專利名稱：：比例式磁控有載無刷調(diào)壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種比例式磁控有載無刷調(diào)壓器，屬于電氣控制
技術(shù)領(lǐng)域：
。在電力生產(chǎn)、供應(yīng)、特別是使用過程中，為了滿足不同需要和達到各種預(yù)期目地，常常要對電壓進行調(diào)節(jié)。為此國內(nèi)外研制、生產(chǎn)出了許多原理、結(jié)構(gòu)不同的調(diào)壓器。如果按材料結(jié)構(gòu)、性質(zhì)加以區(qū)分，基本可以分為兩大類一類是以鐵心、線圈為材料制成的電磁調(diào)壓器；另一類是以半導(dǎo)體材料制成的固體調(diào)壓器。它們各有優(yōu)點，也各有不足。電磁調(diào)壓器按其調(diào)壓原理又可以分為變比調(diào)壓、感應(yīng)調(diào)壓、移圈調(diào)壓和磁性調(diào)壓。其中以滑動電劇為調(diào)整執(zhí)行元件構(gòu)成的接觸式變比調(diào)壓器不但現(xiàn)在仍在批量生產(chǎn)，使用也最普遍。大容量調(diào)壓器或穩(wěn)壓器的主回路，國內(nèi)外一般都采用接觸調(diào)壓器與變壓器相結(jié)合構(gòu)成補償式調(diào)壓器；一種接觸式調(diào)壓器繞組與試驗變壓器繞組同繞在一個鐵心上構(gòu)成的雙向有載調(diào)壓器在我國授予了發(fā)明專利權(quán)；一種滾動式電刷在我國不僅授予了專利權(quán)，并已投入生產(chǎn)。雖然接觸式調(diào)壓器有效率高、輸出波形及調(diào)壓特性好的優(yōu)點，但是調(diào)壓器需要手動、穩(wěn)壓器則以伺服電機為動力，通過傳動機構(gòu)進行動態(tài)的機械調(diào)整。由于存在滑動電刷和機械動作，不但容易發(fā)生電氣或機械故障，調(diào)整速度也比較慢，而且生產(chǎn)成本也比較高，只適用于500V以下的電壓等級；感應(yīng)調(diào)壓、穩(wěn)圈調(diào)壓雖然沒有滑動電刷，但是存在驅(qū)動、傳動機構(gòu)，仍然屬于機械調(diào)整；磁性調(diào)壓雖然即無刷又無傳動機構(gòu)，但是需要直流電源，由于是以直流電流調(diào)節(jié)鐵心飽和程度進行調(diào)壓，電抗器式的在鐵心趨于飽和時輸出波形發(fā)生畸變，變壓器式的結(jié)構(gòu)、線路較為復(fù)雜。固體調(diào)壓器雖然依體積小、重量輕、可以進行無觸點的無級調(diào)壓得到普遍應(yīng)用，但是以可控硅為調(diào)壓執(zhí)行器件時輸出波形不連續(xù)完整，不適應(yīng)對波形有要求的負載。由于其同負載相串聯(lián)，實施全功率控制，不但產(chǎn)生較強的高次諧波，對供電網(wǎng)絡(luò)、周圍環(huán)境及附近的通訊、無線設(shè)施造成電磁污染、干擾，而且只能在輸入電壓范圍內(nèi)進行調(diào)壓；以大功率三極管開關(guān)狀態(tài)下運用進行調(diào)壓時，不僅存在電磁干擾，受元件極限參數(shù)限制，調(diào)控功率都比較小。在自耦變壓器的升壓、降壓抽頭上分別接入可控硅構(gòu)成的調(diào)壓器，雖然克服了可控硅只能調(diào)壓不能升壓的不足，但是仍然存在波形畸變和電磁干擾問題。本發(fā)明的目地是要提供一種效率高、成本低、輸出波形好、調(diào)整速度快、工作穩(wěn)定可靠，適合各種性質(zhì)負載的通用無刷調(diào)壓器。本比例式磁控有載無刷調(diào)壓器包括繞組、調(diào)控器件等部分，變壓器式調(diào)壓器的特征是同一鐵心上繞有以正向串聯(lián)方式相連接的調(diào)控繞組和調(diào)壓繞組，調(diào)控繞組由調(diào)控器件與線圈相串聯(lián)組成，調(diào)控繞組為輸入端，調(diào)壓繞組為輸出端；電抗器式調(diào)壓器的特征是同一鐵心上繞有以反向并聯(lián)方式相連接的調(diào)控繞組和調(diào)壓繞組，調(diào)控繞組由調(diào)控器件與線圈相串聯(lián)組成，一端為輸入端，另一端為輸出端。由于本發(fā)明的兩個繞組繞在同一個鐵心上，以無觸點的調(diào)控器件首先進行一級的直接電控，又在磁路內(nèi)以疊加合成的方式進行二級的磁控，實現(xiàn)了無刷、無傳動機構(gòu)、無波形畸變的靜態(tài)調(diào)整，兼有固體調(diào)壓器和電磁調(diào)壓器的共同優(yōu)點1、結(jié)構(gòu)、線路簡單，容量大、效率高、成本低、損耗小。2、采用電控與磁控相結(jié)合的二級控制后具有固體調(diào)壓器的反應(yīng)速度和調(diào)壓精度，由于不存在電刷和傳動機構(gòu)，工作穩(wěn)定、可靠。3、以交變磁通的疊加合成為主控技術(shù)，沒有飽和電抗器及固體調(diào)壓器件的波形畸變，適合各種性質(zhì)負載的需要。4、由于無刷，不但可以使用在低壓領(lǐng)域，并可以使用在高壓領(lǐng)域。5、不但直接的電控功率小，并為實施自動控制提供了方便，可以分別以電流、電壓的輸出為反饋控制信號，根據(jù)需要得到穩(wěn)壓、穩(wěn)流的交、直(輸出端接入整流元件)流輸出。6、兩個調(diào)壓器即可以單獨使用，又可以互相組合，還可以配置在其他設(shè)備上，以不同的相數(shù)、容量、電壓等級生產(chǎn)出各種需要調(diào)壓、進行功率控制的電控設(shè)備。在調(diào)控器件控制下該繞組的電流發(fā)生變化時，其磁通亦發(fā)生變化，兩個繞組的疊加合成磁通也隨之發(fā)生變化。當調(diào)控繞組的電流從零開始增加時，變壓器式調(diào)壓器由于兩個繞組是正向串聯(lián)，其電流的相位相同，疊加合成磁通趨強；電抗器式調(diào)壓器由于兩個繞組是反向并聯(lián)，其電流的相位相反，疊加合成磁通趨弱。前者輸出電壓升高，后者電壓降低，但負載上得到的電壓都是升高的。調(diào)控繞組的電流與調(diào)壓繞組的電流以及輸出電流保持正比關(guān)系，前者增加，后兩個同時隨之增加，減少時，也同時隨之減少。調(diào)整調(diào)控器件對電流進行控制，就可以調(diào)控輸出電壓，由此達到調(diào)壓目地。下面結(jié)合兩個調(diào)壓器各自的原理電路圖和實施例進一步分別描述其調(diào)壓原理。變壓器式調(diào)壓器圖1是本發(fā)明單相調(diào)壓器的原理電路圖。圖2是有中線的三相調(diào)壓器的原理電路圖。圖3是無中線的調(diào)控繞組丫形接線的三相調(diào)壓器的原理電路圖。圖4是無中線的調(diào)控繞組△形接線的三相調(diào)壓器的原理電路圖。圖中的Ax(o)、By(o)、Cz(o)是調(diào)壓器的調(diào)控繞組，Aa、Bb、Cc是調(diào)壓器的調(diào)壓繞組，A、B、C為輸入端，a、b、c為輸出端，框格處接有調(diào)控器件。兩個繞組串聯(lián)方式，只在單相的電路原理圖中標出，三相的依此類推，故未標出。以圖1的單相調(diào)壓器說明其調(diào)壓原理Ax接入電源，輸出端ax接入負載。如果調(diào)控器件處開路，等于在電源與負載間串聯(lián)接入一個電抗器；如果調(diào)控器件處短路，則是在電源與負載間接入一個升壓值固定的自耦變壓器，其輸出電壓等于輸入電壓與升壓值電壓之合，其輸出電流等于傳導(dǎo)電流與電磁電流之合，很明顯，高于輸入電壓的升壓值是經(jīng)磁路耦合來的電磁電流形成的。