專利名稱:變壓器抽頭變換器的制作方法
本發(fā)明涉及一種電感裝置，更實際地說，涉及一種帶有連接器的變壓器，因而線圈長度很容易改變。
擁有世界市場的大制造商逐漸認(rèn)識到，必需提供一種設(shè)備，能夠在不同電壓和不同頻率的多種電源環(huán)境中運行。象大型計算機那樣有較高千伏安值(KVA)的設(shè)備通常是接在三相電源線上的，在美國，公共三相電源相線間電壓是208伏，頻率為60赫茲。在英格蘭和英國的大多數(shù)地方，公共三相電源相線間電壓是415伏，頻率為50赫茲。歐州大陸的供電電源是50赫茲220伏相線間電壓或380伏相線間電壓，視實際地區(qū)而定。在日本，公共電壓是200伏相線間電壓。在日本，一些地區(qū)的頻率是50赫茲而另一些地區(qū)的頻率是60赫茲。
因為制造設(shè)備時通常并不知道其實際部件的使用地，還因為設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化有助于較低的制造價格，所以總希望有一個單一的設(shè)備設(shè)計，它能夠提供盡可能多的世界上各種電壓和頻率，并且希望在某一地區(qū)所需的任何調(diào)整或在專門連接達(dá)到最少，并盡可能的簡單。在允許利用本地電源的設(shè)備中，硬件元件應(yīng)是盡可能簡單和便宜。
為了預(yù)調(diào)整和緩沖電壓急降和振蕩，在設(shè)備中加入了鐵共軛變壓器，此時問題(設(shè)置與各種電壓和頻率的可連接性)就被劇化了。在這種情況下，必須要對每種頻率提供獨立的抽頭。對每種電壓也是一樣。在每個變壓器的初級至少需要三個抽頭并不是罕見的。在本發(fā)明中，提供了一種為給定的輸入電壓和頻率選擇適當(dāng)抽頭的裝置。
本發(fā)明提供的是一種變壓器抽頭變換器。變壓器多個抽頭中的一個抽頭至少可由挑選一個預(yù)定插頭與一個預(yù)定的插孔相配來選擇。每個變壓器和相應(yīng)插孔之間的連接安排是這樣的每個插孔腳各自有效地連到相應(yīng)變壓器的預(yù)定變壓器抽頭上，因而每個變壓器的相應(yīng)可選抽頭連到每個相應(yīng)插孔的不同插腳上。進(jìn)一步說，每個變壓器的起始抽頭連到與它相應(yīng)的插孔的相同腳上。配有一組插頭，其數(shù)目比插孔的腳數(shù)少1，每個插頭有一組與插孔腳相對應(yīng)的匹配腳位置。每個與起始抽頭腳相應(yīng)的插頭的每個相配腳有效地連到第一個電源端子。每個插頭有與所有其它插頭不同的相配腳，有效地連到第二個電源端子。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種改變變壓器抽頭的裝置，允許預(yù)定的一種設(shè)備能在多種電源中的任何一種電源下運行，每種電源有不同的電壓。
本發(fā)明還有另一個目的提供一種改變變壓器抽頭的設(shè)備，允許預(yù)定的一種設(shè)備能在多種電源的一種電源下運行，每種電源有不同的頻率。
本發(fā)明另一個目的是提供一種改變變壓器抽頭的設(shè)備，允許預(yù)定的一種設(shè)備能在多種電源之一情況下運行，每種電源的電壓和頻率均不同。
本發(fā)明另一個目的是為在三相電源系統(tǒng)中變壓器初級抽頭選擇提供改進(jìn)方法，打算直接連到不同的電壓和頻率源上。
本發(fā)明的另一個目的是提供初級抽頭選擇能力，允許在本地區(qū)容易轉(zhuǎn)換，以便與該地區(qū)所采用的實際電壓和頻率相適配。
參閱下面的描述和附圖，就可以進(jìn)一步了解本發(fā)明的這些目的和其它目的。在那里，用文字注了相應(yīng)的部分，附圖是本發(fā)明專利申請內(nèi)容一部分。
圖1表示選擇變壓器初級抽頭的以前的技術(shù)方法。
