智能低壓節(jié)電柜的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種智能低壓節(jié)電柜，包括抽頭變壓器（1）、動態(tài)補償裝置（2）、真空接觸器（10）、負載（11），其特征在于，所述智能低壓節(jié)電柜還包括接觸點（3）、狀態(tài)轉(zhuǎn)換旋組（8）、模式轉(zhuǎn)換開關(guān)（9）、智能控制裝置（12）；所述智能控制裝置（12）由交流接觸器（4）、輸出模塊（5）、觸摸屏（6）和采集模塊（7）組成。解決節(jié)電柜在節(jié)電過程中降壓比不可調(diào)節(jié)的問題，本實用新型的優(yōu)點是減小電網(wǎng)諧波對設備的影響，節(jié)電率高，最高25%，故障率低，安全性高。
【專利說明】智能低壓節(jié)電柜
【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及一種智能低壓節(jié)電柜，應用于電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定的電氣設備，目的在于調(diào)整電網(wǎng)電壓保護用電設備，提高功率因素節(jié)約用電減少電費支出，屬于節(jié)電和用電安全的【技術(shù)領域】。
【背景技術(shù)】
[0002]以往該類型的節(jié)電器性能非常單一，如圖1所示，主要由變壓器和交流接觸器，萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)組成，交流接觸器分別與萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)和變壓器連接，與變壓器負載連接，產(chǎn)品功能少，其缺點為:配電系統(tǒng)中配電線路較長，無功分量較大，線路損耗很大，電能利用率不高；配電系統(tǒng)中電網(wǎng)電壓普遍高于設備額定電壓，電壓運行不經(jīng)濟；降壓比不能調(diào)節(jié)，電網(wǎng)電壓高，負載電壓也高，電網(wǎng)電壓低，負載電壓也低，對設備的運行有安全隱患，影響設備長期運行的安全；節(jié)電率低。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本實用新型設備的目的是提供一種性能更好、節(jié)電率更高、使用更方便的通用節(jié)電器。
[0004]一種智能低壓節(jié)電柜，包括抽頭變壓器1、動態(tài)補償裝置2、真空接觸器10、負載11，其特征在于，所述智能低壓節(jié)電柜還包括接觸點3、狀態(tài)轉(zhuǎn)換旋組8、模式轉(zhuǎn)換開關(guān)9、智能控制裝置12 ;所述智能控制裝置12由交流接觸器4、輸出模塊5、觸摸屏6和采集模塊7組成。
[0005]所述動態(tài)補償裝置2由三個次級線圈和三個電容組成三路，三個電容用三角形接法連接，一個次級線圈連接三角形的兩個節(jié)點，三個次級線圈對稱連接到三角形上；所述三個次級線圈分別靠近接觸抽頭變壓器上的三個初級線圈，形成互感結(jié)構(gòu)。
[0006]所述接觸點3分別與交流接觸器4、電網(wǎng)、抽頭變壓器I連接，所述接觸點3共有三個接觸，分別對應抽頭變壓器I的三個初級線圈。
[0007]所述采集模塊7 —端連接電網(wǎng)，一端連接觸摸屏6。
[0008]所述觸摸屏6 —端連接采集模塊7，一端連接輸出模塊5。
[0009]所述輸出模塊5 —端連接觸摸屏6，一端連接交流接觸器4。
[0010]所述交流接觸器4分別與接觸點3、輸出模塊5、狀態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)旋組8、模式轉(zhuǎn)換開關(guān)9連接。
[0011]所述模式轉(zhuǎn)換開關(guān)9分別連接真空接觸器10和交流接觸器4。
[0012]本實用新型采用動態(tài)補償，提高功率因數(shù)，減少無功分量，減少線路損耗，完成電路中的無功分量的減少，使電路品質(zhì)更高，通過動態(tài)補償?shù)幕ジ凶饔脙艋娋W(wǎng)，優(yōu)化負載電壓。
[0013]智能控制器12與抽頭變壓器I共同實現(xiàn)智能調(diào)節(jié)電壓、濾波、節(jié)電的目的，自動調(diào)整電網(wǎng)對設備的供電電壓，使設備運行更經(jīng)濟。
[0014]所述智能節(jié)電由每相的串聯(lián)電抗線圈、并聯(lián)調(diào)壓線圈和動態(tài)補償線圈三個線圈共同繞制在同一個三柱式鐵芯上的一體結(jié)構(gòu)。并聯(lián)調(diào)壓線圈能按設定的電源在最低電壓值時由控制器自動控制其投入運行或退出運行的工作狀態(tài)，來保證用電設備能在安全電壓上運行；電磁平衡補償線圈采用閉合三角形結(jié)線接法，這樣可使各相電磁平衡來取得輸出電壓的基本對稱，從而消除各相不對稱中的負序分量和零序分量，同時具有消除三次電力高次諧波分量效能，使節(jié)電效果更為顯著。
[0015]智能節(jié)電控制柜的主要功率器件，是采用最新的電磁平衡技術(shù)的產(chǎn)品。其原理結(jié)構(gòu)相當于一個串聯(lián)電抗器并聯(lián)接入自耦調(diào)壓器，和外加獨立相位調(diào)整兼消除高次諧波的線圈，共同(或分別)固定在同一個(或三個)三柱式鐵蕊上的混合體。由于各種線圈在三相中磁勢上相互平衡作用，使得輸送給用電設備上的電壓得到平衡和穩(wěn)定。電壓平衡調(diào)整使得電力得到更好的運用，同時通過先進的控制算法來通過電力電子開關(guān)元器件控制機內(nèi)自動檔位調(diào)整電壓幅值，給負載提供合適的電壓，達至最有效的節(jié)約電能。通過節(jié)電設備內(nèi)產(chǎn)生之循環(huán)電流，吸收系統(tǒng)回路中高次諧波份量，凈化供電回路的高次諧波干擾。
[0016]本實用新型的優(yōu)點是:
[0017]1、節(jié)電率更聞，最聞25% ;
[0018]2、設計更合理，故障率更低；
[0019]3、運行更安全；
[0020]4、能凈化電網(wǎng)，提高電網(wǎng)質(zhì)量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為原智能節(jié)電器結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖2為本實用新型智能低壓節(jié)電柜結(jié)構(gòu)圖。
[0023]圖3為觸摸控制模塊結(jié)構(gòu)圖。
[0024]圖4為閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)圖。
[0025]圖5為動態(tài)補償裝置結(jié)構(gòu)圖。
[0026]圖6為節(jié)電設備使用前后電壓波動曲線模擬仿真圖。
[0027]圖7為節(jié)電設備使用前日負荷曲線模擬仿真圖。
[0028]圖8為節(jié)電設備使用后日負荷曲線模擬仿真圖。
【具體實施方式】
[0029]以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
[0030]接觸3為三個接觸頭，分別接觸抽頭變壓器I上的對應三相電的三個初級線圈，接觸3分別受到交流接觸器4上三個接觸器的控制。交流接觸器4通過接收輸出模塊7或者狀態(tài)轉(zhuǎn)換旋鈕8的信號，做出動作，控制接觸3與抽頭變壓器I的接觸位置，通過調(diào)節(jié)接觸點的位置改變初級線圈和次級線圈匝數(shù)比，調(diào)節(jié)電壓的變化。初級線圈和次級線圈匝數(shù)比為N，通過調(diào)節(jié)接觸3，可使電壓變化為匝數(shù)比為N條件下的97%，96%，95%，94%，93%，92%,對應為 N1: 3%, N2:4%, N3:5%，N4:6%，N5:7%，N6:8%。
[0031 ] 采集模塊6可以直接采集電網(wǎng)電壓和電網(wǎng)電流值，經(jīng)過處理后，送給觸摸屏5處理，觸摸屏5根據(jù)設定好的邏輯做出反應，將控制信號輸送給輸出模塊7，輸出模塊7用來控制交流接觸器4，進而控制接觸3，改變接觸點的位置實現(xiàn)電壓的智能調(diào)節(jié)。觸摸屏中設定了延時，當電網(wǎng)電壓頻繁變動時，輸出模塊7不會做出相應的頻繁變動，保護交流接觸器
4。觸摸屏5還具有輸入、顯示功能，可以和用戶建立交互界面，方便用戶設定參數(shù)，調(diào)節(jié)變壓狀態(tài)。
[0032]智能節(jié)電柜工作時，合上主斷路器及輔助斷路器，智能低壓節(jié)電柜上電。模式開關(guān)10上有“節(jié)電/旁路”和“節(jié)電”兩種模式，當模式開關(guān)10在“節(jié)電/旁路”時，真空接觸器11導通，交流接觸器4控制接觸3斷開，使接觸3不接觸抽頭變壓器I的初級線圈，電網(wǎng)電流通過旁路進入抽頭變壓器I，進而帶動負載工作；當模式開關(guān)10在“節(jié)電”時真空接觸器11斷開，電流經(jīng)過接觸3進入抽頭變壓器I。
[0033]當智能控制裝置12出現(xiàn)故障時，可以開啟手動模式，狀態(tài)轉(zhuǎn)換旋鈕8控制交流接觸器4，實現(xiàn)接觸點3的調(diào)節(jié)。當智能控制裝置12和狀態(tài)轉(zhuǎn)換旋鈕8都出現(xiàn)故障時，可以通過模式開關(guān)10改變運行模式，將“節(jié)電”模式轉(zhuǎn)換為“節(jié)電/旁路”模式，這樣電網(wǎng)電壓通過旁路進入抽頭變壓器1，可在不影響負載正常工作的情況下，維修智能控制裝置12或者狀態(tài)轉(zhuǎn)換旋鈕8。
[0034]動態(tài)補償裝置2由三個次級線圈和三個電容組成三路，三個電容用三角形接法連接，一個次級線圈連接三角形的兩個節(jié)點，三個次級線圈對稱連接到三角形上；三個次級線圈分別靠近接觸抽頭變壓器上的三個初級線圈，形成互感結(jié)構(gòu)；起到過濾電壓高頻諧波，改善電網(wǎng)電壓，提高功率因數(shù)，優(yōu)化負載電壓的功能。
