移線自耦穩壓節電器的製作方法
2023-07-24 12:32:56
專利名稱：移線自耦穩壓節電器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於路燈照明配電箱內的自耦接觸調壓器，特別是一種移線自耦穩壓節電器。
背景技術：
目前，在我國的各個大城市、中等城市，特別是小城市用電、節電是一個一直圍繞的大問題。特別是伴隨生活水平的提高，人們渴望有一個舒適、安全的活動環境公共場所的亮化工程便是其中一部分。照明燈具的大量增加，必然使能源消耗增加，經營照明的管理者的成本將大幅度提高。根據目前國內外照明節能產品現狀欲同時達到既節能效率高，又提高燈具的使用壽命，且能保證控制照明的長期運行可靠，穩定的自動調壓控制路燈是人們一直努力解決的問題。
為此，目前一些大中城市開始使用一些智能節電配電櫃來控制照明燈具，以達到節能和延長燈具使用壽命的目的。這種智能節電配電櫃的工作過程是首先自動輸出一個合理的穩壓電壓——第一節節電電壓209V，這個電壓可調，來軟啟動照明燈具，這樣就可減少約40％的燈具啟動浪湧；正常運行後至晚上12點以前，燈具就一直在這一節節電電壓下運行，這樣既不影響照明效果，又能節約電能和延長燈具使用壽命，完全符合「綠色照明」的要求。當深夜時，電壓不斷升高，而照度要求發而降低，於是節能配電櫃按設定的程序，自動輸出另一個適合照明的穩壓電壓——節電電壓195V(可調)，以達到更大的節能效果，之後，在黎明前某一設定時刻，可再將電壓升至第一節節電電壓，並在指定的時間關燈。採用上述智能照明節能配電櫃後，一般節電效果可達20％-30％。
但是目前智能節電配電櫃所使用的大容量穩壓電源都是由調壓環節，控制電路，補償環節等三部分組成，其中自耦補償環節都採用主迴路電流進過碳刷輸出，通過調壓環節來改變初級的電壓幅值和極性，使其次級輸出一自耦補償電壓，達到穩定輸出的目的。此種結構形式的自耦穩壓電源不足之處是總電流進過碳刷，材料消耗多、散熱性差、效率低下。
還有就是在目前的智能節電配電櫃所使用的接觸器和調壓器，其主要包括鐵芯、繞組和碳刷。且其繞組一般都採用單根高強度漆包線繞制而成的。這種採用單根高強度漆包線繞制的繞組線圈，會在繞組的匝與匝之間產生一個電壓差(俗稱線壓差)。由於這個線壓差的存在，碳刷在變壓或行走時會產生匝間電壓差，發生大電流。當接上負載後，這類繞組線圈與碳刷就容易發熱，影響繞組線圈和碳刷的正常工作，因此其容量將受到限制，無法將這類接觸調壓器和補償變壓器應用在大功率負載的調壓上面，同時也縮短了此類接觸調壓器和變壓器的使用壽命。另外，由於存在線壓差，造成損耗增加，電能利用率降低，節電效果不明顯。
發明內容
本發明的目的在於避免上述現有技術中的不足之處而提供一種大容量、無線壓差的移線自耦穩壓節電器。
本發明的目的可以通過以下技術措施來實現移線自耦穩壓節電器，包括一自耦式接觸調壓器、一圓形自耦變壓器和一與所述自耦式接觸調壓器串聯的穩壓補償器，其特徵在於所述自耦式接觸調壓器包括鐵芯、調壓碳刷、調壓碳刷驅動機構、變壓初級繞組、變壓次級繞組和調壓繞組；所述的圓形自耦變壓器包括鐵芯、變壓初級繞組和變壓次級繞組；所述穩壓補償器包括鐵芯、補償碳刷、補償碳刷驅動機構、變壓器初級繞組、變壓器次級繞組和補償繞組；所述自耦式接觸調壓器的變壓初級繞組和變壓次級繞組成螺旋相反方向繞在自耦式接觸調壓器鐵芯的一個芯柱上，變壓初級繞組的一端抽頭A接市電的火線，另一端抽頭B與變壓次級繞組的一端抽頭B1並聯，變壓次級繞組的另一端抽頭A1