圖2表示本發(fā)明所建議的最佳實施方案的改進(jìn)抽頭選擇。
圖3表示的抽頭選擇與圖2的抽頭選擇結(jié)構(gòu)相似，但所用的三相輸入是△接法而不是Y接法。
圖4和圖5表示的安排與圖2相似，但包括了變壓器的附加抽頭。
以前有許多技術(shù)方法來選擇變壓器的初級抽頭。其中一種以往的方法是變壓器初級抽頭捆在端子條上(未表示出)。電源電壓的連接同時被接到端子條合適的位置上。
參考圖1，表示了另一種以前的技術(shù)方法來選擇變壓器初級抽頭，這是一種常用的方法。三個鐵共扼變壓器(或更簡單地說，三個變壓器)10，20，30連到有一條中線N和三相導(dǎo)線A、B，和C的三相四線電源上。每個變壓器10，20，30分別有初級繞組11，21，31和次級繞組13，23，33以及電容繞組12，22，32。每個初級繞組11，21，在繞組的一端有一個起始端子D。每個初級繞組11，21，31沿繞組有三個抽頭，表示為端子A，B和C(端子亦視作抽頭)，抽頭A也是各個初級繞組11，21，31的終點。調(diào)諧電容14，24，34分別接在每個變壓器10，20，30的電容繞組12，22，32上。每個變壓器10，10，20，30的每個次級繞組13，23，33的端子E，F(xiàn)上提供輸出電壓，在許多應(yīng)用中輸出電壓被整流，因而能夠用作開關(guān)電源的直流源。
有三個插孔和一個插頭與變壓器10，20，30中的每個變壓器相對應(yīng)，用作各變壓器的可插式連接。因此，插孔101，102，103和插頭100與變壓器10相應(yīng)，插孔201，202，203和插頭200與變壓器20相應(yīng)，插孔301，302，303和插頭300與變壓器30相應(yīng)，與各個變壓器相連的三個插孔提供了從抽頭A，B或C選擇其中之一的手段。對于第一個變壓器10，初級繞組11的起始端子D連到所有三個插孔101，102，103的腳2上。第一個變壓器10的抽頭A連到第一個插孔101的腳1上，抽頭B連到第二個插孔102的腳1上，抽頭C連到第三個插孔103的腳1上。插頭100的腳1連到三相輸入電壓的A相上，腳2連到中線N上。因此，當(dāng)插頭100插到第一個插孔101時，抽頭A就與A相相連，起始端子D就與中線N相連。當(dāng)插頭100插到第二個插孔102時，抽頭B與A相相連，起始端子D與中線N相連。當(dāng)插頭100插到第三個插孔103時，抽頭C與A相相連，起始端子D與中線N相連。在這個方法中，根據(jù)插頭100插入插孔101，102，103中那一個，三相輸入電壓的輸入電壓A相(A-N)就能夠連到抽頭A，抽頭B或抽頭C。
同樣，變壓器20連到三相輸入電壓的B相，抽頭選擇由插頭200插到插孔201，202或203來作;變壓器30連到三相輸入電壓C相，抽頭選擇由插頭300插到插孔301，302或303來作。
抽頭A，抽頭B或抽頭C這三個抽頭的選擇取決于相輸入電壓的幅度和頻率，使得在次級繞組13，23，33的每對輸出端子E-F上，在電源工作范圍內(nèi)獲得予定的輸出電路。技術(shù)人員都知道，可采用更多的抽頭和相關(guān)連的插頭以保證達(dá)到預(yù)定的輸出電壓。
參考圖2，表示了本發(fā)明改進(jìn)的抽頭選擇。三個變壓器10，20，30的每一個都分別聯(lián)著一個插孔101，201，301，還配有插頭100，200，300。在本發(fā)明所提出的最佳實施方案中，每個插孔有四個插腳，每個變壓器有效地連到與之相關(guān)的不同插孔上。此外，每個插頭連到不同的輸入電壓。因此，變壓器10的抽頭A，抽頭B，抽頭C和抽頭D有效地連到插孔101各相關(guān)的插腳1，插腳2，插腳3，和插腳4上。變壓器20的抽頭A，抽頭B，抽頭C和抽頭D有效地連到各相關(guān)的腳2，腳3，腳1和腳4上。