專利名稱：一種改進(jìn)的繼電器式交流穩(wěn)壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種改進(jìn)的繼電器式交流穩(wěn)壓器，它可以在電網(wǎng)輸入電壓波動(dòng)時(shí)獲得穩(wěn)定電壓輸出。
在傳統(tǒng)的繼電器式交流穩(wěn)壓器中，變壓器的電壓調(diào)整繞組的匝數(shù)是等量的。當(dāng)輸入電壓下降到一定值時(shí)，控制線路使第一個(gè)繼電器動(dòng)作，從而使變壓器的第一個(gè)電壓調(diào)整繞組串入工作。隨著電壓的進(jìn)一步降低，動(dòng)作的繼電器一定增加，串入電路工作的電壓調(diào)整繞組也跟隨著增加。這樣，若要在電網(wǎng)電壓從250伏至125伏之間波動(dòng)時(shí)獲得220伏±5％的穩(wěn)壓輸出，則至少需要使用7個(gè)繼電器才能滿足要求。顯然，這種設(shè)備的造價(jià)高，控制線路也比較復(fù)雜。
本發(fā)明的任務(wù)是要提供一種改進(jìn)的繼電器式交流穩(wěn)壓器，它只需采用三個(gè)繼電器就可達(dá)到上述的穩(wěn)壓精度要求，其控制線路簡單，這種設(shè)備不僅可替代傳統(tǒng)的繼電器式穩(wěn)壓器，而且在一定的使用范圍內(nèi)可取代價(jià)格昂貴的全自動(dòng)交流電子穩(wěn)壓器。它具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低，穩(wěn)壓精度高，性能可靠等優(yōu)點(diǎn)。
本實(shí)用新型的任務(wù)是以如下方式完成的，繼電器式交流穩(wěn)壓器的電壓調(diào)整繞組匝數(shù)是按等比級(jí)數(shù)設(shè)計(jì)的，而各個(gè)電壓調(diào)整繞組的端點(diǎn)分別與三個(gè)繼電器的接點(diǎn)相接，這樣各個(gè)電壓調(diào)整繞組是根據(jù)這三個(gè)繼電器的動(dòng)作與否而分別以不同的組合形式串入電路工作。由于電壓調(diào)整繞組的匝數(shù)是成等比關(guān)系的，這樣第二個(gè)電壓調(diào)整繞組串入電路工作相當(dāng)于二倍的第一個(gè)電壓調(diào)整繞組串入電路，而第三個(gè)電壓調(diào)整繞組串入電路工作，則相當(dāng)于四倍的第一個(gè)電壓調(diào)整繞組串入電路。這樣，隨著電網(wǎng)電壓的下降，不一定要增加繼電器動(dòng)作的數(shù)目，即不一定要增加串入電路的電壓調(diào)整繞組的數(shù)目。在這三個(gè)繼電器中，有一個(gè)繼電器只在電壓大波動(dòng)時(shí)才動(dòng)作，另一個(gè)繼電器在電壓小起伏時(shí)動(dòng)作，還有一個(gè)繼電器的動(dòng)作特性介于這兩種的中間。這種電壓調(diào)整是大、中、小三級(jí)交錯(cuò)調(diào)整。當(dāng)電網(wǎng)電壓在規(guī)定的范圍(250伏至125伏)內(nèi)波動(dòng)時(shí)，這三個(gè)繼電器以不同形式組合共計(jì)有八種可能性，或者是其中的一個(gè)繼電器動(dòng)作，或者是其中的二個(gè)繼電器動(dòng)作，或者是三個(gè)繼電器都動(dòng)作和都不動(dòng)作。我們把電網(wǎng)輸入電壓從250伏至125伏大致分為八檔，這樣繼電器動(dòng)作變化的八種組合對(duì)應(yīng)于電網(wǎng)電壓變化的八擋，因此可以通過繼電器狀態(tài)變化控制變壓器中電壓調(diào)整繞組的組合形式，保證穩(wěn)壓器輸出電壓穩(wěn)定在220伏±5％的范圍內(nèi)。當(dāng)輸入電壓處在我們所定的第一擋時(shí)，所有繼電器均不動(dòng)作；當(dāng)輸入電壓從第一擋下降到第二擋時(shí)，讓第一個(gè)繼電器動(dòng)作，使第一個(gè)電壓調(diào)整繞組串入電路工作；當(dāng)電網(wǎng)電壓下降到第三擋時(shí)，通過控制線路，讓第一個(gè)繼電器回到釋放狀態(tài)，而讓第二個(gè)繼電器動(dòng)作，即使第一個(gè)電壓調(diào)整繞組重又退出工作，而使第二個(gè)電壓調(diào)整繞組串入電路工作；當(dāng)電壓下降到第四檔時(shí)，第一個(gè)繼電器也動(dòng)作，第一、二電壓調(diào)整繞組都串入電路工作；當(dāng)電壓下降到第五檔時(shí)，通過控制線路使第一、二繼電器都回到釋放狀態(tài)，而使第三個(gè)繼電器動(dòng)作，即使第一、二個(gè)電壓調(diào)整繞組退出工作，讓第三個(gè)電壓調(diào)整繞組串入電路工作，它相當(dāng)于四倍第一個(gè)電壓調(diào)整繞組串入電路工作；當(dāng)輸入電壓降到第六檔時(shí)，第一個(gè)繼電器和第三個(gè)繼電器動(dòng)作，第一個(gè)和第三個(gè)電壓調(diào)整繞組串入電路工作；當(dāng)輸入電壓降到第七檔時(shí)，第二個(gè)和第三個(gè)電壓調(diào)整繞組串入電路工作；當(dāng)輸入電壓降到第八檔時(shí)，三個(gè)繼電器都動(dòng)作，即三個(gè)電壓調(diào)整繞組都串入電路工作。
另外，在變壓器的輸出端設(shè)置一個(gè)繼電器，其作用是當(dāng)電網(wǎng)電壓高于250伏或低于125伏時(shí)，會(huì)自動(dòng)切斷穩(wěn)壓器的輸出。
為了實(shí)現(xiàn)這種對(duì)繼電器變化狀態(tài)的控制，可采用不均衡模－數(shù)轉(zhuǎn)換器或者其他的控制電路，不均衡模－數(shù)轉(zhuǎn)換器中有四個(gè)比較器和四個(gè)反相器，四個(gè)反相器的輸出端與其對(duì)應(yīng)的晶體管基極相接，這四個(gè)晶體管集電極又與上述四個(gè)繼電器的線圈相連，通過晶體管的狀態(tài)變化使繼電器開關(guān)動(dòng)作，使繼電器的觸點(diǎn)開關(guān)動(dòng)作，電壓調(diào)整繞組以不同組合形式串入電路工作，這樣電網(wǎng)輸入電壓經(jīng)過繼電器式交流穩(wěn)壓器調(diào)整后的輸出電壓能夠穩(wěn)定在220伏±5％的范圍內(nèi)。
這種繼電器式交流穩(wěn)壓器還有一個(gè)“止閃”開關(guān)，這是一個(gè)單刀雙擲開關(guān)，它的一端接在電網(wǎng)輸入端，另兩端點(diǎn)接在變壓器的線圈繞組上。當(dāng)輸入電壓處在某個(gè)轉(zhuǎn)換臨界點(diǎn)時(shí)，穩(wěn)壓器內(nèi)的繼電器會(huì)不停地動(dòng)作，這時(shí)只要扳動(dòng)此開關(guān)即可制止跳動(dòng)。
下面將結(jié)合附圖
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。
圖一是本實(shí)用新型的原理電路圖。
這種繼電器式交流穩(wěn)壓器的變壓器(1)中各個(gè)繞組的標(biāo)稱匝數(shù)為NBD＝250，NCD＝231，NFG＝24.3，NDE＝51.3，NAC＝108，其中線圈繞組FG、DE和AC稱為電壓調(diào)整繞組，這些電壓調(diào)整繞組的匝數(shù)不是等量的，而是成等比關(guān)系的，即NDE／NFG
NAC／NDE
2?？刂齐娐凡捎貌痪猓瓟?shù)轉(zhuǎn)換器(2)，用以實(shí)現(xiàn)對(duì)三個(gè)繼電器(3)、(4)、(5)的特別邏輯控制。不均衡模－數(shù)轉(zhuǎn)換器(2)中的四個(gè)比較器(6)、(7)、(8)、(9)是由一塊四運(yùn)算放大器組成，它們的同相輸入端都是各自的電壓參考端，而反相輸入端連在一起，為取樣電壓輸入端。四個(gè)反相器(10)、(11)、(12)、(13)也是由一塊四反相器擔(dān)任，使用反相器的目的是為了使輸出幅度保持一致。變壓器(1)中那些匝數(shù)成等比關(guān)系的電壓調(diào)整繞組AC、DE和FG分別與繼電器(3)、(4)、(5)的接點(diǎn)相聯(lián)接，而繼電器(3)、(4)、(5)的線圈與不均衡模－數(shù)轉(zhuǎn)換器(2)上的體管(17)、(20)、(24)集電極相接。繼電器(3)、(4)和(5)的接點(diǎn)結(jié)構(gòu)是單刀雙擲開關(guān)。在這里，假定有輸出時(shí)為250，無輸出時(shí)為0。(注意這里的250及電路中二個(gè)穩(wěn)壓器(14)和(15)的輸出電壓＋250，＋170都沒有注明單位，這些數(shù)字僅具有比例意義，其單位不是伏)。
電位器(16)為輸入電壓取樣電位器，當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍為250伏至125伏時(shí)，電位器動(dòng)臂輸出也是250～125。
為了說明控制線路原理，我們將取樣電壓分為八擋250～226，226～205，205～185，185～170，170～154，154～144，144～134，134～126。由于這八擋是不均衡的，因此我們采用不均衡模－數(shù)轉(zhuǎn)換器。當(dāng)然，也可使這八擋為均衡的，這樣只需普通的模－數(shù)轉(zhuǎn)換器，不過，這會(huì)使整個(gè)穩(wěn)壓精度下降。
當(dāng)電網(wǎng)電壓處在第一擋時(shí)，即電位器(16)的取樣電壓為250～226，這時(shí)比較器(6)的比較端參考電位為170，低于反相輸入端取樣電壓，故比較器(6)輸出為0，從而使反相器(10)的輸出為250，于是晶體管(17)截止，繼電器(5)保持釋放，電壓調(diào)整繞組AC退出工作。另外，當(dāng)反相器(10)輸出為250時(shí)，比較器(7)同相輸入端便通過電阻(18)接至高電位250，又通過電阻(19)接至中電位170，適當(dāng)選取電阻(18)、(19)的阻值，使比較器(7)的參考電位為205，這時(shí)取樣電壓250～226高于這個(gè)參考電位，比較器(7)的輸出為0，反相器(11)的輸出則為250，晶體管(20)截止，繼電器(4)釋放，電壓調(diào)整繞組DE也退出工作。當(dāng)反相器(10)、(11)均輸出250時(shí)，比較器(8)的同相輸入端便通過電阻(21)、(22)接至高電位250，又通過電阻(23)接至中電位170，適當(dāng)?shù)剡x取電阻(21)、(22)、(23)的阻值，使比較器(8)的同相輸入端此時(shí)的參考電位為226。這樣，取樣電壓250～226仍高于它，使比較器(8)的輸出為0，反相器(12)的輸出為250，晶體管(24)截止，繼電器(3)釋放，電壓調(diào)整繞組FG也退出工作。綜上所述，此時(shí)匝數(shù)為250的輸入線圈繞組BD實(shí)際電位為250～226，而從匝數(shù)為231的線圈CD輸出的電壓為 231/250 ·250～ 231/250 ·226即231～209。
當(dāng)輸入電壓下降到第二擋時(shí)，即取樣電壓為226～205，與前面相比較可知，繼電器(5)、(4)仍處在釋放狀態(tài)，電壓調(diào)整繞組AC、DE仍退出工作電路，但此時(shí)取樣電壓226～205已低于比較器(8)的比較端參考電位226，比較器(8)的輸出為1，反相器(12)的輸出為為0，晶體管(24)飽和，繼電器(3)產(chǎn)生動(dòng)作，電壓調(diào)整繞組FG串入電電路工作。這時(shí)，輸入線圈繞組匝數(shù)NBD＝250上的實(shí)際電壓為226～205，而通過線圈CD和FG的匝數(shù)為NCD＋NFG＝231＋24.3＝255.3，這時(shí)穩(wěn)壓器的實(shí)際輸出電壓便是 255.3/250 ·226～ 255.3/250 ·205即231～209。
當(dāng)輸入電壓下降到第三擋時(shí)，即取樣電壓為205～185時(shí)，繼電器(5)與上述情況相同仍處在釋放狀態(tài)，電壓調(diào)整繞組AC不串入電路工作，比較器(7)的參考電位為205，這時(shí)取樣電壓205～185已低于這參考電位，比較器(7)輸出為1，反相器(11)輸出為0，晶體管(20)飽和，繼電器(4)動(dòng)作，電壓調(diào)整繞組DE串入電路工作。另外，當(dāng)反相器(11)的輸出為0時(shí)，比較器(8)的同相輸入端便通過電阻(25)接地，適當(dāng)選擇電阻(25)的阻值，使比較器(8)同相輸入端此時(shí)的比較電位下降為185。于是取樣電壓205～185又高于這個(gè)比較電位，從而使比較器(8)的輸出為0，反相器(12)的輸出為250，晶體管(24)截止，繼電器(3)處在釋放狀態(tài)，電壓調(diào)整繞組FG又退出工作。這時(shí)輸入線圈BD(匝數(shù)NBD＝250)的實(shí)際電壓為205～185，輸出線圈CD和DE的匝數(shù)為NCD＋NDE＝231＋51.3＝282.3，實(shí)際輸出電壓為 282.3/250 ·205～ 282.3/250 ·185即231～209。
當(dāng)輸入電壓下降到第四擋時(shí)，取樣電壓為185～170，這時(shí)繼電器(5)仍沒有改變狀態(tài)，而比較器(7)的比較電位仍為205，取樣電壓仍低于它，繼電器(4)的動(dòng)作狀態(tài)與第三擋相同也處在吸合狀態(tài)。比較器(8)的比較電位也仍為185，但此時(shí)取樣電壓185～170已低于這個(gè)比較電壓，比較器(8)輸出為1，反相器(12)輸出為0，晶體管(24)飽和，繼電器(3)產(chǎn)生動(dòng)作。于是電壓調(diào)整繞組DE和FG串入電路工作。這時(shí)輸入電壓的線圈匝數(shù)NBD＝250，它的實(shí)際輸入電壓為185～170，而實(shí)際輸出線圈為CD、DE和FG三段，其匝數(shù)總和為NCD＋NDE＋NFG＝231＋51.3＋24.3＝306.6，其輸出的實(shí)際電壓為 306.3/250 ·185～ 306.6/250 ·170即227～209。
……余此類推，輸入電壓在250伏至125伏之間波動(dòng)時(shí)，輸出電壓總是穩(wěn)定在231伏至209伏之間。
繼電器(26)控制穩(wěn)壓器的輸出，它的線圈與不均衡模－數(shù)轉(zhuǎn)換器(2)上的晶體管(27)的集電極相接，繼電器(26)的接點(diǎn)結(jié)構(gòu)是常閉單刀單擲開關(guān)，其一端與繼電器(5)相連，另一端為穩(wěn)壓器的輸出端。取比較器(9)的比較參考電壓為250，當(dāng)取樣電壓大于250時(shí)，比較器(9)的輸出為0，反相器(13)的輸出為250，于是晶體管(27)飽和，繼電器(26)產(chǎn)生動(dòng)作，切斷穩(wěn)壓器的輸出電路。另外，在繼電器(26)的線圈與晶體管(27)的集電極聯(lián)接處并接上一個(gè)由穩(wěn)壓管(28)、晶體管(29)和(30)所組成的回路，選取穩(wěn)壓管(28)的穩(wěn)壓值為125，當(dāng)取樣電壓低于125時(shí)，晶體管(29)截止，晶體管(30)飽和，繼電器(26)動(dòng)作，切斷穩(wěn)壓器的輸出電路。