[0035]狀態(tài)指示燈顯示智能低壓節(jié)電柜運行的狀態(tài)。
[0036]圖1、圖2分為原智能節(jié)電器結(jié)構(gòu)、智能低壓節(jié)電柜結(jié)構(gòu)。比較兩者，原智能節(jié)電器結(jié)構(gòu)有萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)，交流接觸器和變壓器，結(jié)構(gòu)簡單，但萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)不能根據(jù)電網(wǎng)參數(shù)變化做出反應，不具有閉環(huán)的反饋功能，沒有旁路電路，多重保護功能。
[0037]圖3、圖4分為控制模塊結(jié)構(gòu)框圖、閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)圖。控制模塊具有可編程功能、自動控制、電能累加、實時時鐘、LCD顯示、數(shù)字通訊等多功能，由電網(wǎng)電壓信號反饋電路、電網(wǎng)電流信號反饋電路、A/D模塊、CPU、觸摸屏、通信接口和輸出模塊組成，電壓信號反饋電路和電流信號反饋電路分別于A/D模塊連接，CPU分別與A/D模塊、輸出模塊、通信接口和觸摸屏連接。觸摸屏和用戶建立交互界面，向用戶顯示運行狀態(tài)，并方便用戶調(diào)整節(jié)電柜的參數(shù)。通信接口可連接工控機，用上位軟件設定CPU的控制邏輯。受控裝置通過檢查部分將運行狀態(tài)參數(shù)整定，經(jīng)反饋部分送給控制部分，控制部分依據(jù)受控裝置的狀態(tài)調(diào)整受控裝置，同時將受控裝置的實時運行情況經(jīng)顯示部分顯示給用戶。
[0038]圖5為動態(tài)補償裝置結(jié)構(gòu)框圖。
[0039]圖6、圖7、圖8分為節(jié)電設備使用前后電壓波動曲線模擬仿真圖、節(jié)電設備使用前日負荷曲線模擬仿真圖、節(jié)電設備使用后日負荷曲線模擬仿真圖。通過仿真節(jié)電柜可以根據(jù)電網(wǎng)電壓的變化調(diào)整，有效降低損耗，節(jié)約用電。
【權(quán)利要求】
1.一種智能低壓節(jié)電柜，包括抽頭變壓器(I)、動態(tài)補償裝置(2)、真空接觸器(10)、負載(11)，其特征在于，所述智能低壓節(jié)電柜還包括接觸點(3)、狀態(tài)轉(zhuǎn)換旋組(8)、模式轉(zhuǎn)換開關(guān)(9)、智能控制裝置(12);所述智能控制裝置(12)由交流接觸器(4)、輸出模塊(5)、觸摸屏(6)和采集模塊(7)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能低壓節(jié)電柜，其特征在于，所述動態(tài)補償裝置(2)由三個次級線圈和三個電容組成三路，三個電容用三角形接法連接，一個次級線圈連接三角形的兩個節(jié)點，三個次級線圈對稱連接到三角形上；所述三個次級線圈分別靠近接觸抽頭變壓器上的三個初級線圈，形成互感結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能低壓節(jié)電柜，其特征在于，所述接觸點(3)分別與交流接觸器(4)、電網(wǎng)、抽頭變壓器(I)連接，所述接觸點(3)共有三個接觸，分別對應抽頭變壓器(I)的三個初級線圈。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能低壓節(jié)電柜，其特征在于，所述采集模塊(7)—端連接電網(wǎng)，一端連接觸摸屏(6)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能低壓節(jié)電柜，其特征在于，所述觸摸屏(6)—端連接采集模塊(7 ), —端連接輸出模塊(5 )。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能低壓節(jié)電柜，其特征在于，所述輸出模塊(5)—端連接觸摸屏(6 )，一端連接交流接觸器(4 )。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能低壓節(jié)電柜，其特征在于，所述交流接觸器(4)分別與接觸點(3 )、輸出模塊(5 )、狀態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)旋組(8 )、模式轉(zhuǎn)換開關(guān)(9 )連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能低壓節(jié)電柜，其特征在于，所述模式轉(zhuǎn)換開關(guān)(9)分別連接真空接觸器(10 )和交流接觸器(4 )。
【文檔編號】H02J3/12GK204205605SQ201420603352
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月20日
【發(fā)明者】張博文, 朱銀海 申請人:上海勝華節(jié)能電氣有限公司