變壓器30的抽頭A，抽頭B，抽頭C和抽頭D有效地連到各相關(guān)的腳3，腳1，腳2和腳4上。每個插頭100，200，300有四個插腳，每個插頭的腳4與中線N相連。插頭100的腳1連到輸入電壓A相，插頭200的腳2連到輸入電壓的B相，插頭300的腳3連到輸入電壓的C相。為了選擇抽頭A，插頭100連到插孔101，插頭200插入插孔201，插頭300插入插孔301。為了選擇每個變壓器10，20，30的抽頭B，插頭100插入插孔301，插頭200插入插孔101，插頭300插入插孔201。最后，為了選擇每個變壓器10，20，30的抽頭C，插頭100插入插孔201，插頭200插入插孔301，插頭300插入插孔101。抽頭選擇的插入安排示于表1。于是，可以看出，抽頭選擇功能通過新穎的接線安排來達(dá)到變壓器的抽頭A，B，C接到相關(guān)插孔101，102，103的不同插腳上，三相輸入電壓的三相連接被接到每個相關(guān)插頭100，200，300的不同插腳上。在本發(fā)明所提出的最佳實施方案中抽頭的選擇是由插頭100，200，300配上適當(dāng)?shù)牟蹇?01，201，301來作的，如上所述。技術(shù)人員們將明白，三相輸入電壓是不需要的，輸入電壓可以是單相的，在這種情況下，A相，B相和C相在本質(zhì)上都是一樣的輸入電壓線。利用選擇輸出抽頭也能夠達(dá)到類似的選擇。此外技術(shù)人員們明白增加每個插孔的插腳數(shù)目就可使用更多的附加抽頭，這將在下文表示和描述。增加插孔和相應(yīng)的插頭可用更多的變壓器。
表1 抽頭選擇
在本發(fā)明所提出的最佳實施方案中可以容易地看出插孔的數(shù)目比以前技術(shù)的結(jié)構(gòu)有很大的減少。在一組P個變壓器中，每個變壓器有一條起始線和n個獨立的可選抽頭，以前技術(shù)的選擇裝置需要P個插孔和n×p個插頭(或者需要p個插頭和n×p個插頭)。本發(fā)明的選擇裝置也需要p個插孔，但假定n是大于或等于p只需要n個插頭。(對于n小于p的情況，就需要p個插孔和p個插頭)?？梢钥吹?，本發(fā)明不用于僅有一個變壓器的情況(即p＝1)。
圖3表示的是與上述討論過的圖2所示相同的抽頭選擇，但圖3利用了三相△接法的輸入而不是Y接法。通常都有一種裝置將一組給定的變壓器初級繞組連接成△或Y結(jié)構(gòu)，即線-線或線-中線。這種選擇方法有助于減小所需的變壓器初級電壓的檔次。
參考圖4，所示的安排與上文圖2所描述的類似，但變壓器多了一個抽頭。在此情況下，相關(guān)的插孔101，201，301和相應(yīng)的插頭100，200，300有五個插腳。此外還包括一個附加的插頭400，也有五個插腳。所示的輸入電壓是互相輸入電壓，在技術(shù)人員很容易明白將此結(jié)構(gòu)用于如上所述的三相輸入電壓。各變壓器的抽頭A-E與相關(guān)的插孔1-5的連接如表2所示。在表中，能容易地看出，變壓器10的抽頭A，變壓器20的抽頭A，變壓器30的抽頭A和變壓器40(未表示出來)的抽頭A每個都與它們相關(guān)插孔的不同插腳相連接。這樣，變壓器10的抽頭A連到插孔101的腳1，變壓器20的抽頭A連到插孔201的腳2，變壓器30的抽頭A連到插孔301的腳3，變壓器40(未表示出來)的抽頭A連到插孔401的腳4。同樣，其它抽頭中的每一個抽頭與它們相關(guān)插孔的連接也是類似的。在這種情況下，為了保證三個變壓器10，20，30的所有四個輸入抽頭A-D都被利用上，需要插頭400。但是，第四個變壓器40及其相應(yīng)的插孔401并不需要。為了選擇變壓器的預(yù)定抽頭而將插頭與插孔相連示于表3。在圖5表示的安排中，變壓器10，20，30用了六個抽頭，即有五個可選的輸入抽頭。表4表示了圖5結(jié)構(gòu)中變壓器10，20，30的抽頭和相應(yīng)插孔的插腳之間的連接。為了選擇圖5中六抽頭變壓器的預(yù)定抽頭，插頭與插孔的連接示于表5。此外為了保證各變壓器的所有抽頭都可利用上，需要插頭400，500，但附加的變壓器40，50及其相關(guān)的插孔都不需要，因而也就沒表示出來。要注意的是，每個變壓器的抽頭與插腳之間是循環(huán)接法，所以每個變壓器連接到不同的相應(yīng)插孔。
