專利名稱：家電用節(jié)電型自動交流穩(wěn)壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于交流穩(wěn)壓器的技術(shù)改進。
在目前使用的家電用自動交流穩(wěn)壓器中，自耦變壓器采用初級(輸入)線圈匝數(shù)固定不變，次級(輸出)線圈根據(jù)電壓高低改變其匝數(shù)的調(diào)壓方式，即普遍采用若干個繼電器的吸合和釋放，改變自耦變壓器的變比，達到調(diào)壓的目的。這種調(diào)壓方式所采用電路的缺點是鐵芯磁通密度隨著輸入電壓的增高而大幅度地增加。一般交流穩(wěn)壓器的輸入電壓為140－242V，相應磁通密度增加到1.73倍，而對應于220V輸入電壓的磁通密度到1.57倍。為了使最高輸入電壓時的鐵芯不飽和，在140V輸入電壓時磁通密度必須取較低值，即是采用較好的硅鋼片Z10，若最高磁通密度值為18700高斯，則其在140V時應為18700／1.73≈10800高斯，很明顯使線圈的匝數(shù)增多，增加了用銅量。在調(diào)壓過程中增加了負載時銅損，降低了負載時的效率，在220V±10％正常輸入電壓時又增大了空載損耗。
本實用新型為了克服上述缺點，反其道而行之，采用自耦變壓器次級(輸出)線圈匝數(shù)固定不變，初級(輸入)線圈根據(jù)電壓高低改變其匝數(shù)的調(diào)壓方式，并把原用的變壓器山字形鐵芯改用C形或E形鐵芯，達到了顯著減少空載損耗，大量節(jié)電節(jié)銅的目的。
本實用新型節(jié)電型交流穩(wěn)壓器，由自耦變壓器B，開關(guān)K，熔斷器RD，繼電器J1、J2、J3、J4的觸點所組成的主電路［交流輸入輸出電路］，以及以下幾種電路所組成(1)控制電源。由自耦變壓器B的線圈N5，二極管Z1，濾波電容器C1，二極管Z12，濾波電容器C3所組成；(2)控制電路。由二極管Z3，降壓電阻R3，濾波電容C4，電位器W1、W2、W3所組成的信號電路，由電阻R1，二極管Z2，濾波電容C2所組成的給定電路，由四運算放大器集成電路塊IC1，電阻R5、R6… … …R16所組成的指令電路和由晶體管BG1、BG2、BG3，繼電器J1、J2、J3，二極管Z7、Z8、Z9所組成的執(zhí)行電路等四部份電路所組成；(3)保護電路包括過壓保護電路和延時保護電路，其中過壓保護電路由二極管Z4，降壓電阻R4，濾波電容器C5，電位器W4所組成的信號電路，由電阻R2，二極管Z11所組成的給定電路，由四運算放大器集成電路塊IC1，電阻R17、R18、R19、R20，二極管Z5所組成的指令電路和由晶體管BG4，繼電器J4，二極管Z10所組成的執(zhí)行電路等四部份電路所組成；延時保護電路由定時器集成電路塊IC2，電阻R21、R22、R23、R20，電容C6、C7、C8，二極管Z6，按鈕開關(guān)QA所組成的延時電路，和由晶體管BG4，繼電器J4，二極管Z10所組成的執(zhí)行電路所組成；本實用新型的要點是(1)采用自耦變壓器B次級(輸出)線圈匝數(shù)固定不變，初級(輸入)線圈根據(jù)電壓高低改變其匝數(shù)的調(diào)壓方式，即(1)穩(wěn)壓器的交流輸出電壓由自耦變壓器B的次級(輸出)線圈引出，其線圈匝數(shù)n輸出為線圈N1、N2、N3、N4的匝數(shù)n1、n2、n3、n4的和，即n輸出＝n1＋n2＋n3＋n4為固定不變值。