專利名稱：三相穩(wěn)壓調(diào)控裝置補(bǔ)償線圈降感應(yīng)電壓及觸點(diǎn)消弧的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種補(bǔ)償無(wú)功功率的電路裝置，尤其是三相電路的相電壓、線電壓的穩(wěn)壓調(diào)壓裝置補(bǔ)償線圈降感應(yīng)電壓及觸點(diǎn)消弧的方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有電力網(wǎng)的電壓波動(dòng)在高峰期和低峰期相差往往超過(guò)國(guó)家規(guī)定，甚至超過(guò)士10％，特別是低壓380V的末端電壓尤其明顯不穩(wěn)。目前的調(diào)壓、穩(wěn)壓裝置主要為伺服式調(diào)壓方式，而伺服電機(jī)式由于是利用碳刷來(lái)進(jìn)行調(diào)壓，在碳刷換線頭槽時(shí)產(chǎn)生拉弧現(xiàn)象容易燒壞線圈、故障率高，不適應(yīng)在較為惡劣的環(huán)境中使用，這樣就會(huì)降低用電設(shè)備的運(yùn)行性能和使用壽命，甚至使有些對(duì)電壓要求比較嚴(yán)格的設(shè)備不能正常工作，同時(shí)也會(huì)使能耗大大增加，而且現(xiàn)有的調(diào)壓穩(wěn)壓技術(shù)和產(chǎn)品存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性差和成本高等原因。因此，阻礙了調(diào)壓穩(wěn)壓技術(shù)的廣泛應(yīng)用。
為此，本公司于2004年8月27日提供了一種適應(yīng)性強(qiáng)，能耗低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性好和成本低的《三相穩(wěn)壓調(diào)控裝置及控制方法》，并申請(qǐng)了發(fā)明專利，申請(qǐng)?zhí)枮?00410060781.x，2005年3月18日公布及進(jìn)入實(shí)審程序。
該發(fā)明包括含微電腦的采樣控制器、控制電路和三相補(bǔ)償變壓器，其特征在于所述的三相補(bǔ)償變壓器每相次級(jí)繞組只設(shè)一個(gè)繞組線圈，各次級(jí)繞組線圈輸入端分別與相應(yīng)的三相電源連接，各輸出端與相應(yīng)的負(fù)載連接；各相初級(jí)繞組設(shè)一個(gè)以上的若干繞組線圈及其抽頭，各抽頭通過(guò)控制電路與輸入電源的相應(yīng)相線、零線連接；所述控制電路中包括若干個(gè)接觸器，各個(gè)接觸器的控制線圈受所述采樣控制器的控制，通過(guò)相應(yīng)的觸點(diǎn)，控制所述三相補(bǔ)償變壓器各相初級(jí)繞組線圈相應(yīng)的抽頭與輸入的電源相應(yīng)相線、零線連接或初級(jí)繞組之間的短接。
該發(fā)明三相穩(wěn)壓調(diào)控裝置的控制方法為(1)采樣控制器自動(dòng)從補(bǔ)償變壓器接負(fù)載的輸出端采集電壓信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)控制器中的微電腦系統(tǒng)分析判斷，若輸出端的電壓有超范圍波動(dòng)，則采樣控制器發(fā)出相應(yīng)的指令給控制電路；(2)采樣控制器發(fā)出的指令包括使控制電路中相應(yīng)的接觸器通過(guò)觸點(diǎn)，接通補(bǔ)償變壓器初級(jí)繞組的相應(yīng)線圈與輸入三相電源相應(yīng)的線電壓和/相電壓的連接；(3)控制電路中相應(yīng)的接觸器執(zhí)行采樣控制器的指令，通過(guò)相應(yīng)的觸點(diǎn)，使補(bǔ)償變壓器初級(jí)繞組各相應(yīng)線圈利用輸入三相電源的線電壓和/相電壓，由小至大和由大至小不同的正向或反向電壓進(jìn)行有序地疊加補(bǔ)償，這個(gè)補(bǔ)償反應(yīng)在串接于電源與負(fù)載之間的補(bǔ)償變壓器的次級(jí)繞組上，使輸出電壓逼近設(shè)定的穩(wěn)壓調(diào)壓中心值。