表2 抽頭連接變壓器10的抽頭 插孔101的插腳A 1B 2C 3D 4
變壓器20的抽頭 插孔201的插腳A 2B 3C 4D 1變壓器30的抽頭 插孔301的插腳A 3B 4C 1D 2變壓器40的抽頭 插孔401的插腳A 4B 1C 2D 3
表3 抽頭的選擇
表4 抽頭的連接變壓器10的抽頭 插孔101的插腳A 1B 2C 3D 4E 5
變壓器20的抽頭 插孔201的插腳A 2B 3C 4D 5E 1變壓器30的抽頭 插孔301的插腳A 3B 4C 5D 1E 2
變壓器40的抽頭 插孔401的插腳A 4B 5C 1D 2E 3變壓器50的抽頭 插孔501的插腳A 5B 1C 2D 3E 4
表5 抽頭的選擇
上面介紹了本發(fā)明的最佳實施方案，然而很明顯，在不偏離本發(fā)明的本質(zhì)精神和范圍的前提下，可對它進(jìn)行修正。因此，打算在附后的權(quán)利要求
中提出在本發(fā)明實際范圍內(nèi)的所有變化和更改。
權(quán)利要求
1.一個選擇至少兩個變壓器的多個抽頭之一的裝置，所述的變壓器抽頭是每個所述變壓器的繞組的抽頭，每個所述變壓器的所述變壓器抽頭之一是所述繞組的起始抽頭，其余的抽頭是可選抽頭；所述的裝置包括a)多個插孔，每個插孔連著一個變壓器，每個插孔有多條插腳與多個抽頭相對應(yīng)，每個所述的插孔為相應(yīng)變壓器的每個插頭提供一個結(jié)合點，相關(guān)插孔的每個插腳有效地連到相應(yīng)變壓器的預(yù)定可選的變壓器抽頭上，因此，每個變壓器的相應(yīng)可選抽頭被有效地連到每個相應(yīng)插孔的不同的相應(yīng)插腳上，其中每個變壓器的起始抽頭被有效地接在與變壓器相對應(yīng)的插孔的相同對應(yīng)腳上；b)多個插頭，插頭的數(shù)目比所述插孔的插腳數(shù)少1，每個插頭有多個相配的插腳位置與所述插孔的插腳相對應(yīng)，與起始抽頭相對應(yīng)的每個插頭的相配插腳被有效地連到第一個供電端子上，并且，為了與所述插孔相配，每個插頭都有與所有其它插頭不同的相配插腳連到第二個供電端子上，因此，當(dāng)預(yù)定的插頭與預(yù)定的插孔相配時，預(yù)定的抽頭就被選中。
2.一個選擇P個變壓器的幾個抽頭之一的裝置，其中每個變壓器有n+1個抽頭，第n+1個抽頭是起始抽頭，所述的變壓器抽頭是每個所述變壓器的繞組的抽頭，所述的裝置包括a)多個插孔，每個插孔連著一個變壓器，每個插孔有n+1個插腳，每個插孔的插腳與相應(yīng)變壓器的抽頭相對應(yīng)，因此第n+1個插腳被有效地連到起始抽頭上，每個所述插孔為相應(yīng)變壓器的每個抽頭提供一個結(jié)合點，相關(guān)插孔的每個插腳有效地連到相應(yīng)變壓器的預(yù)定變壓器抽頭上，使得，每個變壓器的相應(yīng)抽頭被有效地連到每個相應(yīng)插孔上不同的相應(yīng)插腳上，因此第P個變壓器的連接是將第p-1個變壓器連接轉(zhuǎn)過一個位置;b)多個插頭，插頭的數(shù)目是n，n比所述插孔的插腳數(shù)少1，每個插頭有n+1個相配插腳與所述插孔的插腳相對應(yīng)，每個插頭的第n+1個相配插腳與有效地連到第一個供電端子的起始抽頭插腳相對應(yīng)，為了與所述插孔相配，第i個插頭的第i個相配插腳(i從1到n變化)被有效地連到第二個供電端子上，使得，當(dāng)一個預(yù)定的插頭插入預(yù)定的插孔時，預(yù)定的插頭就被選中。