調(diào)控器件處即不開路，也不短路，接入調(diào)控器件對電磁電流進行控制時，調(diào)壓繞組則有三種狀態(tài)a、電磁電流小于某一數(shù)值(該值由負載功率決定，并與其功率成正比，下同)時，調(diào)壓繞組降壓運行；b、電磁電流大于某一數(shù)值時，調(diào)壓繞組升壓運行；c、電磁電流等于某一數(shù)值時，調(diào)壓繞組的電壓為零。電磁電流從零逐漸增大到某一數(shù)值時，調(diào)壓繞組的降壓值由最大逐漸減少到零；電磁電流從某一數(shù)值繼續(xù)逐漸增大時，調(diào)壓繞組的升壓值從零逐漸開始增加。由于兩個繞組正向串聯(lián)，具有自耦變壓器的特點，在輸出功率中，即有傳導(dǎo)功率，又有電磁功率，電磁功率小于傳導(dǎo)功率，不但實現(xiàn)了以小功率控制大功率，同時又獲得調(diào)壓繞組電壓二倍的調(diào)壓范圍，即輸出電壓可以分別高于、低于輸入電壓。實施例截面積為7.2cm2的鐵心上分別繞有1364匝的調(diào)控繞組和136匝的調(diào)壓繞組，按圖1的電路原理相連接，調(diào)控器件分別采用交流器件飽和電抗器和雙向可控硅，直流器件三極管和單向可控硅與整流橋相結(jié)合，橋的交流臂串入繞組回路，直流臂接入三極管或單向可控硅。調(diào)壓器輸出端分別接入150W、500W負載，調(diào)節(jié)調(diào)控器件，對電磁電流進行控制，輸入電壓為220V時，得到相應(yīng)的如下數(shù)據(jù)三相中任意一相的調(diào)壓原理均相同，只是在相位上互差120°，故三相無需重復(fù)。電抗器式調(diào)壓器圖5是本發(fā)明電抗器式調(diào)壓器的單相原理電路圖(或三相中的一相)。圖中的A為輸入端時，a為輸出端，反之則反，帶有框格、并在該處接入調(diào)控器件的為調(diào)控繞組，與其反向并聯(lián)的為調(diào)壓繞組。對照圖5說明其調(diào)壓原理調(diào)壓器同負載串聯(lián)后接入電源，如果調(diào)控器件處開路，調(diào)壓繞組就是一個不可控的電抗器，兩端電壓最高，回路電流最小；如果調(diào)控器件處短路，由于兩個繞組是反向并聯(lián)，兩個支路電流所產(chǎn)生的磁通互相抵消，調(diào)壓器兩端電壓為零，回路電流最大；調(diào)控器件處即不開路，也不短路，接入調(diào)控器件對電流進行控制，調(diào)壓器兩端的電壓隨電流的增加而降低，反之則相反，由此達到調(diào)壓的目地。由于兩個繞組是并聯(lián)，調(diào)控電流是交流負載電流的一部分，調(diào)壓器兩端電壓越低，損耗功率越小。實施例截面積為7.2cm2的鐵心上分別繞有1364匝的調(diào)控繞組和136匝的調(diào)壓繞組，按圖5的電路原理圖相連接，調(diào)控器件、負載功率與變壓器式調(diào)壓器實施例的相同，調(diào)節(jié)調(diào)控器件對電流進行控制，輸入電壓為220V時，得到如下數(shù)據(jù)</tables>表中的2V壓降，是由于調(diào)壓器的容量過小，調(diào)控繞組直流電阻過大所造成的。隨容量增加，直流電阻將越來越小，該壓降也將隨之越來越小。三相對稱性負載需要調(diào)壓時，只需將三個容量相同的調(diào)壓器分別串聯(lián)接入三相回路中即可，其每相的工作原理均相同，只有相位之差，故三相圖未給出。兩個繞組的并聯(lián)方式，在單相電圖路中已標明，三相的均如此。實施要點1、試驗證明，采用組合、復(fù)合方法，即以電抗器式調(diào)壓器分別作為兩個調(diào)壓器的調(diào)控器件，進行一級的電控，兩級磁控，其輸出波形幾乎沒有畸變。所以，對于波形要求特別嚴格的調(diào)壓器、穩(wěn)壓器、功率控制器，宜采用這種方法。同時也使電控功率更小。2、根據(jù)實際需要和慣例，恰當?shù)倪x擇兩個繞組之間的匝數(shù)比，就可以得到需要的調(diào)壓范圍。3、使用在高壓系統(tǒng)時，宜選用飽和電抗器為調(diào)控器件。4、以可控硅為調(diào)控執(zhí)行器件時，盡管調(diào)控功率小，也同樣存在電磁輻射問題，故對這項指標有嚴格要求的，可以采用屏蔽和旁路吸收等措施，把電磁輻射功率控制在允許值范圍內(nèi)。權(quán)利要求1.一種比例式磁控有載無刷調(diào)壓器，包括鐵心、線圈、調(diào)控器件等部分，本發(fā)明的特征是由調(diào)控器件與線圈相串聯(lián)組成的調(diào)控繞組和調(diào)壓繞組繞在同一鐵心上，變壓器式調(diào)壓器的調(diào)控繞組和調(diào)壓繞組以正向串聯(lián)方式相連接，調(diào)控繞組為輸入端，調(diào)壓繞組為輸出端；電抗器式調(diào)壓器的調(diào)控繞組和調(diào)壓繞組以反向并聯(lián)方式相連接，一端為輸入端，另一端為輸出端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)控器件，其特征是以飽和電抗器為調(diào)控執(zhí)行器件。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)控器件，其特征是以有抽頭的電抗器為調(diào)控執(zhí)行器件。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)控器件，其特征是以可變電阻為調(diào)控執(zhí)行器件。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)控器件，其特征是以雙向可控硅為調(diào)控執(zhí)行器件。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)控器件，其特征是以兩個反向并聯(lián)的單向可控硅或橋式整流的直流輸出端接入的單向可控硅為調(diào)控執(zhí)行器件。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)控器件，其特征是以橋式整流的直流輸出端接入的三極管為調(diào)控執(zhí)行器件。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)控器件，其特征是以本發(fā)明的電抗器式調(diào)壓器為調(diào)控執(zhí)行器件。全文摘要本發(fā)明涉及一種比例式磁控有載無刷調(diào)壓器，屬于電氣控制
技術(shù)領(lǐng)域：
。其基本結(jié)構(gòu)和原理是以同一鐵心上繞的由調(diào)控器件與線圈串聯(lián)組成的調(diào)控繞組和調(diào)壓繞組所產(chǎn)生的磁通的相互作用、疊加合成達到調(diào)壓目的。分為串聯(lián)型變壓器式調(diào)壓器和并聯(lián)型電抗器調(diào)壓器。本發(fā)明的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)、線路簡單、容量大、效率高、成本低、損耗少，輸出波形調(diào)壓特性好，工作穩(wěn)定可靠，便于實行自動控制，用途廣泛。文檔編號G05F1/10GK1131759SQ95103109公開日1996年9月25日申請日期1995年3月18日優(yōu)先權(quán)日1995年3月18日發(fā)明者趙忠臣申請人:趙忠臣