專利名稱：一種單相交流補(bǔ)償式穩(wěn)壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種單相交流補(bǔ)償式穩(wěn)壓器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中的單相交流補(bǔ)償式穩(wěn)壓器，主要有圓盤式和柱式二類；在這兩類的產(chǎn)品中，均使用了補(bǔ)償變壓器、調(diào)壓器。補(bǔ)償變壓器中含有補(bǔ)償線圈和勵磁線圈；其中，補(bǔ)償線圈串聯(lián)連接在相線線路中。調(diào)壓器的輸入端與相線及中性線連接；相線也俗稱為火線，中性線也俗稱為零線。調(diào)壓器的輸出端與補(bǔ)償變壓器的勵磁線圈相連，也就是講碳刷等導(dǎo)電接觸零件滑動在調(diào)壓器的銅線或銅排上，碳刷處于不同的位置，則可獲得不同的輸出電壓，碳刷接觸獲取到的電能、再通過軟導(dǎo)線輸送到補(bǔ)償變壓器的勵磁線圈。根據(jù)輸入電壓的高低情況，調(diào)壓器自動向補(bǔ)償變壓器的勵磁線圈施加大小不同、以及方向不同的電壓，由此在補(bǔ)償變壓器的補(bǔ)償線圈上感應(yīng)產(chǎn)生出大小不同、以及方向不同的補(bǔ)償電壓，最后使不穩(wěn)定的輸入電壓，在疊加了補(bǔ)償電壓后，輸出較為穩(wěn)定的交流電壓?，F(xiàn)有技術(shù)中的單相交流補(bǔ)償式穩(wěn)壓器，其優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)壓范圍寬(即輸入電壓范圍寬)，波形幾乎沒有失真，整機(jī)效率高，負(fù)載適應(yīng)性強(qiáng)；其不足之處是碳刷容易磨損，經(jīng)常出現(xiàn)故障；更換新碳刷時，需要將穩(wěn)壓器及其負(fù)載系統(tǒng)停機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的單相交流補(bǔ)償式穩(wěn)壓器碳刷容易磨損的問題，避免或者減少更換碳刷的情況出現(xiàn)，本發(fā)明提出了以下技術(shù)方案。I. 一種單相交流補(bǔ)償式穩(wěn)壓器，其輸入端與交流電源連接，其輸出端與負(fù)載連接；所述的交流電源包括相線和中性線；所述的穩(wěn)壓器包括自動化控制電路，補(bǔ)償變壓器，使用電機(jī)驅(qū)動和使用碳刷接觸連接的調(diào)壓器；所述的補(bǔ)償變壓器，包括補(bǔ)償線圈和勵磁線圈，補(bǔ)償線圈位于相線線路中；調(diào)壓器的輸出端與補(bǔ)償變壓器的勵磁線圈連接；包括疊加補(bǔ)償變壓器；所述的自動化控制電路包括連接元器件，所述的連接元器件含有受控端和接線端;所述的疊加補(bǔ)償變壓器包括鐵心，疊加補(bǔ)償線圈，疊加勵磁線圈；所述的疊加勵磁線圈為單一繞組；在穩(wěn)壓器的內(nèi)部，補(bǔ)償線圈和疊加補(bǔ)償線圈串聯(lián)連接后再跨接在穩(wěn)壓器的輸入端和輸出端之間；所述的連接元器件，其受控端與控制電路連接；所述的疊加勵磁線圈通過連接元器件實(shí)現(xiàn)變化的連接。2.所述的補(bǔ)償線圈和疊加補(bǔ)償線圈串聯(lián)連接后再跨接在穩(wěn)壓器的輸入端和輸出
5端之間是指穩(wěn)壓器的輸入端、補(bǔ)償線圈輸入端、補(bǔ)償線圈輸出端、疊加補(bǔ)償線圈輸入端、疊加補(bǔ)償線圈輸出端、穩(wěn)壓器的輸出端依序串聯(lián)連接；所述的疊加勵磁線圈通過連接元器件實(shí)現(xiàn)變化的連接是指，包括以下三種暫態(tài)變化性質(zhì)的連接、并且在某一具體時刻只處于其中的一種連接狀態(tài) a.疊加勵磁線圈，其第一端與相線連接，其第二端與中性線連接；b.疊加勵磁線圈，其第一端與中性線連接，其第二端與相線連接；c.疊加勵磁線圈，其兩端首尾短接形成閉環(huán)。3.所述的補(bǔ)償線圈和疊加補(bǔ)償線圈串聯(lián)連接后再跨接在穩(wěn)壓器的輸入端和輸出端之間，是指穩(wěn)壓器的輸入端、疊加補(bǔ)償線圈輸入端、疊加補(bǔ)償線圈輸出端、補(bǔ)償線圈輸入端、補(bǔ)償線圈輸出端、穩(wěn)壓器的輸出端依序串聯(lián)連接；所述的疊加勵磁線圈通過連接元器件實(shí)現(xiàn)變化的連接是指，包括以下三種暫態(tài)變化性質(zhì)的連接、并且在某一具體時刻只處于其中的一種連接狀態(tài)a.疊加勵磁線圈，其第一端與相線連接，其第二端與中性線連接；b.疊加勵磁線圈，其第一端與中性線連接，其第二端與相線連接；c.疊加勵磁線圈，其兩端首尾短接形成閉環(huán)。4.所述的穩(wěn)壓器的輸入端、補(bǔ)償線圈、疊加補(bǔ)償線圈、穩(wěn)壓器的輸出端依序串聯(lián)連接；所述的連接元器件包括第一繼電器和第二繼電器，第一交流接觸器、第二交流接觸器、第三交流接觸器和第四交流接觸器；所述的繼電器含有常開接線端、常閉接線端和轉(zhuǎn)換接線端；繼電器吸合時，轉(zhuǎn)換接線端與常開接線端連接并且轉(zhuǎn)換接線端與常閉接線端斷開；繼電器釋放時，轉(zhuǎn)換接線端與常閉接線端連接并且轉(zhuǎn)換接線端與常開接線端斷開；所述的第一和第二繼電器，其控制線圈與自動化控制電路連接；所述的交流接觸器，其每個含有電磁線圈，常開主觸頭，常閉輔助觸頭；電磁線圈通電吸合時，常閉輔助觸頭切斷，常開主觸頭導(dǎo)通；電磁線圈斷電釋放時，常閉輔助觸頭導(dǎo)通，常開主觸頭切斷；穩(wěn)壓器的輸出端、第一交流接觸器的常閉輔助觸頭、第二交流接觸器的電磁線圈、第一繼電器的常閉接線端、第一繼電器的轉(zhuǎn)換接線端、中性線串聯(lián)連接；穩(wěn)壓器的輸出端、第二交流接觸器的常閉輔助觸頭、第一交流接觸器的電磁線圈、第一繼電器的常開接線端串聯(lián)連接；穩(wěn)壓器的輸出端、第四交流接觸器的常閉輔助觸頭、第三交流接觸器的電磁線圈、第二繼電器的常閉接線端、第二繼電器的轉(zhuǎn)換接線端、中性線串聯(lián)連接；穩(wěn)壓器的輸出端、第三交流接觸器的常閉輔助觸頭、第四交流接觸器的電磁線圈、第二繼電器的常開接線端串聯(lián)連接；所述的疊加勵磁線圈包括首端和尾端；所述的疊加勵磁線圈，通過連接元器件與相線線路及中性線連接，形成如下的電路結(jié)構(gòu)第一交流接觸器常開主觸頭，其一端與穩(wěn)壓器的輸出端連接，其另一端與疊加勵磁線圈的尾端連接；
第二交流接觸器常開主觸頭，其一端與中性線連接，其另一端與疊加勵磁線圈的尾端連接；第三交流接觸器常開主觸頭，其一端與穩(wěn)壓器的輸出端連接，其另一端與疊加勵磁線圈的首端連接；第四交流接觸器常開主觸頭，其一端與中性線連接、其另一端與疊加勵磁線圈的首端連接。5.所述的連接元器件包括一號繼電器和二號繼電器；每個繼電器包括轉(zhuǎn)換接線端，常閉接線端，常開接線端，控制線圈；通電吸合時，轉(zhuǎn)換接線端和常開接線端連通，并且轉(zhuǎn)換接線端和常閉接線端切斷；斷電釋放時，轉(zhuǎn)換接線端和常閉接線端連通，并且轉(zhuǎn)換接線端和常開接線端切斷；所述的疊加勵磁線圈，其與一號繼電器及二號繼電器具有如下的連接關(guān)系所述的一號繼電器，其轉(zhuǎn)換接線端與疊加勵磁線圈的一端連接，其常閉接線端與穩(wěn)壓器輸出端連接，其常開接線端與中性線連接；所述的二號繼電器，其轉(zhuǎn)換接線端與疊加勵磁線圈的另一端連接，其常閉接線端與中性線連接，其常開接線端與穩(wěn)壓器輸出端連接；一號繼電器的控制線圈和二號繼電器的控制線圈，它們與所述的自動化控制電路連接。6.所述的疊加勵磁線圈通過連接元器件形成如下的電路結(jié)構(gòu)所述的連接元器件包括第一、第二、第三和第四雙向可控硅；每一個雙向可控硅包括控制端和兩個接線端；第一雙向可控娃,其一個接線端與穩(wěn)壓器輸出端連接，其另一接線端與疊加勵磁線圈的首端連接；第二雙向可控硅，其一個接線端與中性線連接，其另一個接線端與疊加勵磁線圈的首端連接；第三雙向可控硅，其一個接線端與穩(wěn)壓器輸出端連接，其另一個接線端與疊加勵磁線圈的尾端連接；第四雙向可控硅，其一個接線端與中性線連接，其另一個接線端與疊加勵磁線圈的尾端連接；所述的第一、第二、第三和第四雙向可控硅，它們的控制端與所述的自動化控制電路連接。7.所述的自動化控制電路，包括智能部件，該智能部件中含有CPU ;智能部件的輸出端與連接元器件連接，其具體連接方式為以下三者中的任意一者a.智能部件的輸出端直接與連接元器件的控制端連接；b.智能部件的輸出端通過中間接口與連接元器件的控制端連接；c.所述的自動化控制電路還包括放大電路，智能部件的輸出端與放大電路的輸入端連接，放大電路的輸出端與連接元器件的控制端連接。本發(fā)明的有益效果是發(fā)明穩(wěn)壓器使碳刷調(diào)壓運(yùn)動大大減少，碳刷不容易磨損，故障減少；或者講，發(fā)明穩(wěn)壓器在碳刷調(diào)壓不變的前提下，穩(wěn)壓器的輸出精度明顯提高。還有，如果采用常規(guī)的其他裝置參與穩(wěn)壓調(diào)節(jié)，會使穩(wěn)壓器輸出端出現(xiàn)瞬間斷電；而本發(fā)明使用疊加補(bǔ)償變壓器參與穩(wěn)壓調(diào)節(jié)，不會對穩(wěn)壓器輸出端帶來瞬間斷電的問題。


圖I是一種現(xiàn)有技術(shù)單相交流補(bǔ)償式穩(wěn)壓器的示意框圖；圖2是圖I穩(wěn)壓器控制部分的電原理圖；圖3是調(diào)壓器和相線、中性線的連接示意圖之一，圖中調(diào)壓器和相線的連接點(diǎn)位于補(bǔ)償線圈的輸出端；圖4是調(diào)壓器和相線、中性線的連接示意圖之二，圖中調(diào)壓器和相線的連接點(diǎn)位于補(bǔ)償線圈的輸入端；圖5是發(fā)明電路結(jié)構(gòu)示意圖之一圖6是發(fā)明電路結(jié)構(gòu)示意圖之二圖7是發(fā)明電路結(jié)構(gòu)示意圖之三圖8是發(fā)明電路結(jié)構(gòu)示意圖之四圖9是發(fā)明電路結(jié)構(gòu)示意圖之五圖10是發(fā)明電路結(jié)構(gòu)示意圖之六圖11是發(fā)明電路結(jié)構(gòu)示意圖之七圖12是發(fā)明電路結(jié)構(gòu)示意圖之八圖13是發(fā)明電路結(jié)構(gòu)示意圖之九圖14是發(fā)明電路結(jié)構(gòu)示意圖之十圖15是發(fā)明電路結(jié)構(gòu)示意圖之i^一 ;圖16是實(shí)施例一中的電路示意圖之一圖17是實(shí)施例一中的電路示意圖之二圖18是實(shí)施例一中的電路示意圖之三圖19是實(shí)施例一中的電路示意圖之四圖20是實(shí)施例三中的發(fā)明穩(wěn)壓器電路結(jié)構(gòu)圖；圖21是實(shí)施例三中的穩(wěn)壓器控制部分的電原理圖。圖中的部分通用標(biāo)號說明A.輸入端；a.輸出端；BB.補(bǔ)償變壓器；DB.疊加補(bǔ)償變壓器；J_a. —號繼電器；J-b. 二號繼電器J1-A.第一繼電器；J1-B.第二繼電器；JLl.第一交流接觸器JL1F.第一交流接觸器常閉輔助觸頭JL2.第二交流接觸器；JL2F.第二交流接觸器常閉輔助觸頭；JL3.第三交流接觸器JL3F.第三交流接觸器常閉輔助觸頭JL4.第四交流接觸器JL4F.第四交流接觸器常閉輔助觸頭；II.疊加勵磁線圈電流；12.疊加補(bǔ)償線圈電流；N.中性線；N1.疊加勵磁線圈；N2.疊加補(bǔ)償線圈；TY.調(diào)壓器；VAN.穩(wěn)壓器輸入電壓；VaN.穩(wěn)壓器輸出電壓。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
具體實(shí)施例方式為了能對本發(fā)明有透徹的理解、方便本發(fā)明的實(shí)施，下面，結(jié)合圖I和圖2，先對現(xiàn)有技術(shù)中的單相交流補(bǔ)償式穩(wěn)壓器作介紹和說明。圖I是一種現(xiàn)有技術(shù)單相交流補(bǔ)償式穩(wěn)壓器的示意框圖。圖I中的標(biāo)號為A.輸入端；a.輸出端；BB.補(bǔ)償變壓器；N.中性線；TY.調(diào)壓器；VAN.穩(wěn)壓器輸入電壓；VaN.穩(wěn)壓器輸出電壓。圖2是圖I穩(wěn)壓器控制部分的電原理圖。圖2中的標(biāo)號為Cl.電容；C2.電容；C3.電容；C4.電容；C5.電容；C9.電容；CIO.電容；Cll.電容；D6. 二極管；D7. 二極管；DZ3.硅穩(wěn)壓管；ICl.由運(yùn)算放大器構(gòu)成的電壓比較器；IC2.由運(yùn)算放大器構(gòu)成的電壓比較器；I⑶I.整流電路；I⑶3.整流電路；I⑶4.整流電路；1⑶5.整流電路J10.繼電器J10-1.繼電器觸點(diǎn)；J10-2.繼電器觸點(diǎn)；J10-3.繼電器觸點(diǎn)Jll.繼電器J11-1.繼電器觸點(diǎn)J11-2.繼電器觸點(diǎn)J11-3.繼電器觸點(diǎn)J13.繼電器J13-1.繼電器觸點(diǎn)J13-2.繼電器觸點(diǎn)J13-3.繼電器觸點(diǎn)JYZS.降壓指示燈伺服電動機(jī)；RP1.電位器；R3.電阻；R4.電阻；R5.電阻；R6.電阻；R7.電阻；R8.電阻；R9.電阻；R10.電阻；Rll.電阻；R12.電阻；R13.電阻；R14.電阻；SBl.扳鍵開關(guān)；SB3.上限開關(guān)；SB4.下限開關(guān)；SB9.升壓按鈕開關(guān)；SB10.降壓按鈕開關(guān)；SYZS.升壓指示燈；TR5.電源變壓器；TR6.信號采樣變壓器；T1.三極管；Τ2.三極管；U1.第一電壓；U2.第二電壓；U3.第三電壓；la.扳鍵開關(guān)第一層第一位；2a.扳鍵開關(guān)第一層第二位；3a.扳鍵開關(guān)第一層第三位；lb.扳鍵開關(guān)第二層第一位；2b.扳鍵開關(guān)第二層第二位；3b.扳鍵開關(guān)第二層第三位；lc.扳鍵開關(guān)第三層第一位；2c.扳鍵開關(guān)第三層第二位；3c.扳鍵開關(guān)第三層第三位；7812.三端式穩(wěn)壓塊。結(jié)合圖I說明，現(xiàn)有技術(shù)中的單相交流補(bǔ)償式穩(wěn)壓器，在穩(wěn)壓器的內(nèi)部，Α-a線路構(gòu)成相線線路，其首端與穩(wěn)壓器輸入端的相線接線樁連接，其末端與穩(wěn)壓器輸出端的相線接線樁連接。從圖I中可以看出，在該現(xiàn)有技術(shù)穩(wěn)壓器中，有補(bǔ)償變壓器和調(diào)壓器。補(bǔ)償變壓器有補(bǔ)償線圈和勵磁線圈，其中，補(bǔ)償線圈串聯(lián)連接在相線中。調(diào)壓器輸入端跨接在相線和中性線之間；同時，調(diào)壓器的輸出端還與補(bǔ)償變壓器的勵磁線圈進(jìn)行電路相連，也就是講碳刷等導(dǎo)電接觸零件滑動在調(diào)壓器的銅線或銅排上，碳刷處于不同的位置，則可獲得不同的輸出電壓，碳刷接觸獲取到的電能、再通過軟導(dǎo)線輸送到補(bǔ)償變壓器的勵磁線圈。根據(jù)輸入電壓的高低情況，調(diào)壓器自動向補(bǔ)償變壓器的勵磁線圈施加大小不同、以及方向不同的電壓，由此在補(bǔ)償變壓器的補(bǔ)償線圈上感應(yīng)產(chǎn)生出大小不同、以及方向不同的補(bǔ)償電壓，最后使不穩(wěn)定的輸入電壓、疊加了補(bǔ)償電壓后，輸出為穩(wěn)定的交流電壓。輸入電壓偏低時，疊加正方向的補(bǔ)償電壓，使輸出電壓提高至目標(biāo)的穩(wěn)壓范圍內(nèi)；輸入電壓偏高時，疊加反方向的補(bǔ)償電壓，其效果是降低電壓，目的是使輸出電壓降至目標(biāo)的穩(wěn)壓范圍內(nèi)。還有，調(diào)壓器的自動調(diào)節(jié)工作由電路和減速機(jī)構(gòu)完成；其中，電路中含有幾個部分基準(zhǔn)部分、采樣部分、比較放大部分、驅(qū)動電路、驅(qū)動電機(jī)、整流電路和穩(wěn)壓電路(圖I中未畫出);此外，在設(shè)計和制造該穩(wěn)壓器時，自動部分和手動部分屬于可供選擇的方案，即穩(wěn)壓器可以設(shè)計成有手動和自動的功能，也是可以設(shè)計成只有自動功能、無手動功能。一般而言，小功率的穩(wěn)壓器無手動功能，而大功率的穩(wěn)壓器則可添加手動功能，以便穩(wěn)壓器的調(diào)試和檢測。在圖I中，執(zhí)行機(jī)構(gòu)由減速機(jī)構(gòu)及伺服電動機(jī)M組成，調(diào)壓器的碳刷觸頭由電動機(jī)M通過減速機(jī)構(gòu)帶動上下移動，以改變調(diào)壓器輸出電壓的方向和大小。采樣電壓與基準(zhǔn)電壓相比較，產(chǎn)生誤差信號，經(jīng)放大后得到驅(qū)動信號；在需要升高或降低電壓時，自動化控制電路發(fā)出命令使電動機(jī)轉(zhuǎn)動a.當(dāng)輸入電壓升高或負(fù)載電流減小、使穩(wěn)壓器輸出電壓偏高時，放大部分輸出的信號使驅(qū)動電路控制電動機(jī)反轉(zhuǎn)，調(diào)壓器的碳刷觸頭反向移動，穩(wěn)壓器的輸出電壓降低，直至達(dá)到目標(biāo)的穩(wěn)壓范圍內(nèi)山.當(dāng)輸入電壓降低或負(fù)載電流增大、使穩(wěn)壓器輸出電壓偏低時，放大部分輸出的信號使驅(qū)動電路控制電動機(jī)正轉(zhuǎn)，調(diào)壓器的碳刷觸頭正向移動，穩(wěn)壓器的輸出電壓升高，直至達(dá)到目標(biāo)的穩(wěn)壓范圍內(nèi)。當(dāng)穩(wěn)壓器輸出電壓在規(guī)定的穩(wěn)壓范圍內(nèi)時，放大部分無驅(qū)動信號輸出，驅(qū)動電路無信號輸出，電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動。這種現(xiàn)有技術(shù)的穩(wěn)壓電源除能自動調(diào)壓外，還可以實(shí)施手動升壓、降壓控制。需要指出的是圖I所示的穩(wěn)壓器，僅僅是現(xiàn)有技術(shù)單相交流補(bǔ)償式穩(wěn)壓器的某一種。圖2是上述現(xiàn)有技術(shù)單相交流補(bǔ)償式穩(wěn)壓器控制部分的電原理圖。在圖2中，左側(cè)的TR5變壓器是電源變壓器，它向電路提供電源，其輸入兩端可以接在圖I中穩(wěn)壓器輸出的a端和N端(此兩端電壓約為220V)。在圖2中，右側(cè)的TR6變壓器是信號采樣變壓器，它采集穩(wěn)壓器輸出端的電壓信號，其輸入端接在圖I中穩(wěn)壓器輸出的a端和N端(此兩端電壓約為220V)。圖2的電原理圖，計有上面、中間、下面三個部分。圖2電原理圖上面部分的功能作用是，獲取和處理電壓信號；在上面部分，其左部是直流穩(wěn)壓電路。TR5電源變壓器上部的次級線圈輸出降低了的交流電壓，經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓、再濾波后，成為較為穩(wěn)定的直流電，然后進(jìn)一步經(jīng)硅穩(wěn)壓管DZ3穩(wěn)壓，輸向以下兩處第一處是直接向由運(yùn)算放大器構(gòu)成的電壓比較器ICl提供基準(zhǔn)電壓，連接點(diǎn)在反相輸入端。第二處是向由運(yùn)算放大器構(gòu)成的電壓比較器IC2提供基準(zhǔn)電壓，經(jīng)電阻R3和電阻R4分壓后得到，其連接點(diǎn)在正相輸入端。需要說明的是運(yùn)算放大器IC2的輸出端為高、還是為低，會通過電阻R5的反饋對輸入端的電壓數(shù)值產(chǎn)生影響。圖2電原理圖上面部分，其右部進(jìn)行電壓信號的采集和處理。電位器RPl等組成采樣部分；采樣部分的信號電壓，是220V電壓經(jīng)TR6變壓器降壓、再經(jīng)整流和濾波產(chǎn)生，這樣穩(wěn)壓器輸出的交流電壓大小轉(zhuǎn)變成直流電壓的高低，電位器RPl再將該直流電壓降低到合適的大小，然后送往ICl的正相輸入端和IC2的反相輸入端。三極管Tl、T2等元器件組成驅(qū)動電路。扳鍵開關(guān)SBl等組成手動和自動轉(zhuǎn)換部分，電動機(jī)M和減速機(jī)構(gòu)組成執(zhí)行機(jī)構(gòu)。扳鍵開關(guān)SBl為一個類似波動開關(guān)的元件，它有三層，每一層均有切換連接片和三個可供選擇的連接檔位，并且三層同步聯(lián)動；即轉(zhuǎn)動開關(guān)上的把柄時，可以選擇開關(guān)處于置I位(切換連接片位于la、lb、Ic處)，或置2位(切換連接片位于2a、2b、2c處)，或置3位(切換連接片位于3a、3b、3c處)。圖2中虛框包圍的即是扳鍵開關(guān)SB1。自動調(diào)壓穩(wěn)壓工作原理。扳鍵開關(guān)SBl位于“自動”位置(置I位)。通電后，繼電器J13吸合，其觸點(diǎn)J13-1和Jl3-3均閉合接通。若電源的輸出電壓在額定范圍以內(nèi)時，電壓比較器IC1、IC2的輸出端均為“0”，即電壓比較器輸出均為很低電壓，驅(qū)動電路不工作(三極管Tl和T2截止)，繼電器J10、Jll也不動作，電動機(jī)M也不轉(zhuǎn)動(繼電器觸點(diǎn)J10-1和繼電器觸點(diǎn)Jll-I均斷開)，調(diào)壓器的碳刷也不滑動。當(dāng)電網(wǎng)電壓因某種原因升高，使電源的輸出大于額定值范圍時，電壓比較器ICl輸出為“1”，IC2輸出為“0”，給三極管T2的基極提供電流、使T2導(dǎo)通，繼電器Jll動作，繼電器JlO不動作，電流流過Jll-I觸點(diǎn)和J10-2觸點(diǎn)，電動機(jī)M反轉(zhuǎn)，使輸出電壓降低，一直達(dá)到額定輸出電壓范圍為止。當(dāng)電網(wǎng)電壓因某種原因降低，使電源的輸出小于額定值范圍時，電壓比較器ICl輸出為“0”，IC2輸出為“1”，給三極管Tl的基極提供電流、使Tl導(dǎo)通，繼電器JlO動作，繼電器Jll不動作，電流流過Jio-I觸點(diǎn)和Jl 1-2觸點(diǎn)，電動機(jī)M正轉(zhuǎn)，使輸出電壓升高，一直達(dá)到額定輸出電壓范圍為止。以上介紹了現(xiàn)有技術(shù)自動調(diào)壓穩(wěn)壓工作原理。下面介紹的手動(電控)升降壓工作原理，可以有利于全面理解圖2的全部內(nèi)容，也有助于本發(fā)明的實(shí)施，對產(chǎn)品檢驗(yàn)、調(diào)試和修理也有幫助，所以一并予以介紹。手動(電控)升降壓工作原理。扳鍵開關(guān)SBl放在“手動”位置(置2位)。通電后，J13動作，其觸點(diǎn)J13-1和J13-3閉合。按升壓按鈕開關(guān)SB9，直流電流通過電阻R14給三極管Tl提供基極電流，使其導(dǎo)通，繼電器JlO動作，觸點(diǎn)J10-1閉合、J10-2打開，電動機(jī)正轉(zhuǎn)，帶動調(diào)壓器的碳刷向上移動，使輸出電壓升高，升高到所需的電壓值時，松開按鈕SB9。當(dāng)需要降壓時，按降壓按鈕開關(guān)SB10，同樣道理，直流電流通過電阻R14給三極管T2提供基極電流，使其導(dǎo)通，繼電器Jl I動作，觸點(diǎn)Jl 1-1閉合、Jl 1-2打開，電動機(jī)反轉(zhuǎn)，帶動調(diào)壓器的碳刷向下移動，使輸出電壓降低，降低到所需的電壓值時，松開按鈕SB10。SB3和SB4為上限開關(guān)和下限開關(guān)，其作用是防止機(jī)械傳動部分發(fā)生碰撞，避免損壞電動機(jī)，當(dāng)交流電源的輸出超過最高電壓或最低電壓時，電動機(jī)的傳動機(jī)構(gòu)切斷限位開關(guān)，使電動機(jī)不再繼續(xù)按原來的方向轉(zhuǎn)動，從而起到保護(hù)作用。上面介紹的現(xiàn)有技術(shù)，特別是電子方面的控制技術(shù)和思路，可以借鑒、運(yùn)用到本專利的技術(shù)方案中來。下面，對本發(fā)明作介紹。首先作總體的介紹、說明和解釋。本發(fā)明的一種單相交流補(bǔ)償式穩(wěn)壓器，其輸入端與交流電源連接，其輸出端與負(fù)載連接；所述的交流電源包括相線和中性線。交流電源，一般來講，主要有兩種制式，一種是220V制式；另一種是IlOV制式。中國電網(wǎng)采用220V制式交流電供電，在理想的狀態(tài)下，交流電的頻率為50Hz，波形為正弦波；在其他國家或地區(qū)，其頻率、電壓有所不同。在實(shí)際使用的情況下，由于用電負(fù)載過重等原因，電壓等參數(shù)指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于理想的額定值，有時達(dá)到很嚴(yán)重的程度，以至于用電器具無法工作，因此需要使用穩(wěn)壓器，使電壓處于一定的穩(wěn)壓范圍內(nèi)。為了使閱讀者能更好的理解本發(fā)明，以下的說明中，首先對現(xiàn)有技術(shù)的穩(wěn)壓進(jìn)行一些介紹，然后再對本發(fā)明技術(shù)的穩(wěn)壓器進(jìn)行介紹?，F(xiàn)有技術(shù)的穩(wěn)壓器包括自動化控制電路，補(bǔ)償變壓器，使用電機(jī)驅(qū)動和使用碳刷接觸連接的調(diào)壓器；所述的補(bǔ)償變壓器，包括補(bǔ)償線圈和勵磁線圈，補(bǔ)償線圈位于相線線路中；調(diào)壓器的輸出端與補(bǔ)償變壓器的勵磁線圈連接。調(diào)壓器的輸入端跨接在相線線路和中性線之間，如圖I所示。具體而言，調(diào)壓器和相線的連接點(diǎn)可以位于補(bǔ)償線圈的輸出端(見圖3)，也可以位于補(bǔ)償線圈的輸入端(見圖4)、即位于穩(wěn)壓器的輸入端，將調(diào)壓器和相線的連接點(diǎn)設(shè)置在補(bǔ)償線圈的輸出端為好，這樣施加在調(diào)壓器上的電壓比較穩(wěn)定，如此不僅對設(shè)計帶來方便，而且設(shè)計中的回旋余地也較大。
在現(xiàn)有技術(shù)中，為了節(jié)約銅材、減少體積和重量，調(diào)壓器一般采用自耦變壓器的形式，即在調(diào)壓器中，其輸入線圈跨接在相線和中心線之間，此外，其輸出從輸入線圈上取出，或者說，輸入和輸出具有共用的線圈。常見的取出方法、即常見的調(diào)壓器輸出方式有如下兩種第一種調(diào)壓器輸出兩端，其一端與輸入線圈的中點(diǎn)固定連接、并通過導(dǎo)線與補(bǔ)償變壓器的勵磁線圈一端連接；調(diào)壓器輸出的另一端通過碳刷與輸入線圈滑動接觸連接、并通過軟導(dǎo)線與補(bǔ)償變壓器的勵磁線圈的另一端連接。見圖3和圖4。第二種調(diào)壓器輸出兩端，其兩端均通過碳刷與輸入線圈滑動接觸連接、并通過軟導(dǎo)線與補(bǔ)償變壓器的勵磁線圈的兩端連接。見圖I。圖I、圖3、圖4中的標(biāo)號說明A.輸入端；a.輸出端；BB.補(bǔ)償變壓器；N.中性線；TY.調(diào)壓器；VAN.穩(wěn)壓器輸入電壓；VaN.穩(wěn)壓器輸出電壓。本發(fā)明穩(wěn)壓器，其與現(xiàn)有技術(shù)的不同之處是還包括疊加補(bǔ)償變壓器；所述的自動化控制電路包括連接元器件，所述的連接元器件含有受控端和接線端；所述的疊加補(bǔ)償變壓器包括鐵心，疊加補(bǔ)償線圈，疊加勵磁線圈；所述的疊加勵磁線圈為單一繞組；在穩(wěn)壓器的內(nèi)部，補(bǔ)償線圈和疊加補(bǔ)償線圈串聯(lián)連接后再跨接在穩(wěn)壓器的輸入端和輸出端之間；所述的連接元器件，其受控端與控制電路連接；所述的疊加勵磁線圈通過連接元器件實(shí)現(xiàn)變化的連接。對于上述描述，有如下的相關(guān)說明疊加補(bǔ)償變壓器中有一個(即一副)鐵芯、一個疊加補(bǔ)償線圈和一個疊加勵磁線圈的。疊加勵磁線圈的位置與疊加補(bǔ)償線圈的位置對應(yīng)設(shè)置，以建立二者的電磁感應(yīng)關(guān)系O在這里，需要特別指出的是，每個疊加勵磁線圈為單一繞組，它是指該繞組用一根銅線繞制、只有兩個接線端，它既不是多繞組，也不是抽頭式繞組。有關(guān)的名詞解釋和說明如下。多繞組，如兩個繞組，用兩根銅線繞制，有四個接線端；再比如三個繞組，用三根銅線繞制，有六個接線端。抽頭式繞組，如一個抽頭的，雖然也可以用一根銅線繞制，但有三個接線端；兩個抽頭的，也可以用一根銅線繞制，但有四個接線端。所述的連接元器件，其受控端與控制電路連接；所述的疊加勵磁線圈通過連接元器件實(shí)現(xiàn)變化的連接，以此獲取所需的勵磁電流、最終在疊加補(bǔ)償線圈感應(yīng)出所需的疊加補(bǔ)償電壓，所謂的疊加補(bǔ)償電壓由連接元器件具體實(shí)現(xiàn)的連接情況決定，或者是正向電壓、或者是反向電壓、或者是零電壓。在本發(fā)明中，連接元器件可以是繼電器、接觸器、雙向可控硅、電子開關(guān)、以及其他的連接元器件，等等，它們的共同特征是具有切斷電路、連接電路、轉(zhuǎn)換電路的功能。當(dāng)本發(fā)明穩(wěn)壓器的補(bǔ)償線圈輸出端出現(xiàn)小幅度的電壓偏差時，即達(dá)不到可以直接輸出穩(wěn)定電壓時，可以通過連接元器件的不同連接方式，使疊加補(bǔ)償線圈上產(chǎn)生一個正向的疊加補(bǔ)償電壓或反向的疊加補(bǔ)償電壓，從而使穩(wěn)壓器的輸出端電壓、穩(wěn)定在目標(biāo)范圍內(nèi)。另外，當(dāng)補(bǔ)償線圈輸出端的電壓在穩(wěn)定的范圍內(nèi)時，可以直接將補(bǔ)償線圈輸出端的電壓送至穩(wěn)壓器的輸出端，此時，可以將疊加勵磁線圈的兩端短接，如此，則疊加補(bǔ)償線圈兩端的電壓為零，從而達(dá)到了補(bǔ)償線圈輸出端的電壓直接送至穩(wěn)壓器的輸出端之目的。
