一種直流勵(lì)磁自耦變壓器調(diào)壓軟起動(dòng)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種直流勵(lì)磁自耦變壓器調(diào)壓軟起動(dòng)裝置，包括三個(gè)交流繞組組成的自耦變壓器和直流勵(lì)磁回路，每個(gè)所述交流繞組包括串聯(lián)繞組、公共繞組以及單相鐵心，每個(gè)所述串聯(lián)繞組的電源端與外在電網(wǎng)連接，每個(gè)所述串聯(lián)繞組的中間抽頭與用電器連接；所述直流勵(lì)磁回路包括直流電源和三個(gè)串聯(lián)的直流勵(lì)磁線圈，所述三個(gè)串聯(lián)的直流勵(lì)磁線圈共同組成直流繞組，所述直流繞組的線圈套接于相應(yīng)的所述交流繞組的線圈。本發(fā)明的有益效果為：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投入資金少，調(diào)壓反應(yīng)速度快，效率高，范圍大，靈敏可靠，實(shí)際應(yīng)用前途廣泛，能夠廣泛應(yīng)用于高壓電機(jī)降壓軟起動(dòng)、調(diào)節(jié)各種電熱裝置、用于其節(jié)電領(lǐng)域和穩(wěn)定電網(wǎng)電壓等，實(shí)現(xiàn)了無極連續(xù)調(diào)節(jié)。
【專利說明】一種直流勵(lì)磁自耦變壓器調(diào)壓軟起動(dòng)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種直流勵(lì)磁自耦變壓器調(diào)壓軟起動(dòng)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，交流電壓調(diào)節(jié)有變壓器、調(diào)壓器、電力電子變換器等方式，采用變壓器方式調(diào)節(jié)用電設(shè)備的輸入電壓，只能從一種電壓變換到另一種電壓，自耦變壓器調(diào)壓需要有載開關(guān)一級(jí)一級(jí)逐步調(diào)試，調(diào)節(jié)周期長(zhǎng)，不能實(shí)現(xiàn)無級(jí)連續(xù)調(diào)節(jié)，不適用于需要連續(xù)調(diào)整輸入電壓的場(chǎng)合。采用調(diào)壓器方式調(diào)節(jié)用電設(shè)備的輸入電壓，是一種通過機(jī)械手段調(diào)節(jié)，不能直接通過電氣控制，使用不方便，機(jī)械手段調(diào)節(jié)的響應(yīng)速度慢，動(dòng)態(tài)性能差，損耗大。電力電子變換器是能實(shí)現(xiàn)高性能電壓調(diào)節(jié)，但成本高，控制復(fù)雜，電子變換器產(chǎn)生的諧波對(duì)電網(wǎng)影響大，故可靠性低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種直流勵(lì)磁自耦變壓器調(diào)壓軟起動(dòng)裝置，調(diào)壓反應(yīng)速度快，效率高，范圍大，靈敏可靠，實(shí)現(xiàn)了無極連續(xù)調(diào)節(jié)，以克服目前現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足。
[0004]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0005]一種直流勵(lì)磁自耦變壓器調(diào)壓軟起動(dòng)裝置，包括三個(gè)交流繞組組成的自耦變壓器和直流勵(lì)磁回路，每個(gè)所述交流繞組由串聯(lián)繞組、公共繞組以及單相鐵心組成，每個(gè)所述串聯(lián)繞組的電源端與外在電網(wǎng)連接，每個(gè)所述串聯(lián)繞組的中間抽頭與用電器連接，所述直流勵(lì)磁回路包括直流電源、三個(gè)串聯(lián)的直流勵(lì)磁線圈、采樣器和控制器，所述三個(gè)串聯(lián)的直流勵(lì)磁線圈共同組成直流繞組，所述直流繞組的線圈套接于相應(yīng)的所述交流繞組的線圈，所述直流電源的高電位流出的電流依次流經(jīng)三個(gè)串聯(lián)的直流勵(lì)磁線圈后回到所述直流電源的低電位，所述直流電源的輸出端與控制器的電壓信號(hào)采集端連接，所述控制器的信號(hào)輸出端與采樣器通訊連接。
[0006]上述的直流勵(lì)磁自耦變壓器調(diào)壓軟起動(dòng)裝置，還包括由單線圈相互串聯(lián)而成的限制諧波的平衡繞組，所述平衡繞組與所述公共繞組組成諧波平衡子系統(tǒng)。
[0007]上述的直流勵(lì)磁自耦變壓器調(diào)壓軟起動(dòng)裝置，三個(gè)單相交流繞組分別套裝在三個(gè)相應(yīng)的單芯柱帶旁軛鐵心上，組成三相自耦變壓器。
[0008]本發(fā)明的有益效果為:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投入資金少，調(diào)壓反應(yīng)速度快，效率高，范圍大，靈敏可靠，實(shí)際應(yīng)用前途廣泛，能夠廣泛應(yīng)用于高壓電機(jī)降壓軟起動(dòng)、調(diào)節(jié)各種電熱裝置、用于其節(jié)電領(lǐng)域和穩(wěn)定電網(wǎng)電壓等，實(shí)現(xiàn)了無極連續(xù)調(diào)節(jié)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]下面根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0010]圖1是本發(fā)明實(shí)施例所述直流勵(lì)磁自耦變壓器調(diào)壓軟起動(dòng)裝置的電路原理示意圖；
[0011]圖2是本發(fā)明實(shí)施例所述直流勵(lì)磁自耦變壓器交流繞組和鐵心的結(jié)構(gòu)布置圖。
[0012]圖中:
[0013]1、交流繞組；2、串聯(lián)繞組；3、公共繞組；4、單相鐵心；5、外在電網(wǎng)；6、中間抽頭；7、用電器；8、直流電源；9、直流勵(lì)磁線圈；10、直流繞組；11、平衡繞組；12、采樣器；13、控制器。

【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖1-2所示，本發(fā)明實(shí)施例所述的一種直流勵(lì)磁自耦變壓器調(diào)壓軟起動(dòng)裝置，包括三個(gè)交流繞組I組成的自耦變壓器和直流勵(lì)磁回路，每個(gè)所述交流繞組I包括串聯(lián)繞組2、公共繞組3以及單相鐵心4，每個(gè)所述串聯(lián)繞組2的電源端與外在電網(wǎng)5連接，每個(gè)所述串聯(lián)繞組2的中間抽頭6與用電器7連接，所述直流勵(lì)磁回路由直流電源8和三個(gè)串聯(lián)的直流勵(lì)磁線圈9組成，所述三個(gè)串聯(lián)的直流勵(lì)磁線圈9共同組成直流繞組10，所述直流繞組10的線圈套接于相應(yīng)的所述交流繞組I的線圈，所述直流電源8的高電位流出的電流依次流經(jīng)三個(gè)串聯(lián)的直流勵(lì)磁線圈9后回到所述直流電源的低電位，由自耦變壓器按照用電器7額定電壓的65%供給用電器7，使用電器做自耦降壓起動(dòng)，而后通過直流勵(lì)磁回路使用電器從65 %的額定電壓逐漸升高至100 %的額定電壓，用電器實(shí)現(xiàn)調(diào)壓軟起動(dòng)過程。
[0015]所述的直流勵(lì)磁自耦變壓器調(diào)壓軟起動(dòng)裝置還包括由單線圈相互串聯(lián)而成的限制諧波的平衡繞組11，所述平衡繞組11與所述公共繞組組成諧波平衡子系統(tǒng)。
[0016]所述直流勵(lì)磁回路還包括采樣器12和控制器13，所述直流電源8的輸出端與控制器13的電壓信號(hào)采集端連接，所述控制器13的信號(hào)輸出端與采樣器12通訊連接，采樣器12監(jiān)測(cè)用電器7的輸入電壓和電流，并把檢測(cè)到的電壓信號(hào)或者電流信號(hào)傳遞給控制器13，控制器13內(nèi)部預(yù)先設(shè)定理想工作電壓，控制器13在收到采樣器12傳輸?shù)臋z測(cè)到的電壓信號(hào)或者電流信號(hào)后，經(jīng)過所述控制器13內(nèi)置的比較器運(yùn)算并與理想工作電壓相比較之后輸出控制信號(hào)，該控制信號(hào)調(diào)節(jié)直流電源8的輸出電流，進(jìn)而改變自耦變壓器的交流電抗，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)用電器7輸入電壓的調(diào)整；自耦變壓器的直流繞組10與直流電源8串聯(lián)，通過改變直流電源8輸出電流來調(diào)節(jié)自耦變壓器的鐵心交流磁導(dǎo)率μ，從而改變自耦變壓器電抗，其自耦變壓器的輸出電壓也隨之變化。
[0017]所述直流勵(lì)磁自耦變壓器調(diào)壓軟起動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)原理如下:
[0018]自耦變壓器交流繞組的電抗值與交流磁導(dǎo)率成正比:
[0019]X = ω w2S μ μ 0/L 單位:Ω
[0020]式中:
[0021]X-電抗單位:Ω
[0022]ω-角頻率
[0023]W-交流繞組匝數(shù)
[0024]S-鐵心柱截面單位:CM2
[0025]μ -鐵心交流磁導(dǎo)率
[0026]μ 0-真空磁導(dǎo)率
[0027]L-鐵心磁路平均長(zhǎng)單位:CM
[0028]當(dāng)直流電流ID增加時(shí)，鐵心飽和度增加，鐵心交流磁導(dǎo)率μ減少，電抗值X隨之成比例減少。
[0029]而自耦變壓器的電抗與電壓成正比:
[0030]X = U/I
[0031]式中:
[0032]U-自耦變壓器輸出電壓?jiǎn)挝?V
[0033]1-自耦變壓器輸出電流單位:A
[0034]因此，一個(gè)閉合的鐵心在交直流磁場(chǎng)共同作用下，用改變直流電流的方法，可以達(dá)到改變交流繞組的電抗，從而可改變?cè)O(shè)備裝置的輸出電壓或電流。