所述的線電壓和相電壓對(duì)于A相補(bǔ)償回路而言，可以是三相電源A、B、C和零線N的A-B或A-C之間線電壓和A-N之間的相電壓；對(duì)于B相補(bǔ)償回路而言，可以是三相電源A、B、C和N的B-C或B-A之間線電壓和B-N之間的相電壓；對(duì)于C相補(bǔ)償回路而言，可以是三相電源A、B、C和N的C-A或C-B之間的線電壓和C-N之間的相電壓。
上述結(jié)構(gòu)的三相穩(wěn)壓調(diào)控裝置及其控制方法，采樣控制器自動(dòng)從輸出采樣到電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)濾波進(jìn)入微電腦系統(tǒng)，經(jīng)計(jì)算分析判斷電腦發(fā)出指令控制電路的若干個(gè)相關(guān)接觸器按照指令產(chǎn)生動(dòng)作，通過(guò)相應(yīng)的觸點(diǎn)控制接通三相補(bǔ)償變壓器初級(jí)相應(yīng)的各繞組線圈引出線即抽頭與輸入三相電源的相線或頭尾引出線的連接。在輸出的電壓波動(dòng)較大時(shí)補(bǔ)償變壓器進(jìn)入正向或反向的電壓疊加補(bǔ)償，該補(bǔ)償反應(yīng)產(chǎn)生在串接于電源與負(fù)載之間的補(bǔ)償變壓器次級(jí)繞組上，使輸出電壓逼近程序設(shè)定的調(diào)壓穩(wěn)壓中心值。其中，補(bǔ)償變壓器的每相初級(jí)繞組回路電源之所以分別交替取自于輸入三相電網(wǎng)的相電壓和線電壓是因?yàn)樵谕瑯拥墓β嗜萘肯?，提高回路的工作電壓可以有效地降低工作電流，而通用的交流接觸器的額定工作電壓是380/660伏，這樣可以有效地減少電流對(duì)接觸器或繼電器的沖擊，減少故障率，降低成本，每檔的補(bǔ)償調(diào)節(jié)電壓幅度均勻，能穩(wěn)定地控制輸出電壓的運(yùn)行曲線，將電壓波動(dòng)嚴(yán)格控制在±3％或士2％之內(nèi)。這是現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法辦到的，而且，具有電壓調(diào)節(jié)范圍廣，穩(wěn)壓精度高，輸出波形好，成本低，器件壽命長(zhǎng)，可靠性高的特點(diǎn)，滿足戶內(nèi)外調(diào)壓和穩(wěn)壓供電的需要，適用于需要穩(wěn)壓的負(fù)荷以及需要在運(yùn)行過(guò)程中根據(jù)不同時(shí)段提供不同調(diào)壓穩(wěn)壓中心值的負(fù)荷。
以上所述的三相穩(wěn)壓調(diào)控裝置，在實(shí)際應(yīng)用中，我們發(fā)現(xiàn)，在多個(gè)串接的初級(jí)補(bǔ)償繞組線圈中，由于感應(yīng)的作用，使尾端的線圈上的感應(yīng)電壓升得很高，高于660伏，超過(guò)了該裝置中接觸器及線圈間和元器件的絕緣安全電壓，一般工業(yè)和民用電器件的絕緣安全電壓為660伏。而且，在該裝置補(bǔ)償切換各相應(yīng)的繞組線圈中，存在著接觸器的觸點(diǎn)之間因飛弧產(chǎn)生相間或相線與零線短路的現(xiàn)象，影響到三相穩(wěn)壓調(diào)控裝置的正常工作、可靠和實(shí)用性。經(jīng)實(shí)踐和研究，我們找到了解決該問(wèn)題的辦法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種三相穩(wěn)壓調(diào)控裝置補(bǔ)償線圈降感應(yīng)電壓的方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種三相穩(wěn)壓調(diào)控裝置補(bǔ)償線圈觸點(diǎn)消弧的方法。