在設(shè)計和生產(chǎn)本發(fā)明穩(wěn)壓器的時候，總體的思路是大范圍的電壓調(diào)整主要依靠調(diào)壓器和補(bǔ)償變壓器來進(jìn)行，小范圍的電壓調(diào)整主要依靠疊加補(bǔ)償變壓器進(jìn)行。雖然疊加補(bǔ)償變壓器主要進(jìn)行的是小范圍的電壓調(diào)整，但依然可以大大減少碳刷的磨損，甚至可以減少一半以上的碳刷移動次數(shù)。為了說明問題，下面舉例進(jìn)行闡述。某現(xiàn)有技術(shù)中的單相交流補(bǔ)償式穩(wěn)壓器，其輸入電壓范圍為220V±20%，即輸入電壓范圍176V至264V ;其輸出電壓范圍(也稱穩(wěn)壓范圍)為220V土 I %，即輸出電壓范圍217. 8 至 222. 2V。盡管上述穩(wěn)壓器的輸入電壓范圍176V至264V，但在實(shí)際使用中，一般出現(xiàn)如下情況的現(xiàn)象并不頻繁輸入電壓快速的從176V變至264V、再快速的從176V變至264V，如此快速反復(fù)循環(huán)。電網(wǎng)電壓，它的變化呈現(xiàn)兩個規(guī)律。其第一規(guī)律是，電網(wǎng)電壓最低的時候，一般在白天用電高峰的時段；電網(wǎng)電壓最高的時候，一般在半夜用電低谷時段。其第二規(guī)律是，從白天最低電壓到半夜最高電壓，或者講從半夜最高電壓到白天最低電壓，電網(wǎng)電壓的變化并不是直線形的，而是波動形的，即表現(xiàn)為進(jìn)三步退二步的變化或者表現(xiàn)為進(jìn)二步退三步的變化。因此，反映到單相交流補(bǔ)償式穩(wěn)壓器上，其碳刷的磨損主要發(fā)生在電網(wǎng)電壓出現(xiàn)小范圍波動的時候，為了應(yīng)對輸入電壓小范圍的波動變化，調(diào)壓器中的碳刷需要高頻率、不斷的變動位置，由此而造成了碳刷被很快磨損?？傊?，本發(fā)明可以使碳刷位置變動的頻率大大降低，避免或者減少更換碳刷的情況出現(xiàn)。上面，對本發(fā)明作了總體的介紹、說明和解釋。下面對各進(jìn)一步的技術(shù)方案，作介紹、說明和解釋。I.進(jìn)一步的技術(shù)方案一。結(jié)合圖5、圖6、圖7、圖8、圖9和圖10進(jìn)行說明。上述各圖的圖中標(biāo)號是A.輸入端；a.輸出端；BB.補(bǔ)償變壓器；DB.疊加補(bǔ)償變壓器；N.中性線；NI.疊加勵磁線圈；N2.疊加補(bǔ)償線圈；TY.調(diào)壓器；VAN.穩(wěn)壓器輸入電壓；VaN.穩(wěn)壓器輸出電壓。技術(shù)方案所述的補(bǔ)償線圈和疊加補(bǔ)償線圈串聯(lián)連接后再跨接在穩(wěn)壓器的輸入端和輸出端之間是指穩(wěn)壓器的輸入端、補(bǔ)償線圈輸入端、補(bǔ)償線圈輸出端、疊加補(bǔ)償線圈輸入端、疊加補(bǔ)償線圈輸出端、穩(wěn)壓器的輸出端依序串聯(lián)連接(以上描述參見圖5進(jìn)行理解)。所述的疊加勵磁線圈通過連接元器件實(shí)現(xiàn)變化的連接是指，包括以下三種暫態(tài)變化性質(zhì)的連接、并且在某一具體時刻只處于其中的一種連接狀態(tài)a.疊加勵磁線圈，其第一端與相線連接，其第二端與中性線連接；b.疊加勵磁線圈，其第一端與中性線連接，其第二端與相線連接；c.疊加勵磁線圈,其兩端首尾短接形成閉環(huán)。在本專利文件中，所謂“三種暫態(tài)變化性質(zhì)的連接”是指在某一具體時刻，要么連接為a，要么連接為b，要么連接為c ;不會同時在某一具體時刻同時出現(xiàn)兩種連接，更不會同時在某一具體時刻同時出現(xiàn)三種連接。疊加勵磁線圈通過連接元器件與相線連接，其可以選擇的連接點(diǎn)有三處第一處，以疊加補(bǔ)償線圈的輸出端為好，也就是設(shè)置在穩(wěn)壓器的輸出端，因?yàn)樵撎庪妷鹤罘€(wěn)定，連接位置如圖9所示；第二處，連接點(diǎn)設(shè)置在疊加補(bǔ)償線圈的輸入端，連接點(diǎn)設(shè)置在該處，其電壓穩(wěn)定性與設(shè)置在第一處相比，稍差一點(diǎn)，連接位置如圖10所示；第三處，連接點(diǎn)設(shè)置在補(bǔ)償變壓器的補(bǔ)償線圈輸入端，即設(shè)置在穩(wěn)壓器的輸入端，設(shè)置在此處時，其電壓穩(wěn)定性最差，連接位置如圖11所示。在設(shè)計和調(diào)試本發(fā)明的穩(wěn)壓器時，一般希望施加到疊加勵磁線圈的電壓穩(wěn)定，這樣可以簡化設(shè)計和有利于電壓的分配。在圖9中，疊加勵磁線圈通過連接元器件與疊加補(bǔ)償線圈的輸出端進(jìn)行暫態(tài)變化性質(zhì)的連接；下面，再結(jié)合圖6、圖7和圖8進(jìn)行介紹。當(dāng)補(bǔ)償變壓器的輸出電壓符合穩(wěn)壓范圍要求時，控制電路命令連接元器件將電路連接成圖6所示的狀態(tài)，即疊加勵磁線圈，其兩端首尾短接、形成閉環(huán)，此時穩(wěn)壓器的輸出電壓就是補(bǔ)償變壓器的輸出電壓，疊加補(bǔ)償變壓器未對輸出電壓的高低起作用。需要注意的是在設(shè)計或制造調(diào)試時，要保證在任何情況下，相線和中性線不能通過連接元器件發(fā)生直通，否則會出現(xiàn)燒毀電路的情況發(fā)生。當(dāng)某種因素造成輸出電壓偏低時，控制電路命令連接元器件將電路連接成圖7所示的狀態(tài)，即疊加勵磁線圈的第一端與相線連接、第二端與中性線連接，此時輸出電壓是在原來補(bǔ)償變壓器輸出電壓的基礎(chǔ)上再增加了一個疊加補(bǔ)償電壓。當(dāng)某種因素造成輸出電壓偏高時，控制電路命令連接元器件將電路連接成圖8所示的狀態(tài)，即疊加勵磁線圈的第一端與中性線連接、第二端與相線連接，由于反向連接，此時輸出電壓是在原來補(bǔ)償變壓器輸出電壓的基礎(chǔ)上再減去一個疊加補(bǔ)償電壓。在實(shí)際調(diào)試中，如果出現(xiàn)安裝錯誤，會導(dǎo)致在需要增加電壓的情況下、補(bǔ)償變壓器上的輸出電壓起減壓效果，而在需要減少電壓的情況下、補(bǔ)償變壓器上的輸出電壓起升壓效果；出現(xiàn)上述錯誤的情況，可以將連接疊加補(bǔ)償線圈的兩個接線對換一下即可，或者將連接疊加勵磁線圈的兩個接線對換一下也可。2.進(jìn)一步的技術(shù)方案二。所述的補(bǔ)償線圈和疊加補(bǔ)償線圈串聯(lián)連接后再跨接在穩(wěn)壓器的輸入端和輸出端之間，是指穩(wěn)壓器的輸入端、疊加補(bǔ)償線圈輸入端、疊加補(bǔ)償線圈輸出端、補(bǔ)償線圈輸入端、補(bǔ)償線圈輸出端、穩(wěn)壓器的輸出端依序串聯(lián)連接；所述的疊加勵磁線圈通過連接元器件實(shí)現(xiàn)變化的連接是指，包括以下三種暫態(tài)變化性質(zhì)的連接、并且在某一具體時刻只處于其中的一種連接狀態(tài)a.