[0035]在實(shí)際應(yīng)用中，是不能采用單鐵心形式直流勵(lì)磁自耦變壓器的，因?yàn)殍F心中的交流繞組I在通過電流時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)交變磁通，該交談磁通會(huì)在直流繞組中感應(yīng)出交變電勢(shì)，這樣交流繞組I和直流繞組10之間的關(guān)系如同變壓器一、二次繞組之間的關(guān)系一樣，破壞了直流電源8的正常工作，另外由三個(gè)單相單鐵心即三個(gè)單相自耦變壓器組成的三相自耦變壓器，直流繞組10的線圈套裝在交流繞組I相應(yīng)的線圈外面，可避免直流電源因產(chǎn)生交變電勢(shì)帶來的損害。如圖2所示，每個(gè)單相鐵心是單柱旁軛式，這樣三個(gè)鐵心中磁通的波形相同而相位彼此相差1200，由此使直流繞組中感應(yīng)產(chǎn)生的交流電勢(shì)互相抵消，保證了直流繞組10的正常工作，交流繞組I所產(chǎn)生的高次諧波，由平衡繞組11加以限制。
[0036]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為:
[0037]1、調(diào)壓反應(yīng)速度快,靈敏可靠。
[0038]調(diào)壓過程沒有機(jī)械設(shè)備的參與，完全由直流電流控制鐵心的飽和度，改變繞組的電抗值，自耦變壓器的輸出電壓得到變化，實(shí)現(xiàn)了調(diào)壓的目的。還可以在帶電情況下連續(xù)無極平滑均勻地調(diào)節(jié)交流電壓。
[0039]2、實(shí)現(xiàn)調(diào)壓效率高，投入資金較少。
[0040]直流繞組和交流繞組的功率比，根據(jù)長(zhǎng)期試驗(yàn)數(shù)據(jù)，這個(gè)比約為5%左右，也就是說，可用較小的直流功率控制較大的交流功率。
[0041]3、調(diào)壓范圍大，且連續(xù)可調(diào)。
[0042]調(diào)壓的實(shí)質(zhì)是用直流改變自耦變壓器交流電抗，在電抗變化范圍內(nèi)，電抗值連續(xù)可調(diào)，電抗值的變化倍數(shù)等于它的電壓變化倍數(shù)和電流變化倍數(shù)的乘積。
[0043]4、實(shí)際應(yīng)用前途廣泛，主要有如下幾個(gè)方面:
[0044]A、高壓電機(jī)降壓軟起動(dòng)；
[0045]B、調(diào)節(jié)電爐和各種電熱裝置；
[0046]C、調(diào)節(jié)照明裝置，用于其節(jié)電領(lǐng)域；
[0047]D、可穩(wěn)定電網(wǎng)電壓，取代穩(wěn)壓器。
[0048]上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明創(chuàng)造所作的舉例，而并非對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造【具體實(shí)施方式】的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所引伸出的任何顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造權(quán)利要求的保護(hù)范圍之中。
【權(quán)利要求】
1.一種直流勵(lì)磁自耦變壓器調(diào)壓軟起動(dòng)裝置，包括三個(gè)交流繞組(I)組成的自耦變壓器和直流勵(lì)磁回路，每個(gè)交流繞組(I)包括串聯(lián)繞組(2)、公共繞組(3)以及單相鐵心(4)，每個(gè)串聯(lián)繞組⑵的電源端與外在電網(wǎng)(5)連接，每個(gè)串聯(lián)繞組(2)的中間抽頭(6)與用電器(7)連接，其特征在于:所述直流勵(lì)磁回路包括直流電源(8)、三個(gè)串聯(lián)的直流勵(lì)磁線圈(9)、采樣器(12)和控制器(13)，所述三個(gè)串聯(lián)的直流勵(lì)磁線圈(9)共同組成直流繞組(10)，所述直流繞組(10)的線圈套接于相應(yīng)的交流繞組⑴的線圈，所述直流電源⑶的輸出端與控制器(13)的電壓信號(hào)采集端連接，所述控制器(13)的信號(hào)輸出端與采樣器(12)通訊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流勵(lì)磁自耦變壓器調(diào)壓軟起動(dòng)裝置，其特征在于:所述直流勵(lì)磁自耦變壓器調(diào)壓軟起動(dòng)裝置還包括由單線圈相互串聯(lián)而成的限制諧波的平衡繞組(11)，所述平衡繞組(11)與所述公共繞組(3)組成諧波平衡子系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流勵(lì)磁自耦變壓器調(diào)壓軟起動(dòng)裝置，其特征在于:三個(gè)單相交流繞組(I)分別套裝在三個(gè)相應(yīng)的單芯柱帶旁軛鐵心上以組成三相自耦變壓器。
【文檔編號(hào)】H01F30/02GK104426446SQ201310397744
【公開日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2013年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月29日
【發(fā)明者】肖少兵, 袁碧波, 王怡華, 程世國(guó) 申請(qǐng)人:大禹電氣科技股份有限公司