本發(fā)明包括補(bǔ)償變壓器每相多個(gè)串接初級(jí)補(bǔ)償繞組線圈、控制電路及其控制各所述線圈抽頭的控制觸點(diǎn)，補(bǔ)償線圈降感應(yīng)電壓的方法為在所述多個(gè)串接初級(jí)補(bǔ)償線圈中間的兩線圈之間，設(shè)置有降壓聯(lián)絡(luò)觸點(diǎn)，將多個(gè)串接補(bǔ)償線圈分成前后兩段，當(dāng)后段/前段沒(méi)有用到時(shí)，通過(guò)降壓聯(lián)絡(luò)觸點(diǎn)，斷開(kāi)后段/前段線圈，降低感應(yīng)電壓。
補(bǔ)償線圈觸點(diǎn)消弧的方法為在所述多個(gè)串接初級(jí)補(bǔ)償線圈的兩端，分別再串接一個(gè)消弧線圈，該兩消弧線圈的兩端也受控制觸點(diǎn)的控制。
在三相穩(wěn)壓調(diào)控裝置的補(bǔ)償變壓器各相初級(jí)補(bǔ)償線圈中間，設(shè)置了降壓聯(lián)絡(luò)觸點(diǎn)，在中間將多個(gè)串接的初級(jí)補(bǔ)償線圈分成兩段，從而降低了多個(gè)串接線圈的感應(yīng)電壓?jiǎn)栴}，使感應(yīng)電壓降低到660V以下，滿足電路中各元器件的安全絕緣電壓，降低了成本，增加了穩(wěn)壓調(diào)控裝置的可靠性。在各相初級(jí)補(bǔ)償線圈兩端各增接的控制觸點(diǎn)消弧線圈，當(dāng)該消弧線圈的控制觸點(diǎn)閉合/斷開(kāi)時(shí)，其它線圈的控制觸點(diǎn)也閉合/斷開(kāi)，由于消弧線圈的感抗產(chǎn)生反向電動(dòng)勢(shì)，使流經(jīng)線圈的電流不能突變，從而達(dá)到消弧的作用。使穩(wěn)壓調(diào)控裝置能可靠地運(yùn)行，具有實(shí)用價(jià)值。


圖1是本發(fā)明中一相補(bǔ)償電路及部分控制電路原理圖。
圖2是圖1中初級(jí)補(bǔ)償線圈感應(yīng)電壓的向量圖。
具體實(shí)施例方式
下面，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明。
本發(fā)明是在本公司的上一申請(qǐng)《三相穩(wěn)壓調(diào)控裝置及控制方法》，申請(qǐng)?zhí)枮?0410060781.x的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。為了表達(dá)清晰，下面以三相電路中的A相電路的結(jié)構(gòu)和補(bǔ)償方法來(lái)說(shuō)明本發(fā)明工作原理，其余相的電路結(jié)構(gòu)相同。
圖1所示，是本發(fā)明A相的補(bǔ)償電路原理圖，其余兩相的結(jié)構(gòu)原理相同，類推。在圖1中為了圖面整潔，省略了原申請(qǐng)的保護(hù)性觸點(diǎn)KD。三相補(bǔ)償變壓器T的A相次級(jí)繞組設(shè)一個(gè)線圈Q，一端與輸入電源UA連接，另一端U出接負(fù)載，次級(jí)繞組線圈Q的匝數(shù)為n。初級(jí)繞組設(shè)六個(gè)線圈Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6，其中線圈Q1、Q2、Q3為第一部分繞組，線圈Q4、Q5、Q6為第二部分繞組，兩端的線圈Q1和Q6為控制觸點(diǎn)消弧線圈。該六個(gè)線圈的匝數(shù)分別為N1、N2、N3、N4、N5、N6，各線圈有引出線頭即初級(jí)繞組有抽頭8個(gè)，這8個(gè)抽頭分別通過(guò)控制電路中各相應(yīng)接觸器常開(kāi)觸點(diǎn)1K～8K與輸入三相電源中的A/B/C相線或零線連接。