(2)穩(wěn)壓器的調(diào)壓方式是根據(jù)輸入電壓的高低，通過繼電器J1、J2、J3的釋放或吸合也即接入或切除線圈N1、N2、N3來改變初級(輸入)線圈的匝數(shù)，從而改變變比實現(xiàn)調(diào)壓的目的。本設計根據(jù)技術(shù)條件分二種(a)在輸入電壓為140－242V時，初級線圈由N1、N2、N3＋N4三只線圈所組成，此時N3＋N4為一只線圈，調(diào)壓用的繼電器為J1、J2二只繼電器；(b)在輸入電壓為120－242V時，初級線圈由N1、N2、N3、N4四只線圈所組成，調(diào)壓用的繼電器為J1、J2、J3三只繼電器?，F(xiàn)用(b)來說明調(diào)壓過程如下當輸入電壓U輸入＝220V±10％的正常供電時，繼電器J1、J2、J3處于釋放狀態(tài)，輸入電流經(jīng)過A、K、RD、J3、J2、J1的常閉觸點送至自耦變壓器，經(jīng)線圈N1、N2、N3、N4，回到O，此時線圈串聯(lián)，初次級全部共用，變比K＝1，初級線圈匝數(shù)最多，n輸入＝n1＋n2＋n3＋n4，使鐵芯磁通密度較低，從而使變壓器空載損耗最小，變壓器處于最佳狀態(tài)，實現(xiàn)了節(jié)電。當輸入電壓U輸入≤198V時；J1繼電器吸合，將線圈N1切除，輸入電流經(jīng)A、K、RD、N2、N3、N4回到O，此時初級線圈匝數(shù)減少，n輸入＝n2＋n3＋n4，但次級匝數(shù)不變?nèi)詾閚輸出＝n1＋n2＋n3＋n4，變比變?yōu)镵≤1，使輸出電壓升高，實現(xiàn)了調(diào)壓，同時使鐵芯磁通密度變化較小，仍保持最佳狀態(tài)。當輸入電壓降至U輸入≤170V時，J1、J2吸合，切除線圈N1、N2，使輸入線圈匝數(shù)進一步減少為N輸入＝n3＋n4；當輸入電壓降至U輸入≤145V時，J1、J2、J3全部吸合，切除線圈是N1、N2、N3，使輸入線圈的匝數(shù)最后減少為N輸入＝n4；在輸入電壓120－242V時，使輸出電壓始終保持在220V＋10％－15％的范圍內(nèi)。當輸出電壓超過250V±2％時，繼電器J4在過壓保護電路控制下吸合，并切斷輸出電源。(3)自藕變壓器的變化K＝U輸入／U輸出和各線圈匝數(shù)比的設計值，根據(jù)設計的技術(shù)要求分二種(a)當輸入電壓為140－220V±10％時，K＝0.7－1，U輸入＝140V時，K＝0.7，U輸入＝140－198V時，0.7≤K≤1，U輸入＝220V±10％時，K＝1，各線圈的匝數(shù)比為n1n2n3＋n4＝0.250.1791。此時N3、N4設計成一只線圈。(b)當輸入電壓為120－220±10％時，K＝0.6－1，其中U輸入＝120V時，K＝0.6，U輸入＝120－198V時，0.6≤K≤1，U輸入＝220V±10％時，K＝1，各線圈的匝數(shù)比為n1n2n3n4＝0.2880.2120.1681。2、節(jié)電型自耦變壓器采用C形或E形鐵芯。目前，一般家用交流穩(wěn)壓器的自耦變壓器鐵芯一般均采用由硅鋼片沖制而成的山字形鐵芯。對冷軋鋼片來講，磁通順軋制方向損耗最小，垂直于軋制方向損耗較大，以Z10為例，垂直損耗為平行損耗的3倍左右。對于山字形鐵芯，三柱為順軋制方向，則軛部為垂直方向，而且接縫多，也增加了損耗。本實用新型所用的C形或E形鐵芯由優(yōu)質(zhì)鋼帶卷制而成，由于磁通方向與鋼帶軋制方向一致，接縫也少，所以鐵芯損耗小。磁通密度可取為13000－17000高斯。由于可取較高的磁通密度，因此節(jié)銅。