3.一個選擇第一個變壓器、第二個變壓器和第三個變壓器的三個抽頭之一的裝置，所述的變壓器抽頭是每個所述變壓器的繞組的抽頭，每個所述的變壓器還有第四個抽頭，這所述的第四個抽頭是所述繞組的起始抽頭，所述的裝置由三相電源供電，所述的裝置包括a)第一、第二和第三個插孔，每個插孔分別與第一個、第二個和第三個變壓器連著，每個插孔有第一、第二、第三和第四個插腳與所連變壓器的抽頭對應(yīng)，每個所述插孔為所連變壓器的每個抽頭提供一個結(jié)合點，相關(guān)插孔的每個插腳被有效地連到一個所連變壓器的預(yù)定的變壓器抽頭上，因此，所述的第一個變壓器的所述第一、第二和第三個抽頭分別被有效地連到所述第一個插孔的所述第一、第二和第三個插腳上，所述第二個變壓器的所述第一、第二和第三個抽頭分別被有效地連到所述第二個插孔的所述第二、第三和第一個插腳上，所述第三個變壓器的所述第一、第二和第三個抽頭分別被有效地連到所述第三個插孔的所述第三、第一和第二個插腳上，所述三個變壓器的每一個變壓器其所述的第四個抽頭被有效地連到所述插孔的所述的第四個插腳上;b)第一、第二和第三個插頭，每個插頭有第一和第二個相配插腳以及與所述插孔的四個插腳對應(yīng)的第一、第二、第三和第四個相配插腳位置，所述的第一個插腳裝在每個插頭的所述第四個相配插腳位置，與所述插孔的第四個插腳位置相對應(yīng)，接到所連變壓器的起始抽頭，所述的第一個插頭的所述第二個插腳裝在所述的第一個插腳位置，所述的第二個插頭的所述第二個插腳裝在所述的第二個插腳位置，所述的第三個插頭的所述第二個插腳裝在所述第三個插腳位置，所述三個插頭的每一個插頭其第一和第二個插腳可有效地接在三相電源的一相上，這樣，當(dāng)所述第一、第二和第三個插頭分別被裝在第一、第二和第三個插孔上的時候，每個變壓器的所述第一和所述第四個抽頭被選中，當(dāng)所述第一、第二和第三個插頭分別被裝在第二，第三和第一個插孔上的時候，每個變壓器的所述第三和所述第四個抽頭被選中，當(dāng)所述第一、第三和第三個插頭分別被裝在所述第三、第一和第二個插孔上的時候，每個變壓器的所述第二和所述第四個抽頭被選中。
4.權(quán)利要求
3所述的裝置，其中所述的三相電源是△接法，所述插孔的所述第一和第二個插腳被有效地連在相線與相線之間。
5.權(quán)利要求
3所述的裝置，其中所述的三相電源是Y接法，有三條相線和一條中線，每個所述插孔的所述第一和第二個插腳被有效地連在所述相線中的一條與所述的中線之間。
專利摘要
選擇預(yù)定插頭與預(yù)定插孔相適配來選擇至少一個變壓器的多個插頭之一。每個變壓器和相應(yīng)插孔之間，相關(guān)插孔的每個插腳被連到相應(yīng)變壓器預(yù)定變壓器抽頭上，每個變壓器相應(yīng)抽頭被接在每個相應(yīng)插孔的不同相應(yīng)插腳上。每個變壓器起始抽頭被連到與變壓器相應(yīng)插孔的相同對應(yīng)插腳上。配有多個插頭，其數(shù)目比插孔插腳數(shù)小1，每個插頭有多個與插孔插腳相應(yīng)的相配插腳。每個插頭的插腳與起始插頭插腳相對應(yīng)且連到第一供電端子。每個插頭有與其它插頭不同的插腳且連到第二供電端子。
文檔編號H01R29/00GK87104029SQ87104029
公開日1988年3月9日 申請日期1987年6月5日
發(fā)明者盧瑟·萊維·格努伊特 申請人:霍尼韋爾·布爾公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan