抗模組5之間導通，而使得該電力裝置1發生鐵磁共振的頻率偏離該三相交流電源原來的頻率，藉此抑制該電力裝置1的鐵磁共振現象。

直至該計時連動器221計時的時間等於該預設時間，該計時連動器221則產生該啟斷訊號連動該啟斷開關222切換為不導通，此時該電磁線圈225因為無法接收到該第二電流I2以致不再產生該連動訊號而消磁，因此該等次開關41即被切換為不導通，使得該保護模組3和該阻抗模組5之間不導通，因而不會消耗該三相交流電源的能量。

另外，需補充說明的是，本實施例的該三相交 流電源的頻率為60Hz，因此若流經該等保險絲31的電流大於4A時，該等保險絲31會自我熔斷以致該比壓器PT和該切換模組4之間不導通，所以該三相交流電源的電流不會流到該切換模組4的該等次電磁開關41和該等被動元件51，進而避免從該三相交流電源流過來的電流燒壞該等次電磁開關41和該等被動元件51。

同時參閱圖4，藉由電連接於該第四繞組181的第二端、該第五繞組182的第二端和該第六繞組183的第二端的該示波器6可觀察出該鐵磁共振抑制裝置7抑制鐵磁共振的效果，一般來說，當該第四繞組181的第二端、該第五繞組182的第二端和該第六繞組183的第二端的電壓大於66.4伏特時，則表示該電力裝置1已產生鐵磁共振，因此，由圖4的波形趨勢圖觀察出一開始(11時49分56秒至11時49分58秒)該第四繞組181的第二端、該第五繞組182的第二端，及該第六繞組183的第二端的電壓高達94~96伏特，所以很明顯地知道此時的該電力裝置1產生鐵磁共振，但自該11時49分58秒經過0.977秒後，可發現該第四繞組181的第二端、該第五繞組182的第二端，及該第六繞組183的第二端的電壓下降到46~48伏特且維持穩態。因此，可清楚地得知該鐵磁共振抑制裝置7確實可抑制該電力裝置1發生的鐵磁共振現象。

綜上所述，本發明鐵磁共振抑制裝置7藉由檢知該電力裝置1發生鐵磁共振的狀態時，則該電磁線圈222的該連動訊號即連動該切換模組4切換為導通而使該 阻抗模組5與該電力裝置1電連接，以致該電力裝置1發生鐵磁共振的頻率值偏離該三相交流電源的頻率，達到抑制鐵磁共振的功效；然而，當該計時連動器221計時的時間等於該預設時間，則該電磁線圈225即消磁而不再產生該連動訊號，以致該切換模組4切換為不導通，該阻抗模組5則不再電連接該電力裝置1，因而不會消耗該三相交流電源的能量。此外，該保護模組3可保護該切換模組4及該阻抗模組5不會因該電力裝置1的過電流而損壞，使得該鐵磁共振抑制裝置7還具有能承受過電流的優點。該鐵磁共振抑制裝置7組成的元件簡單，具有成本低廉、維修便利、組裝方便、擴充容易等優點，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧電力裝置

2‧‧‧控制模組

21‧‧‧邏輯判斷單元

22‧‧‧計時單元

3‧‧‧保護模組

4‧‧‧切換模組

5‧‧‧阻抗模組

6‧‧‧示波器

7‧‧‧鐵磁共振抑制裝置

Claims (9)

1. 一種鐵磁共振抑制裝置，適用於抑制一電力裝置發生的鐵磁共振現象，且該電力裝置包含至少三相開關模組，及一電連接該三相開關模組的比壓器，每一相開關模組包括多個開關，該鐵磁共振抑制裝置包含：一控制模組，具有一邏輯設定，用以檢知該等開關的狀態是否相同於該邏輯設定，並據以產生一連動訊號；一阻抗模組，提供一阻值；及一切換模組，電連接於該比壓器及該阻抗模組之間，並受該控制模組的該連動訊號連動而讓該比壓器與該阻抗模組之間切換於導通及不導通其中之一。
2. 如請求項1所述的鐵磁共振抑制裝置，其中，當該控制模組檢知該等開關的狀態與該邏輯設定相同，該切換模組受該連動訊號連動而連動切換為導通，而使該比壓器與該阻抗模組之間導通。
3. 如請求項2所述的鐵磁共振抑制裝置，其中，該控制模組包括：一邏輯判斷單元，用以檢知該等開關的狀態，並具有該邏輯設定，且根據該邏輯設定和該開關的狀態產生一電流；及一計時單元，電連接該邏輯判斷單元以檢知該電流，並根據該電流產生該連動訊號，以連動該切換模組切換於導通及不導通其中之一。
4. 如請求項3所述的鐵磁共振抑制裝置，其中，該電流包括一第一電流和一第二電流，且該計時單元具有：一計時連動器，電連接該邏輯判斷單元以接收該第一電流，並具有一預設時間，當接收到該第一電流時，該計時連動器開始計時；一啟斷開關，電連接該邏輯判斷單元和該計時連動器以接收該第二電流，且為導通狀態，當該計時連動器計時的時間等於該預設時間，該計時連動器產生一啟斷訊號連動該啟斷開關為不導通狀態；及一電磁線圈，電連接該啟斷開關以接收該第二電流，且根據檢知該第二電流產生該連動訊號以連動該切換模組。
5. 如請求項4所述的鐵磁共振抑制裝置，其中，當該等開關的狀態相同於該邏輯設定時，該電磁線圈接收該第二電流並產生該連動訊號連動該切換模組導通。
6. 如請求項1所述的鐵磁共振抑制裝置，其中，該電力裝置之該等開關的狀態表示該等開關分別為導通及不導通之其中一者的狀態。
7. 如請求項1所述的鐵磁共振抑制裝置，其中，該切換模組包括至少一次電磁開關，該次電磁開關電連接於該比壓器及該阻抗模組之間，並受該控制模組連動而切換於導通及不導通之其中一者。
8. 如請求項1所述的鐵磁共振抑制裝置，其中，該阻抗模組包括至少一被動元件，該被動元件可擇自電阻、電 容、電感等其中之一或任何組合。
9. 如請求項1所述的鐵磁共振抑制裝置，還包含一電連接於該比壓器及該切換模組之間的保護模組，該保護模組用以保護該切換模組及該阻抗模組不會因該比壓器產生的過電流而損壞。