本發(fā)明涉及電氣設(shè)備及電氣工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其是大容量可調(diào)負(fù)載裝置。

背景技術(shù)：

在電氣設(shè)備中使用大容量可調(diào)負(fù)載(10kVA以上)裝置，相較于小容量負(fù)載裝置而言，大容量可調(diào)負(fù)載裝置設(shè)計(jì)時(shí)，除了要考慮阻抗值外，還需要重點(diǎn)分析散熱與溫升狀況；在電壓較高時(shí)還需要考慮絕緣承受能力；在電流較大時(shí)還需要考慮切換觸頭或開(kāi)關(guān)的載流能力；甚至由于大容量負(fù)載元件體積龐大，如何優(yōu)化結(jié)構(gòu)都顯得非常重要。小容量負(fù)載裝置可以很方便的設(shè)計(jì)成連續(xù)可調(diào)或是多檔可調(diào)的形式，但是對(duì)于大容量可調(diào)負(fù)載裝置，由于電壓較高及電流較大，很難設(shè)計(jì)成傳統(tǒng)機(jī)械調(diào)節(jié)式的連續(xù)可調(diào)負(fù)載裝置，為了提高可靠性和節(jié)約成本，一般都是設(shè)計(jì)成多檔可調(diào)形式的可調(diào)負(fù)載裝置。

傳統(tǒng)多段可調(diào)負(fù)載裝置設(shè)計(jì)時(shí)，一般設(shè)計(jì)成純并聯(lián)或純串聯(lián)形式。純串聯(lián)形式的可調(diào)負(fù)載裝置可以很容易獲得較寬的阻抗調(diào)節(jié)范圍，但也存在嚴(yán)重的不足，阻抗越小時(shí)，所使用的阻抗材料越少，而負(fù)荷越卻加大，這從載流、散熱和溫升上來(lái)說(shuō)是極其不利的，因此純串聯(lián)方式可調(diào)負(fù)載裝置的重載調(diào)節(jié)能力較差，不適合用于大容量尤其是超大容量(1MVA)可調(diào)負(fù)載裝置；純并聯(lián)形式的可調(diào)負(fù)載裝置，負(fù)荷越大，阻抗越小，所投入的電阻材料越多，有利于溫升和散熱，但是阻抗調(diào)節(jié)范圍相對(duì)較窄，輕載調(diào)節(jié)能力較弱。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種大容量可調(diào)負(fù)載裝置。本發(fā)明裝置占用空間少，材料利用率高，溫升散熱效果好，即可得到較大的阻抗調(diào)節(jié)范圍，又可以得到較大的負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍，還能兼顧得到較細(xì)的調(diào)節(jié)粒度。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

一種大容量可調(diào)負(fù)載裝置，包括若干分段負(fù)載、若干單刀雙擲開(kāi)關(guān)和兩根電源母線；所述若干分段負(fù)載依次串聯(lián)連接組成串聯(lián)負(fù)載；所述串聯(lián)負(fù)載的首端和尾端、及串聯(lián)負(fù)載中兩分段負(fù)載之間的節(jié)點(diǎn)連接到單刀雙擲開(kāi)關(guān)的動(dòng)端，單刀雙擲開(kāi)關(guān)的兩個(gè)靜端分別連接到不同的電源母線；單刀雙擲開(kāi)關(guān)的動(dòng)端投切到不同的靜端時(shí)所述若干分段負(fù)載產(chǎn)生不同的串并聯(lián)組合，形成多檔負(fù)載檔位。

優(yōu)選的，可調(diào)負(fù)載裝置還包括一個(gè)或兩個(gè)單刀單擲開(kāi)關(guān)；所述串聯(lián)負(fù)載的首端和/或尾端連接到單刀單擲開(kāi)關(guān)的一端，單刀單擲開(kāi)關(guān)的另一端連接到任意一根電源母線。

優(yōu)選的，所述串聯(lián)負(fù)載的首端和/或尾端直接連接到任意一根電源母線。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果是：

(1)本發(fā)明的可調(diào)負(fù)載裝置，使用較少的阻抗材料和開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)較多的阻抗組合狀態(tài)，既可以將其組合成純串聯(lián)狀態(tài)以獲取較寬的阻抗調(diào)節(jié)范圍；也可以將其組合成純并聯(lián)狀態(tài)以獲取較寬的負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍；甚至可以將其組合成串并聯(lián)混合狀態(tài)，以獲取更細(xì)的調(diào)節(jié)粒度。

(2)本發(fā)明的可調(diào)負(fù)載裝置，占用空間少，材料利用率高，溫升散熱效果好，即可得到較大的阻抗調(diào)節(jié)范圍，又可以得到較大的負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍，還能兼顧得到較細(xì)的調(diào)節(jié)粒度。

以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的一種大容量可調(diào)負(fù)載裝置不局限于實(shí)施例。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的電路圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例2的電路圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例3的電路圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例1

如圖1所示，一種大容量可調(diào)負(fù)載裝置，包括若干分段負(fù)載Z₁～Z_N、若干單刀雙擲開(kāi)關(guān)K₀～K_N及兩根電源母線A和B；所述若干分段負(fù)載依次串聯(lián)連接組成串聯(lián)負(fù)載；所述串聯(lián)負(fù)載的首端C、尾端E和兩分段負(fù)載之間的節(jié)點(diǎn)D₁～D_N-1分別連接到單刀雙擲開(kāi)關(guān)的動(dòng)端，單刀雙擲開(kāi)關(guān)的兩個(gè)靜端分別連接到不同的電源母線；單刀雙擲開(kāi)關(guān)的動(dòng)端投切到不同的靜端時(shí)所述若干分段負(fù)載產(chǎn)生不同的串并聯(lián)組合，形成多檔負(fù)載檔位。

本實(shí)施例中，所述負(fù)載包括電阻、電容、電感或其組合方式的阻抗；所述電源母線可以是交流或直流母線。

本實(shí)施例中，輕載調(diào)節(jié)時(shí)以串聯(lián)組態(tài)為主，主要獲取較寬的阻抗調(diào)節(jié)范圍；重載調(diào)節(jié)時(shí)以并聯(lián)組態(tài)為主，主要獲取較寬的負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍；此外還可以用串并聯(lián)混合組態(tài)方式，得到一些中間檔位，以獲取更細(xì)的調(diào)節(jié)粒度；在重載時(shí)，負(fù)荷增大，阻抗值減少，并聯(lián)投入的分段阻抗越多，載流能力及溫升散熱能力增強(qiáng)。

實(shí)施例2

如圖2所示，一種大容量可調(diào)負(fù)載裝置，包括若干分段負(fù)載Z₁～Z_N、若干單刀雙擲開(kāi)關(guān)K₁～K_N-1、兩個(gè)單刀單擲開(kāi)關(guān)K₀和K_N，及兩根電源母線A和B；所述若干分段負(fù)載依次串聯(lián)連接組成串聯(lián)負(fù)載；所述串聯(lián)負(fù)載的首端C和尾端E分別連接到單刀單擲開(kāi)關(guān)的一端，單刀單擲開(kāi)關(guān)的另一端連接到任意一根電源母線；串聯(lián)負(fù)載中兩分段負(fù)載之間的節(jié)點(diǎn)D₁～D_N-1連接到單刀雙擲開(kāi)關(guān)的動(dòng)端，單刀雙擲開(kāi)關(guān)的兩個(gè)靜端分別連接到不同的電源母線；單刀雙擲開(kāi)關(guān)的動(dòng)端投切到不同的靜端時(shí)所述若干分段負(fù)載產(chǎn)生不同的串并聯(lián)組合，形成多檔負(fù)載檔位。

本實(shí)施例中，所述負(fù)載包括電阻、電容、電感或其組合方式的阻抗；所述電源母線包括交流或直流母線。

本實(shí)施例的有益效果同實(shí)施例1。

實(shí)施例3

如圖3所示，一種大容量可調(diào)負(fù)載裝置，包括若干分段負(fù)載Z₁～Z_N、若干單刀雙擲開(kāi)關(guān)K₁～K_N-1及兩根電源母線A和B；所述若干分段負(fù)載依次串聯(lián)連接組成串聯(lián)負(fù)載；所述串聯(lián)負(fù)載的首端C和尾端E分別直接連接到任意一根電源母線，串聯(lián)負(fù)載中兩分段負(fù)載之間的節(jié)點(diǎn)D₁～D_N-1連接到單刀雙擲開(kāi)關(guān)的動(dòng)端，單刀雙擲開(kāi)關(guān)的兩個(gè)靜端分別連接到不同的電源母線；單刀雙擲開(kāi)關(guān)的動(dòng)端投切到不同的靜端時(shí)所述若干分段負(fù)載產(chǎn)生不同的串并聯(lián)組合，形成多檔負(fù)載檔位。

本實(shí)施例中，所述負(fù)載包括電阻、電容、電感或其組合方式的阻抗；所述電源母線包括交流或直流母線。

本實(shí)施例的有益效果同實(shí)施例1。

上述實(shí)施例中僅列舉了串聯(lián)負(fù)載的首端和尾端采用相同的方式接入到電源母線，顯然，本發(fā)明所述串聯(lián)負(fù)載的首端和尾端還可以采取不同的方式接入到電源母線。

以下具體方案采用實(shí)施例1的組網(wǎng)為基礎(chǔ)對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)闡述。為了更加直觀和簡(jiǎn)潔的說(shuō)明裝置特點(diǎn)，假定Z₁～Z_N為純阻性負(fù)載元件，并假定開(kāi)關(guān)投切的三種狀態(tài)為：A-開(kāi)關(guān)切換到連接母線A的靜端、B-開(kāi)關(guān)切換到連接母線B的靜端、NA-開(kāi)關(guān)斷開(kāi)不閉合到靜端。

實(shí)施方案一：

令N＝5進(jìn)行分析。假定Z₁～Z₅為一個(gè)用單一電阻材料整體連續(xù)雙繞或往復(fù)繞制的無(wú)感電阻，中間均布抽頭，即電阻值分別為Z₁＝Z₂＝Z₃＝Z₄＝Z₅＝R，5段電阻的允許功率都是U²/R，開(kāi)關(guān)K₀省去，首端直接接A母線。

可調(diào)負(fù)載裝置有效電阻檔位及對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)狀態(tài)如表1。

表1

本方案的有益效果為：

(1)用5段電阻和5個(gè)開(kāi)關(guān)，就可以組合出15個(gè)電阻檔位，范圍為0.2R～5R，最大倍差:5R/0.2R＝25。

(2)電阻使用單一材料連續(xù)繞制，中間均布抽頭，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，維護(hù)簡(jiǎn)單。

(3)全部開(kāi)關(guān)容量一致，只要額定容量的2/5即可，節(jié)省成本，減少空間占用。

(4)在重載時(shí)，電阻越小，負(fù)荷越大，投入使用的電阻材料越多，材料利用率高，溫升散熱條件優(yōu)越，適合設(shè)計(jì)成超大功率負(fù)載。

(5)只要外加電壓不超過(guò)額定電壓，開(kāi)關(guān)的任意投切都不會(huì)導(dǎo)致任何一段電阻上的電流超過(guò)額定電流，安全可靠。

具體案例：某斷路器過(guò)負(fù)荷測(cè)試系統(tǒng)，母線額定電壓1000VDC，試驗(yàn)通電時(shí)間200ms，R＝0.5Ω，用到的有效電阻/負(fù)荷檔位如表2。

表2

實(shí)施方案二：

令N＝6來(lái)分析。假定Z_X為雙繞或往復(fù)繞制的無(wú)感電阻，電阻值R,允許功率為U²/R；Z₁、Z₂、Z₃分別用四個(gè)Z_X電阻并聯(lián)(也可以是導(dǎo)體材料、長(zhǎng)度與Z_X相同，但導(dǎo)體截面積是Z_X的4倍的電阻)，電阻值為Z₁＝Z₂＝Z₃＝R/4；Z₄、Z₅、Z₆用單個(gè)Z_X電阻，電阻值為Z₄＝Z₄＝Z₅＝R；開(kāi)關(guān)K₀省去，首端直接接A母線。

可調(diào)負(fù)載裝置有效電阻檔位及對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)狀態(tài)如表3。

表3

本方案的有益效果如下：

(1)只要用一種電阻材料，成本低，維護(hù)簡(jiǎn)單。

(2)在重載時(shí)，負(fù)荷越大，電阻越小，投入使用的電阻材料越多，材料利用率高，溫升散熱條件優(yōu)越，適合設(shè)計(jì)成超大功率負(fù)載。

(3)只要外加電壓不超過(guò)額定電壓，開(kāi)關(guān)的任意投切都不會(huì)導(dǎo)致任何一段電阻上的電流超過(guò)額定電流，安全可靠。

(4)可以僅用純串聯(lián)方法可即可得到均等的15檔電阻(輕載調(diào)節(jié))，同時(shí)可以僅用純并聯(lián)方法即可得到均等的15檔負(fù)荷(重載調(diào)節(jié))；電阻可調(diào)范圍為1/15R～15/4R，最大倍差:(15/4R)/(1/15R)＝56.25。

具體案例：某斷路器過(guò)負(fù)荷測(cè)試系統(tǒng)，母線額定電壓1000VDC，試驗(yàn)通電時(shí)間100ms，R＝1Ω，用到的有效電阻檔位如表4。

表4

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。