“止閃”開關(guān)(31)是一個(gè)單刀雙擲開關(guān)，它的兩端接在變壓器(1)的線圈繞組BD上，而另一個(gè)端點(diǎn)是電網(wǎng)的輸入端。當(dāng)輸入電壓剛好處在繼電器轉(zhuǎn)換狀態(tài)的位置時(shí)，繼電器將跳動(dòng)不止，這時(shí)可將“止閃”開關(guān)(31)扳向另一邊，這樣就會(huì)稍微改變?nèi)与妷褐?，避開這個(gè)臨界點(diǎn)；如果又遇到另一臨界點(diǎn)時(shí)，只需將“止閃”開關(guān)(31)再向這一方扳，就可以避開另一臨界點(diǎn)。
當(dāng)然，這種控制電路也可采用分立元件，不過其線路要稍為復(fù)雜一些。
權(quán)利要求1.一種由變壓器(1)，不均衡模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(2)，繼電器(3)、(4)、(5)、(26)以及“止閃”開關(guān)(3)所組成的繼電器式交流穩(wěn)壓器，其特征是變壓器(1)中那些匝數(shù)成等比關(guān)系的電壓調(diào)整繞組AC、DE和FG分別與繼電器(3)、(4)、(5)的接點(diǎn)相聯(lián)接，而繼電器(3)、(4)、(5)和(26)的線圈與不均衡模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(2)上的晶體管(17)、(20)、(24)和(27)集電極相接。
2.按權(quán)利要求1所規(guī)定的繼電器式交流穩(wěn)壓器，其特征是繼電器(3)、(4)和(5)的接點(diǎn)結(jié)構(gòu)是單刀雙擲開關(guān)，而繼電器(26)的接點(diǎn)結(jié)構(gòu)是常閉單刀單擲開關(guān)，它的一端與繼電器(5)相連，另一端為穩(wěn)壓器的輸出端。
3.按權(quán)利要求1所規(guī)定的繼電器式交流穩(wěn)壓器，其特征是在繼電器(26)的線圈與晶體管(27)的集電極聯(lián)接處并接上一個(gè)由穩(wěn)壓管(28)、晶體管(29)和(30)所組成的回路。
4.按權(quán)利要求1所規(guī)定的繼電器式交流穩(wěn)壓器，其特征是在變壓器(1)的線圈繞組BD兩端接上一個(gè)“止閃”開關(guān)(31)，這個(gè)“止閃”開關(guān)(31)是單刀雙擲開關(guān)，它的另一個(gè)端點(diǎn)接在電網(wǎng)的輸入端。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種改進(jìn)的繼電器式交流穩(wěn)壓器，在變壓器中那些匝數(shù)成等比關(guān)系的電壓調(diào)整繞組分別與繼電器的接點(diǎn)相聯(lián)接，而繼電器的線圈與不均衡?！獢?shù)轉(zhuǎn)換器上的晶體管集電極相接，在電網(wǎng)輸入端還接上一個(gè)“止閃”開關(guān)，這種用三個(gè)繼電器和控制器件，使電網(wǎng)輸入電壓在250V～125V之間波動(dòng)范圍內(nèi)獲得220V±5％的穩(wěn)壓輸出。這種穩(wěn)壓器結(jié)構(gòu)簡單，成本低，穩(wěn)壓精度高，性能可靠。
文檔編號(hào)G05F1/10GK2031122SQ8720766
公開日1989年1月18日 申請(qǐng)日期1987年5月1日 優(yōu)先權(quán)日1987年5月1日
發(fā)明者陳新森, 陳茂霖 申請(qǐng)人:陳茂霖, 陳新森