疊加勵磁線圈，其第一端與相線連接，其第二端與中性線連接；b.疊加勵磁線圈，其第一端與中性線連接，其第二端與相線連接；c.疊加勵磁線圈，其兩端首尾短接形成閉環(huán)。3.進(jìn)一步的技術(shù)方案三。所述的穩(wěn)壓器的輸入端、補(bǔ)償線圈、疊加補(bǔ)償線圈、穩(wěn)壓器的輸出端依序串聯(lián)連接；所述的連接元器件包括第一繼電器和第二繼電器，第一交流接觸器、第二交流接觸器、第三交流接觸器和第四交流接觸器；所述的繼電器含有常開接線端、常閉接線端和轉(zhuǎn)換接線端；繼電器吸合時，轉(zhuǎn)換接線端與常開接線端連接并且轉(zhuǎn)換接線端與常閉接線端斷開；繼電器釋放時，轉(zhuǎn)換接線端與常閉接線端連接并且轉(zhuǎn)換接線端與常開接線端斷開；所述的第一和第二繼電器，其控制線圈與自動化控制電路連接；所述的交流接觸器，其每個含有電磁線圈，常開主觸頭，常閉輔助觸頭；電磁線圈通電吸合時，常閉輔助觸頭切斷，常開主觸頭導(dǎo)通；電磁線圈斷電釋放時，常閉輔助觸頭導(dǎo)通，常開主觸頭切斷；穩(wěn)壓器的輸出端、第一交流接觸器的常閉輔助觸頭、第二交流接觸器的電磁線圈、第一繼電器的常閉接線端、第一繼電器的轉(zhuǎn)換接線端、中性線串聯(lián)連接；穩(wěn)壓器的輸出端、第二交流接觸器的常閉輔助觸頭、第一交流接觸器的電磁線圈、第一繼電器的常開接線端串聯(lián)連接；穩(wěn)壓器的輸出端、第四交流接觸器的常閉輔助觸頭、第三交流接觸器的電磁線圈、第二繼電器的常閉接線端、第二繼電器的轉(zhuǎn)換接線端、中性線串聯(lián)連接；穩(wěn)壓器的輸出端、第三交流接觸器的常閉輔助觸頭、第四交流接觸器的電磁線圈、第二繼電器的常開接線端串聯(lián)連接；所述的疊加勵磁線圈包括首端和尾端；所述的疊加勵磁線圈，通過連接元器件與相線線路及中性線連接，形成如下的電路結(jié)構(gòu)第一交流接觸器常開主觸頭，其一端與穩(wěn)壓器的輸出端連接，其另一端與疊加勵磁線圈的尾端連接；第二交流接觸器常開主觸頭，其一端與中性線連接，其另一端與疊加勵磁線圈的尾端連接；第三交流接觸器常開主觸頭，其一端與穩(wěn)壓器的輸出端連接，其另一端與疊加勵磁線圈的首端連接；第四交流接觸器常開主觸頭，其一端與中性線連接、其另一端與疊加勵磁線圈的首端連接。對于以上的技術(shù)方案描述，有如下說明。在實(shí)際線路調(diào)試中，發(fā)現(xiàn)疊加補(bǔ)償線圈上的電壓增加和減少相反了，說明疊加勵磁線圈同名端和異名端的指定有錯誤，只需將疊加補(bǔ)償線圈的輸入端、輸出端對換以下即可，或者只需將疊加勵磁線圈的輸入端、輸出端對換以下即可。上述進(jìn)一步的技術(shù)方案可以結(jié)合圖12和圖13進(jìn)行理解。圖12左側(cè)的輸入電壓可以從穩(wěn)壓器的輸出端接入。該兩圖中標(biāo)注的各電壓均為參考值，也可以改為其他的合適電壓值。圖12和圖13中的標(biāo)號說明A.輸入端；a.輸出端；BB.補(bǔ)償變壓器；DB.疊加補(bǔ)償變壓器J1-A.第一繼電器第二繼電器；JL1.第一交流接觸器；JL1F.第一交流接觸器常閉輔助觸頭JL2.第二交流接觸器；JL2F.第二交流接觸器常閉輔助觸頭；JL3.第三交流接觸器JL3F.第三交流接觸器常閉輔助觸頭JL4.第四交流接觸器JL4F.第四交流接觸器常閉輔助觸頭；N.中性線；TY.調(diào)壓器。交流接觸器是一種人們熟知的傳統(tǒng)產(chǎn)品。在一個交流接觸器電磁線圈的驅(qū)動電路中串接了其它的交流接觸器常閉輔助觸頭，可以確保在任何情況下，兩個交流接觸器不會同時處于吸合狀態(tài)。也就是講，第一和第二交流接觸器不會同時吸合，第三和第四交流接觸器不會同時吸合，由此避免了因瞬時同時導(dǎo)通而發(fā)生大電流短路的現(xiàn)象(如果發(fā)生短路，圖12中短路大電流的路徑是輸出端的相線一接觸器I的主觸頭一接觸器2的主觸頭一中性線；或者輸出端的相線一接觸器3的主觸頭一接觸器4的主觸頭一中性線)。一個交流接觸器電磁線圈產(chǎn)生吸動的前提條件是與其對應(yīng)的另一個交流接觸器必須處于釋放狀態(tài)(即對應(yīng)交流接觸器的常閉輔助觸頭必須導(dǎo)通)。4.進(jìn)一步的技術(shù)方案四。所述的連接元器件包括一號繼電器和二號繼電器；每個繼電器包括轉(zhuǎn)換接線端，常閉接線端，常開接線端，控制線圈；通電吸合時，轉(zhuǎn)換接線端和常開接線端連通，并且轉(zhuǎn)換接線端和常閉接線端切斷；斷電釋放時，轉(zhuǎn)換接線端和常閉接線端連通，并且轉(zhuǎn)換接線端和常開接線端切斷；所述的疊加勵磁線圈，其與一號繼電器及二號繼電器具有如下的連接關(guān)系所述的一號繼電器，其轉(zhuǎn)換接線端與疊加勵磁線圈的一端連接，其常閉接線端與穩(wěn)壓器輸出端連接，其常開接線端與中性線連接；所述的二號繼電器，其轉(zhuǎn)換接線端與疊加勵磁線圈的另一端連接，其常閉接線端與中性線連接，其常開接線端與穩(wěn)壓器輸出端連接；一號繼電器的控制線圈和二號繼電器的控制線圈，它們與所述的自動化控制電路連接。上述介紹可以結(jié)合圖14進(jìn)行理解。本技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)是電路簡單，不會發(fā)生因瞬時同時導(dǎo)通而發(fā)生大電流短路的現(xiàn)象，即兩個繼電器因其機(jī)械結(jié)構(gòu)保證了 不會發(fā)生常開接線端和常閉接線端直接導(dǎo)通的情況，從而避免了相線和中性線發(fā)生大電流短路的現(xiàn)象。圖14中的標(biāo)號說明A.輸入端；a.輸出端；BB.補(bǔ)償變壓器；DB.疊加補(bǔ)償變壓器；J-a. —號繼電器；J-b. 二號繼電器；N.中性線；TY.調(diào)壓器。5.進(jìn)一步的技術(shù)方案五。所述的疊加勵磁線圈通過連接元器件形成如下的電路結(jié)構(gòu)所述的連接元器件包括第一、第二、第三和第四雙向可控硅；每一個雙向可控硅包括控制端和兩個接線端；第一雙向可控硅，其一個接線端與穩(wěn)壓器輸出端連接，其另一接線端與疊加勵磁線圈的首端連接；第二雙向可控硅，其一個接線端與中性線連接，其另一個接線端與疊加勵磁線圈的首端連接；第三雙向可控硅，其一個接線端與穩(wěn)壓器輸出端連接，其另一個接線端與疊加勵磁線圈的尾端連接；第四雙向可控硅，其一個接線端與中性線連接，其另一個接線端與疊加勵磁線圈的尾端連接；所述的第一、第二、第三和第四雙向可控硅，它們的控制端與所述的自動化控制電路連接。每一個雙向可控硅相當(dāng)于一只開關(guān)，是開還是關(guān)由控制電路決定，控制電路將信號送往控制端進(jìn)行控制。圖15中，每只雙向可控硅前還串聯(lián)連接了一只限流電阻。多個雙向可控硅在通斷轉(zhuǎn)換過程的瞬間，往往容易出現(xiàn)或可能出現(xiàn)同時導(dǎo)通而發(fā)生短路，而該電阻可以進(jìn)行限流保護(hù)，以避免雙向可控硅燒毀。圖15中的標(biāo)號說明Α.輸入端；a.輸出端；BB.補(bǔ)償變壓器；DB.疊加補(bǔ)償變壓器；TY.調(diào)壓器。在圖15中，疊加補(bǔ)償變壓器中的疊加勵磁線圈，其首端在右，其尾端在左；第一、第二、第三和第四雙向可控硅，在圖15中依序從上到下排列。圖中的四個雙向可控娃，在控制電路的指揮下，有以下暫態(tài)變化性質(zhì)的三種連接導(dǎo)通狀態(tài)、并且在某一具體時刻只處于其中的一種連接導(dǎo)通狀態(tài)第一種連接導(dǎo)通狀態(tài)第一雙向可控娃和第四雙向可控娃導(dǎo)通,勵磁電流流經(jīng)的路徑為相線(穩(wěn)壓器輸出端)一第一雙向可控娃一疊加勵磁線圈首端一疊加勵磁線圈尾端一第四雙向可控硅一中性線；此種狀態(tài)時，疊加補(bǔ)償線圈感應(yīng)正向電壓。第二種連接導(dǎo)通狀態(tài)第二雙向可控硅和第三雙向可控硅導(dǎo)通，勵磁電流流經(jīng)的路徑為相線(穩(wěn)壓器輸出端)一第三雙向可控娃一疊加勵磁線圈尾端一疊加勵磁線圈首端一第二雙向可控硅一中性線；此種狀態(tài)時，疊加補(bǔ)償線圈感應(yīng)反向電壓。注連接導(dǎo)通狀態(tài)和第一種連接導(dǎo)通狀態(tài)，它們的勵磁電流的方向相反，所以感應(yīng)的疊加電壓方向相反。第三種連接導(dǎo)通狀態(tài)目標(biāo)是疊加勵磁線圈的首尾短接形成閉環(huán)。為了實(shí)現(xiàn)首尾短接，可以是第一雙向可控硅、第三雙向可控硅處于導(dǎo)通狀態(tài)，也可以是第二雙向可控硅和第四雙向可控硅導(dǎo)通處于導(dǎo)通狀態(tài)；但是，在設(shè)計或制造調(diào)試時，千萬避免相線和中性線通過雙向可控硅發(fā)生直通的情況出現(xiàn)！6.進(jìn)一步的技術(shù)方案六。所述的自動化控制電路，包括智能部件，該智能部件中含有CPU;智能部件的輸出端與連接元器件連接，其具體連接方式為以下三者中的任意一者c.智能部件的輸出端直接與連接元器件的控制端連接；d.智能部件的輸出端通過中間接口與連接元器件的控制端連接；c.所述的自動化控制電路還包括放大電路，智能部件的輸出端與放大電路的輸入端連接，放大電路的輸出端與連接元器件的控制端連接。CPU是中央處理單元(Central Process Unit)的縮寫,它可以被簡稱做微處理器(Microprocessor) ;PC計算機(jī)、單片機(jī)、可編程序處理器等等,都設(shè)有含CPU的智能部件。所以，在本發(fā)明穩(wěn)壓器的自動化電路中，可以使用PC計算機(jī)，單片機(jī)，可編程序處理器，以及其它含CPU智能部件的裝置，以謀求質(zhì)量高、成本低的綜合技術(shù)效果。實(shí)施例一結(jié)合圖16、圖17、圖18、圖19進(jìn)行說明。圖中的說明A.輸入端；a.輸出端；BB.補(bǔ)償變壓器；DB.疊加補(bǔ)償變壓器；I1.疊加勵磁線圈電流；12.疊加補(bǔ)償線圈電流；N.中性線；NI.疊加勵磁線圈；N2.疊加補(bǔ)償線圈；TY.調(diào)壓器；本實(shí)施例介紹一種思路和方法，用于計算或確定疊加補(bǔ)償變壓器的功率，疊加補(bǔ)償線圈產(chǎn)生的電壓和流過的電流，疊加勵磁線圈接入的電壓和流過的電流。在本實(shí)施例中，假設(shè)給定的基本技術(shù)參數(shù)是發(fā)明穩(wěn)壓器輸入端與交流電源連接，該交流電源包括相線和中性線。交流電源的電壓范圍、即穩(wěn)壓器的輸入電壓范圍是220V±10%，頻率50Hz，交流正弦波，輸出電壓范圍是220V±1% ;穩(wěn)壓器輸出功率為10KVA ;;各處電路的效率假設(shè)為100%?，F(xiàn)設(shè)定疊加補(bǔ)償變壓器中，疊加補(bǔ)償線圈輸入端的電壓范圍為220V±2% ;疊加補(bǔ)償線圈輸出端的電壓范圍為220V±1%,即穩(wěn)壓器輸出端的電壓范圍為220V±1%。根據(jù)以上的描述，可以繪制出圖16。在圖16中，穩(wěn)壓器的輸入端、補(bǔ)償線圈輸入端、補(bǔ)償線圈輸出端、疊加補(bǔ)償線圈輸入端、疊加補(bǔ)償線圈輸出端、穩(wěn)壓器的輸出端依序串聯(lián)連接。還有，疊加勵磁線圈通過連接元器件實(shí)現(xiàn)變化的對外連接，其中包括含有與中性線連接。下面，進(jìn)行理論上的分析。就疊加補(bǔ)償線圈而言，當(dāng)其輸出電壓范圍為220V±1%時，其輸入電壓范圍為220V±2% ;據(jù)此，以下情況成立當(dāng)疊加補(bǔ)償線圈輸出端電壓為下限值217. 8V(與220V_1%對應(yīng))時，疊加補(bǔ)償線圈輸入端電壓為215. 6V(與220V2%對應(yīng))，此情況表達(dá)為圖17。對于圖17，我們可以取整數(shù)、近似的表達(dá)為圖18 ;在工程設(shè)計中，為了簡化或方便計算起見，常?？梢栽诶碚撚嬎汶A段進(jìn)行近似化的處理，然后在后續(xù)階段再一并考慮補(bǔ)償問題。
對于圖18中的變壓器可以畫成圖19。至此，可以將圖19中的疊加補(bǔ)償變壓器作為一只單相電源變壓器來設(shè)計，或者作為一只普通的單相變壓器來設(shè)計。圖19中的變壓器，我們姑且稱其為理論變壓器，它有兩個繞組，分別為NI繞組(疊加勵磁線圈)和N2繞組(疊加補(bǔ)償線圈)，其中NI繞組兩端的電壓為220V、N2繞組兩端的電壓為2. 2V。由于上面原始設(shè)定條件為穩(wěn)壓器輸出功率為10KVA，因此，對于疊加補(bǔ)償變壓器中的疊加補(bǔ)償線圈而言，其流過的電流為12 = 10KVA(輸出功率)+220V(輸出電壓)=45. 5A。理論變壓器的功率為P = 45. 5AX2. 2V = 101VA ;疊加勵磁線圈里流過的電流為I1 = 101VA + 220V = O. 454A，約等于 O. 45A。根據(jù)以上理論計算的結(jié)果，可以將理論變壓器作為一只普通單相變壓器來設(shè)計和制造，其設(shè)計的理論計算數(shù)據(jù)是變壓器功率為101VA ；N1繞組的電壓為220V，其電流Il為
O.45A ；N2繞組的電壓為2. 2V，其電流12為45. 5A。下面，通過描述一個假設(shè)的情況，來進(jìn)一步說明本發(fā)明的原理。理論變壓器的某一使用情況如下，并假設(shè)輸入電壓逐步在升高a.當(dāng)疊加補(bǔ)償線圈輸入端電壓低于215. 6V時，由調(diào)壓器動作，使疊加補(bǔ)償線圈輸入端電壓達(dá)到或高于215. 6V；b.當(dāng)疊加補(bǔ)償線圈輸入端電壓達(dá)到215. 6V時，調(diào)壓器不再動作；疊加勵磁線圈通過連接元器件實(shí)現(xiàn)正向連接，使得疊加補(bǔ)償線圈感應(yīng)出約2. 2V正向電壓，從而使疊加補(bǔ)償線圈輸出端電壓達(dá)到217. 8V，此時符合220V_1%的穩(wěn)壓范圍要求；c.隨著輸入電壓的提高，調(diào)壓器沒有動作；當(dāng)疊加補(bǔ)償線圈輸入端電壓達(dá)到220V、疊加補(bǔ)償線圈輸入端電壓達(dá)到222. 2V時，疊加勵磁線圈通過連接元器件實(shí)現(xiàn)首尾短接形成閉路；短接后，疊加補(bǔ)償線圈的感應(yīng)電壓為零，該線圈相當(dāng)于直通，疊加補(bǔ)償線圈輸出端電壓為220V ；d.隨著輸入電壓的提高，調(diào)壓器沒有動作；當(dāng)疊加補(bǔ)償線圈輸入端電壓達(dá)到