本實用新型的優(yōu)點是1、大量節(jié)電。節(jié)電電路和節(jié)電變壓器即C形或E形鐵芯變壓器的結(jié)合，組成了節(jié)電型交流穩(wěn)壓器，以750W的為例，國家規(guī)定標準空載損耗為P0≤14W，而節(jié)電型交流穩(wěn)壓器的實測空載損耗為P0≤2W，其損耗僅為規(guī)定標準的14.3％，節(jié)電85.7％。市售名牌產(chǎn)品航空牌750W交流穩(wěn)壓器實測損耗7－8W，按7W計算，節(jié)電型交流穩(wěn)壓器的空載損耗為航空牌的空載損耗的28.6％，節(jié)電71.4％，空載損耗顯著下降。2、大量節(jié)銅。經(jīng)計算變壓器線圈匝數(shù)為一般交流穩(wěn)壓器變壓器的64％左右，即可節(jié)約銅約三個之一左右。且因調(diào)壓過程中有負載時變壓器的銅損耗低，提高了負載時的效率。3、性能可靠，維修方便。故本實用新型具有很高的經(jīng)濟價值，是電冰箱、電視機、收錄機、洗衣機等各種家用電器的先進穩(wěn)壓電源。
附

圖1是本實用新型電路原理圖，附圖2是山字形鐵芯中磁通走向與其壓制方向關(guān)系示意圖，附圖3、4是C形、E形鐵芯示意圖。附圖2、3、4中虛線代表磁通方向，符號＝表示磁通方向與鋼片軋制方向平行，丄表示磁通方向與鋼片軋制方向垂直。
附圖1中B自耦變壓器；N1、N2、N3、N4、N5自藕變壓器線圈；J1、J2、J3、J4繼電器；Z1、Z2… …Z12二極管；R1、R2…R23電阻；C1、C2… … …C8電容；BG1、BG2、BG3、BG4晶體管；W1、W2、W3、W4電位器；IC1四運算放大器集成電路塊，IC2定時器集成電路塊；QA按鈕；K輸入開關(guān)；RD熔斷器；AO輸入端，A1O1輸出端；V電壓表。
權(quán)利要求1.一種節(jié)電型交流穩(wěn)壓器由自耦變壓器B，開關(guān)K，熔斷器RD，繼電器J1、J2、J3、J4的觸點所組成的主電路(交流輸入輸出電路)，以及以下幾種電路所組成(1)控制電源，由自耦變壓器B的線圈N5，二極管Z1，濾波電容器C1，二極管Z12，濾波電容器C3所組成；(2)控制電路。由二極管Z3，降壓電阻R3，濾波電容C4，電位器W1、W2、W3所組成的信號電路，由電阻R1，二極管Z2，濾波電容C2所組成的給定電路，由四運算放大器集成電路塊IC1，電阻R5、R6………R16所組成的指令電路和由晶體管BG1、BG2、BG3，繼電器J1、J2、J3，二極管Z7、Z8、Z9所組成的執(zhí)行電路等四部份電路所組成；(3)保護電路包括過壓保護電路和延時保護電路，其中過壓保護電路由二極管Z4，降壓電阻R4，濾波電容器C5，電位器W4所組成的信號電路，由電阻R2，二極管Z11所組成的給定電路，由四運算放大器集成電路塊IC1，電阻R17、R18、R19、R20，二極管Z5所組成的指令電路和由晶體管BG4，繼電器J4，二極管Z10所組成的執(zhí)行電路等四部份電路所組成；延時保護電路由定時器集成電路塊IC2，電阻R21、R22、R23、R20，電容C6、C7、C8，二極管Z6，按鈕開關(guān)QA所組成的延時電路，和由晶體管BG4，繼電器J4，二極管Z10所組成的執(zhí)行電路所組成；本節(jié)電型交流穩(wěn)壓器其特征在于(1)采用自耦變壓器B次級(輸出)線圈匝數(shù)固定不變，初級(輸入)線圈根據(jù)輸入電壓高低改變其匝數(shù)的調(diào)壓方式，即(A)自耦變壓器B的次級(輸出)的匝數(shù)n輸出為線圈N1、N2、N3、N4的匝數(shù)n1、n2、n3、n4的和，即n輸出=n1+n2+n3+n4為固定不變值，(B)自耦變壓器的初級(輸入)線圈有若干個，根據(jù)輸入電壓的高低，由繼電器J1、J2、J3的釋放或吸合也即接入或切除線圈N1、N2、N3來改變初級(輸入)線圈的匝數(shù)(a)在輸入電壓為140-242V時，初級線圈由N1、N2、N3+N4三只線圈所組成，其中N3+N4為一只線圈，調(diào)壓用的繼電器為J1J2二只繼電器(b)在輸入電壓為120-242V時，初級線圈由N1、N2、N3、N4四只線圈所組成，調(diào)壓用的繼電器為J1、J2、J3三只繼電器，在輸入電壓U輸入=220V±10%的正常供電時，釋放的繼電器是J1、J2、J3，全部接入的線圈是N1、N2、N3、N4，輸入線圈的匝數(shù)是n輸入=n1+n2+n3+n4；當輸入電壓降壓至U輸入≤198V時；吸合的繼電器的是J1，釋放的繼電器J2、J3，切除的線圈是N1，接入的線圈是N2、N3、N4，輸入線圈的匝數(shù)減少為N輸入=n2+n3+n4；當輸入電壓降至U輸入≤170V時，吸合的繼電器是J1、J2，釋放的繼電器的J3，切除的線圈是N1、N2，接入線圈是N3、N4，輸入線圈的匝數(shù)進一步減少為N輸出=N3＋N4；當輸入電壓降至U輸入≤145V時，吸合的繼電器是J1、J2、J3，切除的線圈是N1、N2、N3，接入的線圈僅為N4，輸入線圈的匝數(shù)最后減少為N輸入=n4；當輸出電壓超過250V±2%時，吸合并切斷輸出電源的斷電器是J4，(2)自耦變壓器B的鐵芯采用硅鋼帶卷制而成的C形或E形鐵芯。
2.如權(quán)利要求所說的節(jié)電型交流穩(wěn)壓器，其特征在于自耦變壓器的變比K＝U輸入／U輸出和各線圈匝數(shù)比的設計值為(1)當輸入電壓為140－220V±10％時，K＝0.7－1，其中輸入電壓為140V時，K＝0.7，140－198V時，0.7≤K≤1，220V±10％時，K＝1，各線圈的匝數(shù)比為n1n2n3＋n4＝0.250.1791，(2)當輸入電壓為120－220V±10％時，K＝0.6－1，其中輸入電壓為120V時，K＝0.6，120－198V時，0.6≤K≤1,220V±10％時，K＝1，各線圈的匝數(shù)比為n1n2n3n4＝0.2880.2120.1681。
3.如權(quán)利要求1或2所說的節(jié)電型交流穩(wěn)壓器，其特征在于自耦變壓器的C形或E形鐵芯的磁通密度為13000－17000高斯。
專利摘要家電用節(jié)電型自動交流穩(wěn)壓器，采用節(jié)電電路。自耦變壓器采用次級(輸出)線圈匝數(shù)固定不變，初級(輸入)線圈按電壓高低改變其匝數(shù)的調(diào)壓方式來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的初級(輸入)線圈匝數(shù)固定不變，次級(輸出)線圈按電壓高低改變其匝數(shù)的調(diào)壓方式。節(jié)電自耦變壓器采用C形或E形鐵芯，其與節(jié)電電路的結(jié)合，大大降低了空載損耗，大量節(jié)電節(jié)銅，并提高了負載時效率。性能可靠，維修方便，為電冰箱、電視機等家用電器的先進交流穩(wěn)壓電源。
文檔編號G05F3/06GK2073132SQ9021425
公開日1991年3月13日 申請日期1990年8月22日 優(yōu)先權(quán)日1990年8月22日
發(fā)明者遲仁琨, 賀忠良, 李金勝 申請人:青島市農(nóng)業(yè)機械科學研究所