在圖1中，根據(jù)變壓器的基本原理“初次級(jí)繞組電壓比等于初、次級(jí)繞組匝數(shù)比”，可推出本補(bǔ)償電路的工作原理。設(shè)補(bǔ)償變壓器T的A相次級(jí)繞組的輸入電壓為UA，該次級(jí)繞組線圈Q的匝數(shù)為n，在次級(jí)繞組Q產(chǎn)生的補(bǔ)償電壓為ΔU，輸出電壓U出，當(dāng)輸出U出偏離設(shè)定值時(shí)，由采樣控制器及控制電路進(jìn)行控制。
當(dāng)輸出電壓U出高于設(shè)定值時(shí)，有補(bǔ)償?shù)谝粰n負(fù)電壓時(shí)，觸點(diǎn)1K、5K、7K閉合，在補(bǔ)償變壓器次級(jí)繞組Q得到補(bǔ)償電壓為
ΔU.=-U.ANN1+N2+N3+N4+N5n=-nU.ANN1+N2+N3+N4+N5]]>其中 是相線A與零線N之間的相電壓。
同理，補(bǔ)償?shù)诙n負(fù)電壓時(shí)，觸點(diǎn)1K、5K、6K閉合，在補(bǔ)償變壓器的次級(jí)繞組Q得到的補(bǔ)償電壓為ΔU.=-U.ABN1+N2+N3+N4n=-nU.ABN1+N2+N3+N4]]>其中 是AB相的線電壓，它比A相的相電壓的相位角超前30度。
補(bǔ)償?shù)谌龣n負(fù)電壓時(shí)，觸點(diǎn)1K、4K閉合，有ΔU.=-U.ABN1+N2+N3n=-nU.ABN1+N2+N3]]>補(bǔ)償?shù)谒臋n負(fù)電壓時(shí)，觸點(diǎn)1K、3K閉合，有ΔU.=-U.ABN1+N2n=-nU.ABN1+N2]]>其中 是AB相的線電壓，它比A相的相電壓的相位角超前30度。如果電壓為A-C線電壓則比A相滯后30度。
補(bǔ)償0檔電壓時(shí)，控制電路接觸器的觸點(diǎn)1K、5K、8K閉合，也是將補(bǔ)償變壓器T的初級(jí)繞組線圈Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6短路ΔU＝0V。
本補(bǔ)償電路的A相輸出電壓 當(dāng)然，在上述分析中采用的A-B線電壓也可以采用A-C線電壓。
當(dāng)需要補(bǔ)償正電壓時(shí)，原理和補(bǔ)償電壓的計(jì)算方法與上述相同，各觸點(diǎn)閉合的秩序不同。
當(dāng)輸出電壓U出低于設(shè)定值時(shí)，有補(bǔ)償?shù)谝粰n正電壓時(shí)觸點(diǎn)2K、5K、8K閉合；補(bǔ)償?shù)诙n正電壓時(shí)觸點(diǎn)3K、5K、8K閉合；詳細(xì)的電壓等式類推。
在圖1中，由于增加了滅弧繞組線圈Q1和Q6，避免了在各線圈切換過(guò)程中，因控制觸點(diǎn)的通/斷所產(chǎn)生的電飛弧引起相間或相線與零線之間的短路現(xiàn)象出現(xiàn)。同時(shí)在線圈Q1～Q3和Q4～Q6兩個(gè)部分繞組之間設(shè)置了聯(lián)絡(luò)控制觸點(diǎn)5K，有效避免了當(dāng)只在一個(gè)部分繞組上施加補(bǔ)償電壓時(shí)，由于全部繞組線圈串接而引起感應(yīng)過(guò)電壓的現(xiàn)象出現(xiàn)，這樣可以有效地控制感應(yīng)的相間電壓在660V以下。
下面就圖1電路來(lái)說(shuō)明降壓聯(lián)絡(luò)觸點(diǎn)5K的工作原理當(dāng)補(bǔ)償?shù)谒臋n負(fù)電壓時(shí)，觸點(diǎn)1K、3K閉合，施加在線圈Q1+Q2上的電壓為UAB線電壓，例如400V，假設(shè)此時(shí)降壓聯(lián)絡(luò)觸點(diǎn)5K閉合，或不設(shè)降壓聯(lián)絡(luò)觸點(diǎn)5K，即線圈Q1～Q6全部串聯(lián)，那么在線圈Q6的尾端即觸點(diǎn)8K的上端接點(diǎn)處的A相感應(yīng)電壓為UAA=UABN1+N2×(N1+N2+N3+N4+N5+N6)]]>當(dāng)取變壓器次級(jí)繞組匝數(shù)為N＝1單位時(shí)，初級(jí)各線圈匝數(shù)取N1＝3，N2＝8.75，N3＝3.5，N4＝7，N5＝7，N6＝2，那么，UAA=4003+8.75(3+8.75+3.5+7+7+2)=1064V]]>同理，UBB＝1064V，UCC＝1064V這樣，在接觸器觸點(diǎn)8K上感應(yīng)出的線電壓按圖2向量圖估算，很明顯UA’B’＝UB’C’＝UC’A’≈1510V由此可見(jiàn)，此時(shí)初級(jí)繞組上感應(yīng)的電壓高達(dá)1510V，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于接觸器安全絕緣電壓660V。
如果將降壓聯(lián)絡(luò)觸點(diǎn)5K斷開(kāi)，則線圈Q4，Q5，Q6上的感應(yīng)電壓值為
UAA=UABN1+N2×(N4+N5+N6)=4003+8.75(7+7+2)=545V]]>同理，由圖2中的向量圖推算得到UA’B’＝UB’C’＝UC’A’≈630V由此可見(jiàn)，由于采用了降壓聯(lián)絡(luò)觸點(diǎn)5K分?jǐn)嘀虚g線圈Q3與Q4的連接，將多個(gè)串接的補(bǔ)償線圈分成前后兩段，使在極端情況下，各接觸器的觸點(diǎn)之間的相間感應(yīng)電壓在660V安全絕緣電壓以下。因此，在沒(méi)有用到前段或后段補(bǔ)償線圈Q1、Q2、Q3或Q4、Q5和Q6的情況下，通過(guò)降壓聯(lián)絡(luò)觸點(diǎn)5K，斷開(kāi)前或后段線圈，降下感應(yīng)電壓。
當(dāng)然，在初級(jí)補(bǔ)償線圈Q1～Q6中，若各線圈的匝數(shù)少，工作時(shí)補(bǔ)償繞組的感應(yīng)電壓小于660V，則可取消補(bǔ)償繞組中間的降壓聯(lián)絡(luò)觸點(diǎn)5K，將其短接，電路工作正常。
下面就圖2的電路來(lái)說(shuō)明滅弧線圈Q1和Q6的工作原理假設(shè)原補(bǔ)償狀態(tài)為補(bǔ)償0檔電壓時(shí)，即觸點(diǎn)1K、5K、8K閉合，2K斷開(kāi)；若需補(bǔ)償正一檔電壓時(shí)，補(bǔ)償狀態(tài)應(yīng)轉(zhuǎn)到觸點(diǎn)2K、5K、8K閉合，觸點(diǎn)1K在分?jǐn)嗟倪^(guò)程中，必然會(huì)產(chǎn)生電飛弧，如果線圈Q1取消，即N1＝0匝時(shí)，當(dāng)觸點(diǎn)1K產(chǎn)生的電飛弧較大，并尚未完全熄滅前，觸點(diǎn)2K的閉合會(huì)使1K電飛弧重燃，發(fā)生A相與零線N之間短路故障。但是，由于本發(fā)明有線圈Q1存在，即使觸點(diǎn)1K的電飛弧較大，并尚未完全熄滅前，觸點(diǎn)2K閉合，此時(shí)因?yàn)榫€圈Q1的感抗產(chǎn)生反向電動(dòng)勢(shì)的作用，使電流不能突變，該電飛弧不會(huì)重燃，起到消弧的作用。而且，這個(gè)消弧作用已經(jīng)在實(shí)踐中得到了證明。因此，有效地解決了接觸器觸點(diǎn)在切換的補(bǔ)償線圈過(guò)程中，因電飛弧重燃發(fā)生短路故障的問(wèn)題。線圈Q6的設(shè)置和工作原理與線圈Q1的相同，不再贅述。
綜上所述，三相補(bǔ)償變壓器T的各相初級(jí)補(bǔ)償繞組可以設(shè)置相應(yīng)多的線圈及抽頭，以滿足穩(wěn)壓調(diào)壓的范圍和控制精度，控制電路的接觸器也可以根據(jù)需要設(shè)置多個(gè)，其中的接觸器觸點(diǎn)，即上述的控制觸點(diǎn)，也可以采用其它類型的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)器件，如開(kāi)關(guān)管和可控硅器件等。電路的結(jié)構(gòu)也很多，不論采用何種方案，只要采用了開(kāi)關(guān)器件切換線路間串接有滅弧繞組或兩部分初級(jí)繞組之間有聯(lián)絡(luò)接觸器(開(kāi)關(guān))控制通斷的控制方法，均構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的侵權(quán)。
權(quán)利要求
1.一種三相穩(wěn)壓調(diào)控裝置補(bǔ)償線圈降感應(yīng)電壓的方法，它包括補(bǔ)償變壓器每相多個(gè)串接初級(jí)繞組線圈、控制電路及其控制各所述線圈抽頭的控制觸點(diǎn)，其特征在于還包括在所述多個(gè)串接初級(jí)補(bǔ)償線圈中間的兩線圈之間，設(shè)置有降壓聯(lián)絡(luò)觸點(diǎn)，將多個(gè)串接補(bǔ)償線圈分成前后兩段。
2.一種三相穩(wěn)壓調(diào)控裝置補(bǔ)償線圈觸點(diǎn)消弧的方法，它包括補(bǔ)償變壓器每相多個(gè)串接初級(jí)繞組線圈、控制電路及其控制各所述線圈抽頭的控制觸點(diǎn)，其特征在于還包括在所述多個(gè)串接初級(jí)補(bǔ)償線圈的兩端，分別再串接一個(gè)消弧線圈，該消弧線圈的兩端也受控制觸點(diǎn)的控制。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種三相穩(wěn)壓調(diào)控裝置補(bǔ)償線圈降感應(yīng)電壓及觸點(diǎn)消弧的方法，它包括補(bǔ)償變壓器每相多個(gè)串接初級(jí)繞組線圈、控制電路及其控制各所述線圈抽頭的控制觸點(diǎn)，其特征在于還包括在所述多個(gè)串接初級(jí)補(bǔ)償線圈中間的兩線圈之間，設(shè)置有降壓聯(lián)絡(luò)觸點(diǎn)，將多個(gè)串接補(bǔ)償線圈分成前后兩段。在所述多個(gè)串接初級(jí)補(bǔ)償線圈的兩端，分別再串接一個(gè)消弧線圈，該消弧線圈的兩端受控制觸點(diǎn)的控制。能使多個(gè)串接的補(bǔ)償線圈感應(yīng)電壓降低到660V以下。在各相初級(jí)補(bǔ)償線圈兩端各增接的觸點(diǎn)消弧線圈，由于消弧線圈的感抗產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢(shì)，使流經(jīng)線圈的電流不能突變，從而達(dá)到消弧的作用，使穩(wěn)壓調(diào)控裝置能可靠地運(yùn)行，具有實(shí)用價(jià)值。
文檔編號(hào)H02H9/08GK1770584SQ20051001959
公開(kāi)日2006年5月10日 申請(qǐng)日期2005年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月12日
發(fā)明者海濤, 駱武寧, 黎建鋼 申請(qǐng)人:廣西大學(xué), 南寧微控技術(shù)有限公司