全電壓自動調壓器的製作方法
2023-09-21 22:35:40
專利名稱：全電壓自動調壓器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於電源自動控制領域，涉及一種自動調壓器，特別是涉及到一種能實現從110V至420V範圍內任意輸入50HZ交流電壓時，均能輸出安全範圍交流電壓187V－235V，造價、體積和通用流行自調壓器接近、輸入低壓時有較好性能的全電壓自動調壓器。
本人多年在維修實踐中發現，目前市售的自動調壓器圖紙說明和線路原理都沒有超出140V至270V的輸入使用電壓範圍。如航空航天部上海華航工貿公司的自動調壓器系列產品，輸入交流電壓範圍在140V至270V。
在靠近交流供電源附近的用戶，使用的交流電壓常超出240V，不正常時間時有高出280V的現象；工業區附近和小型民用發電設施的用戶，使用的交流電壓經常大幅度變化；用電高峰期用戶電壓跌落在110V至150V之間。
對於這些反常現象，廣大用戶有電不能使用。必用電器如炎夏的電扇、空調器，某些有時間制約的小型加工生產工藝和各種行業的試驗，還有種種不能缺電的環境場合，目前通用流行自動調壓器已不能工作而失去作用。
本實用新型的目的在於克服現有技術不足，提出一種能在各種不正常輸入交流電壓時和正常輸入交流電壓時，都能正常保證用戶的安全供電的全電壓自動調壓器。
本實用新型的技術解決方案是在現有的自動調器電路的基礎上完成的。
現有的自動調壓器主要由自耦變壓器和控制電路組成，自耦變壓器線壓按高段、中壓段、低壓段串聯繞制，由控制電路驅動繼電器，分別將輸入和輸出電壓接至不同電壓段的端點，取得一個有正負比例範圍誤差的安全電壓段輸出至負載端。
本實用新型的內容是，在現有自動調壓器的基礎上，在低壓段另外並聯一相同圈數的繞組N3，由雙組觸點的繼電器路控制，接觸點的不同連接方式，將另外增加的繞組N3構成與原低壓段繞組的串聯或並聯的狀態。
在串聯狀態時，由於自耦變壓器分段繞制的繞組圈數總和，是設計比例的數值限定的，其電壓上限值，可適應輸入交流電壓380V＋10％。
在並聯狀態時，並聯的低壓繞組N3按設計比例可適應輸入交流電壓110V－170V。若輸入為110V時，輸入迴路電流將增大為正常電壓(220V)時的2倍。在這種狀態時，另外增加的低壓段並聯繞組有效的起到了分流作用，防止了原低壓段線圈N44的過電流發熱損壞。
本實用新型的特徵在於它由自耦變壓器電路1的J1輸入端點與高低壓變換路電路2的R4和輸入調整電路3的R5連接，自耦變壓器電路1的線圈繞組N1的上端點與輸出調整電路5的R16連接，自耦變壓器電路1的線圈繞組N5的兩端點，與機內供電變換電4的D10正極和D11正極連接，延時定時輸出電路6為一獨立的直流閉環工作電路。
自耦變壓器電路1的線圈繞組N1、N2、N4為三個串聯連接的繞組，高低壓變換繞組N3與低壓段繞組N4上端點連接，N3下端點與輸入一端點連接，同時通過1／2J3觸點與N4下端點連接；繼電器J3受控動作後，N3上端點通過1／2J3與N4下端點連接，N3下端點與輸入一端點連接。
高低壓變換電路2由BG1、BG2、J3、J4、C4、R3連接組成的執行電路，由R1、D1、R2、W1、C2、C3連接組成的取樣電路，由R4、C1、D2、D3、DW1、C5連接組成的整流穩壓電路構成。
機內供電變換電路4由D10、C14、D11、C13連接組成的整流濾波電路，由BG7、BG8、R24連接組成的輸入交流低壓供電路，由R22、DW2、D12、D13、R23、BG6連接組成的輸入正常電壓時的截止電路，由D14與BG8、IC1連接組成的隔離電路，由IC1、C15連接組成的穩壓濾波電路，由R25。DW4連接組成的參考電壓電路。
現在描述本實用新型的工作過程輸入交流電壓從110V開始，控制電路單元3、5、6得到工作電壓，輸入調整電路單3因取樣電壓低於比較電壓，繼電器J1J2吸合，交流電壓輸入端被連接至低壓段繞組N3N4兩端點，低壓段工作。
輸入交流電壓逐漸升高至170V，輸入調整電路單元3的取樣支路電壓在W2中點高於比較電壓，繼電器J2動觸點釋放至中壓段N2上端點，低壓段與中壓段串聯接於交流輸入電壓兩端點工作。
輸入交流電壓從170V又升高到240V時，輸入調整電路單元3的取樣支路電壓在W3中點高於比較電壓，繼電器J1動觸點釋放至高壓段上端點，N1N2和並聯的N3N4串聯後接於交流輸入網端點工作。
輸入交流電壓從240V升至280V時，高低壓變換電路單元2的取樣支路電壓升高，雙組繼電器J3吸合，N3通過兩個動觸點接至輸入交流電壓的下端點，N1N2N3N4全部為串聯狀態，這時因N1N2N4串聯的電壓總和，被N3的分離而降低，輸入調整電路單元3的取樣支路電壓取自該電壓總和中的一個變量，也跟隨降低，W2和W3中點取樣電壓低於比較電壓J1J2吸合，控制過程恢復至輸入交流電壓110V時的狀態。
輸入交流電壓從280V繼續升高，輸入調整電路單元重複從輸入交流電壓110V開始的過程，升至420V為止。高低壓變換單元2的繼電器J3保持吸合狀態。
輸入交流電壓下降時各電路單元工作過程相反。
本實用新型輸出電路單元，為一獨立單元電路。
高壓段繞組N1兩端點作為輸出電壓選擇點，由繼電器在分別連接，下端點為常接佔，當下端點電壓≤187V時繼電器動作，變換為上端點與繼電器輸出點連接。輸出端電壓經延時繼電器輸出至負載。在輸入交流電壓為187V－235V時，交流電壓輸入端兩點經繼電器變換連接至高壓段繞組N1下端點和低壓段N4下端點，為直接輸出狀態，輸出效率為100％，輸出容量為繼電器觸點容量。
本實用新型在本內容說明中將增加的低壓段繞組N3簡稱為高低壓變換繞組N3。高低壓變換繞組N3與原低壓段繞組N4在並聯狀態時，自耦變壓器高壓段、中壓段、低壓段三段比例取113，電壓數值取5050150。經過計算和安裝試驗，在經控制線路的驅動下，輸入115V－420V的交流電壓，可準確的輸出187V－235V的安全範圍交流電壓。在體積略有增加的低壓段，對低壓輸入的適應性增強，使輸出效率、安全係數得到提高。
本實用新型高低壓變換繞組N3由單獨的控制和取樣單元電路組成，輸入電壓超過設定數值時由獨立的取樣電路經取樣放大後，驅動獨立的輸出電路執行並聯／串聯狀態的變換。該單元電路與其它單元電路無連接和影響。
以上為本實用新型的內容的主要特徵。下面繼續寫明本實用新型的內容。
本實用新型的輸入調整電路為一獨立單元電路，它由一路電壓取樣電路和兩路放大執行電路構成，其工作原理與目前通用流行自動調壓器相同。
本實用新型的延時電路單元兼帶定時功能，線路簡單，結構緊湊，延時和定時功能可手動予以解除。
本實用新型各路單元的直流供電有兩個整流輸出電路。1.交流電壓輸入兩端點電壓經電容降壓整流，穩壓後供高低壓變換繞組N3的單元電路工作。2.經自耦變壓器兩組串聯的次級線圈N5N6分別整流出兩路直流電壓，在不同輸入交流電壓範圍分別工作，供應除高低壓變換繞組N3的單元電路以外的所有控制單元電路工作。
本實用新型的以上單元電路構成的整體電路具備了目前通用流行自動調壓器的調整、延時功能，同時拓寬了對交流電壓的使用範圍，用較低的成本和用簡單的線路控制了300伏的變化電壓(115V－420V)，在國內屬於首創，為目前通用流行自動調壓器控制範圍120(150V－270V)的2.5倍。不但用戶的安全用電時間效率得到保障，消除了不正常用電電壓的影響和威脅，還可以在380V的三相電源直接使用220V交流電。若不考慮部分效率的降低，根據需要在輸出端可以另外增加一組簡單的零壓控制可控矽輸出電路，便可以得到一路從120V－420V輸入交流電壓範圍，輸出為220V(±1％)的穩定的交流電壓，供用戶選擇使用。本實用新型用很低的造價增加了定時功能方便了用戶，並且根據不同需要還可以增加充電、報警、逆變等等多種功能，在各種供電環境場所發揮其優越性能。根據本實用新型電路原理可引伸為部分需要地區中小型用電場所，經過對線路增補改進的使用作參考。
圖1為本實用新型的方框圖，圖中數字為1、為自耦變壓器電路單元，該單元同時描述自耦變壓器與各功能繼電器的連接。
2、為高低壓變換控制電路單元。
3、為輸入調整電路單元，該單元與目前通用流行自動調壓器工作原理相同。
4、為機內供電變換電路單元，在不同輸入交流電壓時由兩組不同次級繞組整流後的直流電壓經自動變換電路變換為分別供電。
5、為輸出調整電路單元。
6、為延時定時輸出電路單元。
在下面原理圖說明中的各電路單元名稱，按圖一方框圖中名稱說明使用。
圖2為本實用新型的原理圖。描述的是不通電靜止狀態時各元器件之間的連接關係。
下面根據圖2按自耦變壓器結構和輸入輸出電壓關係，進一步描述實現本實用新型的最好方式。
自耦變壓器電路1中的N3繞組，其特徵在於與N4繞組並聯，而兩端頭不與任何繞組直接連接。輸入交流電壓在115V－280V時，N3繞組上端點通過1／2J3觸點與N4上端點連接，N3下端點與輸入一端點連接，同時通過1／2J3觸點與N4下端點連接構成N3N4的並聯狀態。輸入交流電壓在115V－170V時，由於輸入迴路電流很大，並聯的N3繞組起到了有效的分流作用。繼電器J3為一雙組觸點繼電器也可用兩隻單組觸點繼電器。
當輸入交流電壓高於280V時，通過高低壓變換電路控制繼電器J3動作，將N3上端點通過1／2J3與N4下端點連接，N3下端點直接與輸入端連接，構成N3與N4、N2、N1串聯狀態，能適應從280V－420V的交流電壓輸入範圍。串聯連接後，不影響對輸入輸出變化電壓的繼續調整。
自耦變壓器B1的N1N2N4為串連常接的三個線圈繞組，N1上端點至N4下端點設為輸入交流電壓110V－280V輸出187V－235V的公共線段，N4下端點設為這條公共線段的公共地線。(這條公共線段假設排除J3和單元電路2的存在，就是目前普通的自動調壓器)高低壓變換電路單元2。其特徵在於本電路單元有整流供電支路R4、C1、D2、D3、C5、DW4，整流取樣支路R1、D1、C2、R2、C3、W1，放大輸出電路BG1、BG2、R3、C4、D4、J3組成。整流供電支路電容C1對輸入電壓降壓後經D2D3整流出脈動直流電壓，C5對脈動直流電壓中的交流成份進行濾波，由DW1穩壓為12V的直流供電電源。整流取樣支路整流二級管D1經R1限流降壓後，整流出脈動直流電壓，由電容器C2濾波，電阻R2分壓後供給W2取樣電壓。C3進一步濾除電路中的高頻成份，防止雜散信號幹擾。輸入交流電壓升高至某一數值時W2中點電位大於BG1和BG2的發射結串聯電壓之和，BG1導通推動BG2輸出電流使J1吸合。在110V－420V範圍內，高低壓變換電路繼電器J3隻在280V時動作吸合或釋放一次。
輸入調整電路單元3。其特徵在於本電路單元有中高壓段轉換控制電路1／4IC2、R11、R12、BG4、D6、C9、J1，中低壓段轉換控制電路1／4IC2、R14、R15、BG3、D7、C8、J2，參考電壓R10，參考電壓R13，整流取樣支路R5、R6、D5、C6、R7、R8、W2、W3、C7、R9組成。兩個控制電路的參考電壓經R10、R13取自同一參考點，取樣比較電壓由R5、R6降壓限流，D5整流，C6濾波後，從R7、R6、W2、W3、R9串聯分壓迴路中由W2、W3的中點取得。
在所設公共線段的不同電壓範圍內，W2中點電位在輸入交流電壓170V時由1／4IC2經參考電位比較後翻轉一次，由R15交連至BG3導通，J2吸合。或截止J2釋放。W3中點電位在輸入交流電壓240V時由1／4IC2經參考電位比較後翻轉一次由R11交連至BG4導通J1吸合，或截止J1釋放，完成輸入變化電壓中的一次轉換過程。
輸出調整電路5。其特徵在於本電路單元有整流取樣支路R16、D8、C10、R18、W4、C11、R20，比較迴路R17，控制電路1／4IC2、R19、R21、BG5、D9、C12、J4組成。整流取樣支路並接在所設公共線段的全段的範圍內，W4中點電位在所搞公共線段的187V由1／4IC2與參考電位比較後翻轉一次，經R21交連到BG5導通J4吸合，或截止J4釋放，完成輸出電壓的一次轉換過程。
延時定時輸出電路6。其特徵在於本電路單元有偏壓限流電路R26、D15、D16、D17、BG9和時間常數電路R27、W5、C16，閥門電路DW3、BG10，參考電路R28，時間常數電路R29、C17，放電電路D16，解除按紐AN，放大輸出電路1／4IC2、R32、BG11、D19、C18、J5組成。有直流電源電壓時，R29、R17組成的時間常數電路開始充電，充電電壓低於R28連接的參考電位電壓，1／4IC2比較端反向偏置輸出為0，J5不動作，無交流輸出。充電電壓高於參考電壓(延時結束)時，1／4IC2輸出經R32交連至BG11導通J5吸合，交流輸出電壓經J5動觸點切換至負載。停電時C17兩端電壓經D18向電路洩放，以備來電時充電，D18在電路有電時反向不導通。AN連接時C17正端接電源正端，可解除充電延時時間。
定時電路W5為帶開關的電位器，開關關閉時DW3(閥門)入地無輸出。BG9的工作電流由R26，打開開關以後的C16，時間常數電阻R27、W5決定，由於只有W5是變量值，所以調整W5決定了C16充電時間。開始充電電壓低於DW3的閥門導通電壓，不影響後級的延時和輸出，當充電電壓高於DW3閥門電壓(定時結束)時，BG10被DW3導通飽和，1／4IC2的正比較端被短路入地而無輸出，BG11截止J5釋放，交流電壓無輸出。
機內供電變換電路4。其特徵在於本電路單元有整流濾波電路D10、C14，整流濾波電路D11、C13，交流輸入低壓時供電電路BG7、BG8、R24，交流輸入正常時截止電路R22、DW2、D12、D13、R23、BG6，隔離電路D14，穩壓濾波電路IC1、C15，參考電壓電路R25、DW4組成。在輸入110V交流電壓時，N5設計為12V，保障經整流穩壓後的工作電壓足以使各電路單元正常工作(即啟動)。這時D10輸出電壓至BG8集電極，經R24提供電流BG7、BG8導通輸出至D14、IC1再進一步濾波輸出。當輸入交流電壓正常或經調整正常後，N6繞組的D11輸出電壓升高恢復為正常工作電壓，D10輸出的電壓跟隨上升，這時DW2經限流電阻R22、D12、D13被升高的電壓擊穿導通，BG6經R23供電飽和導通將BG7基極短路入地，BG8射極無輸出，輸出直流電壓由D11連接至D14負極，經IC1穩壓濾波後輸出至各單元電路。
隔離二極體D14在反向偏置時起隔離作用，保護BG8不至於因低電位擊穿。D12、D13起電壓限位作用，保護BG6正常工作。
權利要求1.一種能適應全電壓段的全自動調壓器，其特徵在於它由自耦變壓器電路1的J1輸入端點與高低壓變換路電路2的R4和輸入調整電路3的R5連接，自耦變壓器電路1的線圈繞組N1的上端點與輸出調整電路5的R16連接，自耦變壓器電路1的線圈繞組N5的兩端點，與機內供電變換電4的D10正極和D11正極連接，延時定時輸出電路6為一獨立的直流閉環工作電路。
2.根據權利要求1所述的全電壓自動調壓器，其特徵在於自耦變壓器電路1的線圈繞組N1、N2、N4為三個串連連接的繞組，高低壓變換繞組N3與低壓段繞組N4上端點連接，N3下端點與輸入一端點連接，同時通過1／2J3觸點與N4下端點連接；繼電器J3受控動作後，N3上端點通過1／2J3與N4下端點連接，N3下端點與輸入一端點連接。
3.根據權利要求1和2所述的全電壓自動調整器，其特徵在於高低壓變換電路2由BG1、BG2、J3、J4、C4、R3連接組成的執行電路，由R1、D1、R2、W1、C2、C3連接組成的取樣電路，由R4、C1、D2、D3、DW1、C5連接組成的整流穩壓電路等構成。
4.根據權利要求1和2所述的全電壓自動調壓器，其特徵在於機內供電變換電路4由D10、C14、D11、C13連接組成的整流濾波電路，由BG7、BG8、R24連接組成的輸入交流低壓供電路，由R22、DW2、D12、D13、R23、BG6連接組成的輸入正常電壓時的截止電路，由D14與BG8、IC1連接組成的隔離電路，由IC1、C15連接組成的穩壓濾波電路，由R25。DW4連接組成的參考電壓電路。
專利摘要本實用新型涉及一種交流電源的全電壓自動調壓器，它由自耦變壓器電路1、高低壓變換電路2、輸入調整電路3、機內供電變換電路4、輸出調整電路5、延時定時輸出電6組成，能適應115V、380V兩種電源，在低壓和超低壓時效率優於目前流行產品。本實用新型有延時，定時功能，線路簡單成本和流行正規產品接近，適應惡劣供電環境，提高了家用和其他電器的利用率，便於普及。根據線路原理可引伸為大功率，多用途的電壓輸出裝置，為目前國內首創。
文檔編號G05F1/12GK2209347SQ94242550
公開日1995年10月4日 申請日期1994年9月15日 優先權日1994年9月15日
發明者陸新國 申請人:陸新國