接調壓繞組的一端抽頭A2，調壓繞組的另一端抽頭B2接輸出火線，調壓繞組繞制在鐵芯的另一芯柱上，調壓碳刷在調壓碳刷驅動機構的驅動下可在調壓繞組上滑動，其輸出端構成調壓繞組的一個輸出端A2a接輸出火線；所述的圓形自耦變壓器的變壓器初級繞組的兩端抽頭A6和B6接市電，抽頭B6與變壓器次級繞組的一端抽頭B7並聯，變壓器次級繞組的另一端抽頭A7接市電的零線；所述穩壓補償器的變壓器初級繞組和變壓器次級繞組以及補償繞組繞制在鐵芯的芯柱上，其變壓器初級繞組的兩端抽頭A3和B3接市電，變壓器次級繞組接的一端抽頭A4接補償碳刷，另一端抽頭B4接補償繞組的中間抽頭，補償繞組的一端抽頭A5接市電的火線，另一端抽頭B5接輸出零線，補償碳刷在補償碳刷驅動機構的驅動下可在補償繞組上滑動。
所述自耦式接觸調壓器的調壓繞組、穩壓補償器的變壓器次級繞組和補償繞組均採用三根高強度漆包線並行繞制而成，在調壓繞組的每一根高強度漆包線上串接一匝電抗器進行移相，在穩壓補償器的補償繞組的每一根高強度漆包線的兩端分別串接一匝電抗器進行移相。
所述一匝電抗器可以是市售的或者利用自身鐵芯做一匝電抗器。
所述自耦式接觸調壓器的鐵芯可以為柱狀鐵芯或E型鐵芯或者是視窗型鐵芯或環型鐵芯，每一鐵芯的徑向截面可以為圓形或多邊形。多邊型可以為矩形或三角形。
所述圓形自耦變壓器的鐵芯可以為柱狀鐵芯或E型鐵芯或者是視窗型鐵芯或環型鐵芯，每一鐵芯的徑向截面可以為圓形或多邊形。多邊型可以為矩形或三角形。
所述穩壓補償器的鐵芯可以為柱狀鐵芯或E型鐵芯或者是視窗型鐵芯或環型鐵芯，每一鐵芯的徑向截面可以為圓形或多邊形。多邊型可以為矩形或三角形。
由於採用了如上的設計方案，本發明的移線自耦穩壓節電器中的自耦式接觸調壓器中的調壓碳刷在調壓繞組上移動時，如自耦式接觸調壓器中的變壓初級繞組為30匝，變壓次級繞組為190匝，調壓繞組為220匝，可以形成190V～205V的輸出。
如當調壓碳刷運行到調壓繞組的一端抽頭A2時，調壓碳刷輸出端A2a與調壓繞組的另一端抽頭B2之間形成220V的輸出電壓，而當調壓碳刷運行到調壓繞組的另一端抽頭B2時，調壓碳刷輸出端A2a與調壓繞組的另一端抽頭B2之間形成205V電壓輸出。一般來說，對於用在智能節電配電柜上，調壓碳刷輸出端A2a與調壓繞組的另一端抽頭B2之間可以實現照明用的190V～205V的可調穩定補償電壓輸出。
中間串聯降壓為20V的圓形自耦變壓器，並聯繞20匝。串聯繞200匝，設定工作時間，零相設定開閉。
目前中國的電壓普遍偏高，如果將電壓穩定的下降6％，節電率可達15％，本發明的移線自耦穩壓節電器中的圓形自耦變壓器採用由薄鐵皮圍成的圓形作為鐵芯，再用高強度漆包線並行繞制而成，可以消除磁漏，圓形自耦變壓器中的變壓器初級繞組為20匝，變壓器次級繞組為200匝，這樣可以將市電電壓穩定的下降6％以上，節電率可達15％以上，可以更好地節約能源。
本發明的移線自耦穩壓節電器中的穩壓補償器的補償繞組可以對輸出電壓進行7％的補償，即在±15V內進行補償。當補償碳刷移至補償繞組的中點時，補償電壓為0V；當補償碳刷移至補償繞組的一端抽頭A5時，補償電壓為+15V，補償碳刷移至補償繞組的一端抽頭B5時，補償電壓為-15V。
當輸出的電壓U2因市電電壓的變化而變化ΔU時，經與標準電壓比較，產生控制信號，經信號處理電路對信號處理後，產生一控制信號控制補償碳刷驅動機構，補償碳刷驅動機構帶動補償碳刷在穩壓補償器中的補償繞組的中點的接觸部分移動到一個合適位置，輸出相應幅值和相應的電壓-ΔU加於調壓繞組的輸出上，使補償繞組輸出的-ΔU疊加於輸出電壓上，則新的輸出電壓為U2＝(U2+ΔU)+(-ΔU)＝U2，則新的輸出電壓穩定不變，達到穩定輸出電源的目的。
本發明的的移線自耦穩壓節電器中的自耦式接觸調壓器中的調壓繞組和穩壓補償器中的補償繞組採用三根高強度漆包線並行繞制，並在在調壓繞組的每一根高強度漆包線上串接一匝電抗器進行移相，在穩壓補償器的補償繞組的每一根高強度漆包線的兩端分別串接一匝電抗器進行移相。通過對相鄰兩高強度漆包線上的電壓波形進行移相，使得繞組匝與匝之間不存在線壓差，這樣各個繞組與碳刷就不會發熱，從而可以使上述的移線自耦穩壓節電器能夠接上大功率的負載，並且能穩定地工作。如用於城市路燈照明控制的智能節電配電櫃中，由於匝與匝之間沒有了線壓差，達到了更加節電的目的。
本發明用於城市路燈照明控制的智能節電配電櫃中，可以提高一臺智能節電配電櫃控制路燈的數量，節約了投資。採用了穩壓補償方式進行電壓輸出，提高了路燈的使用壽命，本發明的移線自耦穩壓節電器可以用在所有阻性與感性線路上的穩壓節電。
下面結合附圖和具體實施方式
來詳細地描述本發明。
圖1為本發明提供的移線自耦穩壓節電器的電原理示意圖。
圖2為本發明提供的移線自耦穩壓節電器應用於智能照明節能配電櫃的節電效果圖。
具體實施例方式
參看圖1，移線自耦穩壓節電器，包括一自耦式接觸調壓器1和一穩壓補償器2。
自耦式接觸調壓器1包括鐵芯11、調壓碳刷12、調壓碳刷驅動機構、變壓初級繞組13、變壓次級繞組14和調壓繞組15。
自耦式接觸調壓器1的變壓初級繞組13和變壓次級繞組14成螺旋相反方向繞在自耦式接觸調壓器1鐵芯11的一個芯柱111上，變壓初級繞組13的一端抽頭A接市電的火線，另一端抽頭B與變壓次級繞組14的一端抽頭B1並聯，變壓次級繞組14的另一端抽頭A1接調壓繞組15的一端抽頭A2，調壓繞組15的另一端抽頭B2接調壓碳刷12，調壓碳刷12另一端接輸出零線，調壓繞組15繞制在鐵芯11的另一芯柱112上，調壓碳刷12在調壓碳刷驅動機構的驅動下可在調壓繞組15上滑動，其輸出端構成調壓繞組15的一個輸出端A2a接輸出火線。
調壓繞組15採用三根高強度漆包線151、152、153並行緊挨、均勻地繞制在鐵芯11的芯柱112上，為了使三根高強度漆包線151、152、153上的電壓波形相位不同，將兩相鄰的高強度漆包線上的線壓抵消，使匝與匝之間的線壓差為零，在高強度漆包線151、152、153與外接電路之間分別串接一匝電抗器154、155、156進行移相。
一匝電抗器154、155、156可以是直接用市場上所銷售的電抗器，也可以用利用自身鐵芯11做一匝電抗器。當用自身鐵芯11做一匝電抗器時，可以直接在鐵芯11的上或下部位開孔，三根高強度漆包線154、155、156分別在上或下端繞一圈放置在鐵芯11上或下部位的孔內，以此分別構成一個一匝電抗器154、155、156。
在三根高強度漆包線151、152、153中分別串接一個一匝電抗器154、155、156後，使得相鄰兩匝上的不存在線壓差，這樣調壓繞組15和調壓碳刷12就不會發熱，從而可以使這類的接觸式調壓器能夠接上大功率的負載，並且能穩定的工作。
鐵芯11可以為柱狀鐵芯或E型鐵芯或者是視窗型鐵芯，每一鐵芯的徑向截面可以為圓形或多邊形。多邊形可以為矩形或三角形。
鐵芯11可以為鐵芯、銅芯或磁芯都不影響變壓初級繞組13和變壓次級繞組14、調壓繞組15的正常工作。
圓形自耦變壓器3包括鐵芯31、變壓器初級繞組32和變壓器次級繞組33。
圓形自耦變壓器3的變壓器初級繞組32和變壓器次級繞組33用高強度漆包線繞制在鐵芯31的芯柱上，變壓器初級繞組32的兩端抽頭A6和B6接市電，抽頭B6與變壓器次級繞組33的一端抽頭B7並聯，變壓器次級繞組33的另一端抽頭A7接市電的零線。鐵芯31是薄鐵皮圍成圓形而成，不會產生漏磁現象。
穩壓補償器2包括主鐵芯21、補償鐵芯20、補償碳刷22、補償碳刷驅動機構、變壓器初級繞組23、變壓器次級繞組24和補償繞組25。
穩壓補償器2的變壓器初級繞組23和變壓器次級繞組24繞在主鐵芯21的芯柱上，補償繞組25繞制在補償鐵芯20的芯柱上，其變壓器初級繞組23的兩端抽頭A3和B3接市電，變壓器次級繞組24的一端抽頭A4接補償碳刷22，另一端抽頭B4接補償繞組25的中間抽頭，補償繞組25的一端抽頭A5接市電的火線，另一端抽頭B5接輸出零線，補償碳刷22在補償碳刷驅動機構的驅動下可在補償繞組25上滑動。
變壓器次級繞組24和補償繞組25分別採用三根高強度漆包線241、242、243和251、252、253並行緊挨、均勻地繞制在鐵芯21的芯柱上。
為了使補償繞組25的三根高強度漆包線251、252、253上的電壓波形相位不同，將兩相鄰的高強度漆包線上的線壓抵消，使匝與匝之間的線壓差為零，在高強度漆包線251、252、253的兩端與外接電路之間分別串接一匝電抗器254、255、256和257、258、259進行移相，一匝電抗器254、255、256和257、258、259可以是直接用市場上所銷售的電抗器，也可以用利用自身鐵芯21做一匝電抗器。當用自身鐵芯21做一匝電抗器時，可以直接在鐵芯11的上下部位開孔，三根高強度漆包線251、252、253分別在上下端繞一圈放置在鐵芯21上下部位的孔內，以此分別構成一個一匝電抗器254、255、256和257、258、259。
在三根高強度漆包線251、252、253中分別串接一個一匝電抗器254、255、256和257、258、259後，使得相鄰兩匝上的不存在線壓差，這樣補償繞組25和補償碳刷22就不會發熱，從而可以使這類的接觸式調壓器能夠接上大功率的負載，並且能穩定的工作。
主鐵芯21或補償鐵芯20可以為柱狀鐵芯或E型鐵芯或者是視窗型鐵芯，每一鐵芯的徑向截面可以為圓形或多邊形。多邊形可以為矩形或三角形。
主鐵芯21或補償鐵芯20可以為鐵芯、銅芯或磁芯都不影響變壓器初級繞組23和變壓器次級繞組23和補償繞組25的正常工作。
本發明移線自耦穩壓節電器由自耦式接觸調壓器1串聯穩壓補償器2、或者圓形自耦變壓器3串聯穩壓補償器2組成，都可以形成180V～220V設定可調穩壓補償電壓的輸出。
當然，對於本領域的一般技術人員，不花費創造性的勞動，在上述實施例的基礎上能夠作多種變化，同樣能夠實現本發明的目的。但是，上述各種變化顯然應該在本發明的權利要求書的保護範圍內。
權利要求
1.移線自耦穩壓節電器，包括一自耦式接觸調壓器、一圓形自耦變壓器和一與所述自耦式接觸調壓器串聯的穩壓補償器，其特徵在於所述自耦式接觸調壓器包括鐵芯、調壓碳刷、調壓碳刷驅動機構、變壓初級繞組、變壓次級繞組和調壓繞組；所述的圓形自耦變壓器包括鐵芯、變壓初級繞組和變壓次級繞組；所述穩壓補償器包括鐵芯、補償碳刷、補償碳刷驅動機構、變壓器初級繞組、變壓器次級繞組和補償繞組；所述自耦式接觸調壓器的變壓初級繞組和變壓次級繞組成螺旋相反方向繞在自耦式接觸調壓器鐵芯的一個芯柱上，變壓初級繞組的一端抽頭A接市電的火線，另一端抽頭B與變壓次級繞組的一端抽頭B1並聯，變壓次級繞組的另一端抽頭A1接調壓繞組的一端抽頭A2，調壓繞組的另一端抽頭B2接輸出火線，調壓繞組繞制在鐵芯的另一芯柱上，調壓碳刷在調壓碳刷驅動機構的驅動下可在調壓繞組上滑動，其輸出端構成調壓繞組的一個輸出端A2a接輸出火線；所述的圓形自耦變壓器的變壓器初級繞組的兩端抽頭A6和B6接市電，抽頭B6與變壓器次級繞組的一端抽頭B7並聯，變壓器次級繞組的另一端抽頭A7接市電的零線；所述穩壓補償器的變壓器初級繞組和變壓器次級繞組以及補償繞組繞制在鐵芯的芯柱上，其變壓器初級繞組的兩端抽頭A3和B3接市電，變壓器次級繞組接的一端抽頭A4接補償碳刷，另一端抽頭B4接補償繞組的中間抽頭，補償繞組的一端抽頭A5接市電的火線，另一端抽頭B5接輸出零線，補償碳刷在補償碳刷驅動機構的驅動下可在補償繞組上滑動。
2.如權利要求1所述的移線自耦穩壓節電器，其特徵在於所述自耦式接觸調壓器的調壓繞組、穩壓補償器的變壓器次級繞組和補償繞組均採用三根高強度漆包線並行繞制而成，在調壓繞組的每一根高強度漆包線上串接一匝電抗器進行移相，在穩壓補償器的補償繞組的每一根高強度漆包線的兩端分別串接一匝電抗器進行移相。
3.如權利要求2所述的移線自耦穩壓節電器，其特徵在於所述一匝電抗器可以是市售的或者利用自身鐵芯做一匝電抗器。
4.如權利要求1所述的移線自耦穩壓節電器，其特徵在於所述自耦式接觸調壓器的鐵芯可以為柱狀鐵芯或E型鐵芯或者是視窗型鐵芯或環型鐵芯，每一鐵芯的徑向截面可以為圓形或多邊形。多邊型可以為矩形或三角形。
5.如權利要求1所述的移線自耦穩壓節電器，其特徵在於所述圓形自耦變壓器的鐵芯可以為柱狀鐵芯或E型鐵芯或者是視窗型鐵芯或環型鐵芯，每一鐵芯的徑向截面可以為圓形或多邊形。多邊型可以為矩形或三角形。
6.如權利要求1所述的移線自耦穩壓節電器，其特徵在於所述穩壓補償器的鐵芯可以為柱狀鐵芯或E型鐵芯或者是視窗型鐵芯或環型鐵芯，每一鐵芯的徑向截面可以為圓形或多邊形。
7.如權利要求1所述的移線自耦穩壓節電器，其特徵在於自耦式接觸調壓器的尾部線圈次級繞組串聯在線圈上，碳刷上下調壓，再配上穩壓補償器，進行節點穩壓。
8.如權利要求1所述的移線自耦穩壓節電器，其特徵在於O型卷皮鐵芯，大功率圓形自耦變壓器尾部線圈次級繞組再串聯線圈增加匝數、多抽頭進行調壓，再配上穩壓補償器，進行節點穩壓。
9.如權利要求7或8所述的移線自耦穩壓節電器，其特徵在於小容量的移線自耦穩壓節電器，不用移線技術，次級線圈用單線繞制，其他工藝不變，即由自耦式接觸調壓器串聯穩壓補償器、或者圓形自耦變壓器串聯穩壓補償器組成。
全文摘要
移線自耦穩壓節電器，包括自耦式接觸調壓器、圓形自耦變壓器和穩壓補償器，自耦式接觸調壓器包括鐵芯、調壓碳刷、調壓碳刷驅動機構、變壓初、次級繞組和調壓繞組；圓形自耦變壓器包括鐵芯、變壓初級繞組和變壓次級繞組；穩壓補償器包括鐵芯、補償碳刷、補償碳刷驅動機構、變壓器初、次級繞組和補償繞組；調壓繞組、變壓器次級繞組和補償繞組用三根高強度漆包線並行繞制而成，調壓繞組和補償繞組的每一根高強度漆包線上串接一匝電抗器進行移相。本發明輸出電壓因市電電壓而變化時，可以進行補償，達到穩定的輸出電源。由於無線壓差，各個繞組與碳刷不發熱，使本發明能接大功率負載，並穩定工作。用於城市路燈照明控制智能節電配電櫃中，達到了節電目的。
文檔編號G05F1/10GK1920725SQ20061002358
公開日2007年2月28日 申請日期2006年1月24日 優先權日2006年1月24日
發明者王俊傑 申請人:上海穩穩穩壓器有限公司