222.2V、疊加補(bǔ)償線圈輸入端電壓達(dá)到222. 2V時，疊加勵磁線圈通過連接元器件實(shí)現(xiàn)反向連接，使得疊加補(bǔ)償線圈感應(yīng)出約2. 2V反向電壓，從而使疊加補(bǔ)償線圈輸出端電壓降低到220V ；e.隨著輸入電壓的提高，當(dāng)疊加補(bǔ)償線圈輸入端電壓達(dá)到或超過224. 4V時，調(diào)壓器動作，使得疊加補(bǔ)償線圈輸入端電壓降低。分析一從以上a、b、C、d、e可以得知，當(dāng)疊加補(bǔ)償線圈輸入端電壓在215. 6V 224. 4V范圍內(nèi)，調(diào)壓器不動作，而由疊加補(bǔ)償變壓器動作，從而使輸出端的電壓保持在±1%的穩(wěn)壓范圍內(nèi)；當(dāng)疊加補(bǔ)償線圈輸入端電壓低于215. 6V、或高于224. 4V時，調(diào)壓器進(jìn)行動作，將疊加補(bǔ)償線圈輸入端電壓保持在215. 6V 224. 4V范圍內(nèi)。分析二 根據(jù)以上a、b、c、d、e中所闡述的原理，閱讀者可以自行分析出當(dāng)輸入電壓逐步降低的情況下、以及當(dāng)輸入電壓各種變化的情況下，調(diào)壓器和疊加補(bǔ)償變壓器的自動穩(wěn)壓動作及原理。分析三上述a、b、C、d、e僅僅是在理論的層面進(jìn)行了分析，如果要做出實(shí)用的產(chǎn)品，情況要復(fù)雜得多，還要考慮很多實(shí)際的問題，進(jìn)行參數(shù)調(diào)整等等；這些，在實(shí)施例二中有進(jìn)一步的說明。以上的介紹，可以歸納為1.當(dāng)?shù)弥€(wěn)壓器的輸出功率，穩(wěn)壓器的輸出電壓，疊加補(bǔ)償變壓器中疊加補(bǔ)償線圈的疊加補(bǔ)償電壓，就可以用傳統(tǒng)的技術(shù)設(shè)計和制造疊加補(bǔ)償變壓器；2.疊加補(bǔ)償變壓器的設(shè)計、制造，可照搬、照抄現(xiàn)有傳統(tǒng)技術(shù)中關(guān)于電源變壓器(或普通變壓器)的設(shè)計、制造方法。實(shí)施例二本發(fā)明穩(wěn)壓器使用的疊加補(bǔ)償變壓器，在實(shí)施例一中所介紹的僅僅是理論分析的情況，然而，要做出實(shí)用的實(shí)際產(chǎn)品還要考慮一些實(shí)際的情況，還要對疊加補(bǔ)償變壓器的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。下面的說明，使用實(shí)施例一中穩(wěn)壓器的基本技術(shù)參數(shù)和理論分析結(jié)果。在實(shí)際的產(chǎn)品詳細(xì)設(shè)計中，需要考慮補(bǔ)償負(fù)載壓降和勵磁電流損耗，即可以在N2繞組增加5%左右的匝數(shù)以補(bǔ)償負(fù)載壓降，以及將NI繞組線徑加粗以適應(yīng)勵磁電流損耗，通常是增加5% 10%導(dǎo)線的截面積。更重要的是還要考慮1.本發(fā)明穩(wěn)壓器在自動施加或改變疊加補(bǔ)償電壓時，應(yīng)設(shè)置門檻電壓(又稱閥值電壓)，使動作脫離臨界狀態(tài)，否則容易產(chǎn)生振蕩式動作，即在臨界點(diǎn)附近反復(fù)的動作；2.實(shí)際生產(chǎn)中產(chǎn)品不可能做到一致；3.測量電表存在誤差；4.空載和滿載會對輸出電壓產(chǎn)生變化；等等情況?？紤]到上述幾點(diǎn)因素，應(yīng)當(dāng)在設(shè)計中預(yù)先留有一定的余量；實(shí)際產(chǎn)品的設(shè)計可以修正為如下的參數(shù)指標(biāo)N2繞組感應(yīng)電壓由原先的2. 2V改變?yōu)?. 5V，其流過的電流12為45. 5A不變，疊加補(bǔ)償變壓器的功率=3. 5VX45. 5A =159. 25VA,約等于 160VA ；N1 繞組為 220V 不變，電流 Il 變?yōu)?O. 73A( = 160VA + 220V)。說明以上介紹中，最主要的是N2繞組感應(yīng)電壓由2. 2V改變?yōu)?. 5V;該3. 5V電壓值是某一選取值，帶有假設(shè)的性質(zhì)，不一定非要3. 5V，也可以是3. 4V、或3. 6V、或其他合適數(shù)值的電壓。得到上述的技術(shù)參數(shù)后，就可以著手具體詳細(xì)地設(shè)計一只普通單相變壓器(或單相電源變壓器)了，其工作包括鐵芯使用的材料牌號和尺寸大小，NI繞組的匝數(shù)和線徑尺寸、N2繞組的匝數(shù)和線徑尺寸。疊加補(bǔ)償變壓器可以作為普通的單相變壓器(或單相電源變壓器)來設(shè)計、制造。由于單相變壓器(或單相電源變壓器)，其具體設(shè)計、制造均屬于傳統(tǒng)并悠久的技術(shù)，相關(guān)的教科書和工具書也充斥書店和圖書館，相關(guān)的設(shè)計、制造方法也廣為本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的普通工程技術(shù)人員所熟知，因此就不再進(jìn)一步贅述。對于生產(chǎn)企業(yè)而言，設(shè)計工作完成后、批量生產(chǎn)前需要做若干樣機(jī)，并對樣機(jī)進(jìn)行通電考核，測量變壓器的溫升，如果鐵芯、繞組的溫度超過規(guī)定值，說明設(shè)計用料偏緊，需要向?qū)捤煞较蛘{(diào)整；反之，如果溫度太低則說明設(shè)計太寬松、存在浪費(fèi)，也應(yīng)該進(jìn)行調(diào)整。所謂的向?qū)捤煞较蛘{(diào)整，對鐵芯而言就是需要增加鐵芯的截面積、對繞組而言就是要加銅線的截面積；此外，還要通盤考慮N2繞組為3. 5V是否合適、是否需要調(diào)整。如此，經(jīng)過若干輪的調(diào)整、測試，最終可以確定產(chǎn)品的各項具體數(shù)據(jù)，以進(jìn)行正常的批量生產(chǎn)。如果實(shí)施本發(fā)明只做一臺單相穩(wěn)壓器也是可以的，在此種情況下，就應(yīng)當(dāng)將疊加補(bǔ)償變壓器設(shè)計得較為寬松，以確保鐵芯、繞組的溫度不超過規(guī)定值，最終達(dá)到一次成功。實(shí)施例三結(jié)合圖I、圖2、圖20和圖21進(jìn)行說明。
圖20中的標(biāo)號說明A.輸入端；a.輸出端；BB.補(bǔ)償變壓器；DB.疊加補(bǔ)償變壓器；TY.調(diào)壓器J30.繼電器J31.繼電器；a.連接點(diǎn)；nn.連接點(diǎn)。圖21中的標(biāo)號說明DZ23是硅穩(wěn)壓管；D26是二極管；D27是二極管；IC21是由運(yùn)算放大器構(gòu)成的電壓比較器；IC22是由運(yùn)算放大器構(gòu)成的電壓比較器；ICD6是整流電路；ICD7是整流電路；ICD8是整流電路；C21是電容；C22是電容；C23是電容；C24是電容；C25是電容；C29是電容J30是繼電器J31是繼電器；RP21是電位器；R23是電阻；R24是電阻；R25是電阻；R26是電阻；2R7是電阻；R28是電阻；R29是電阻；R30是電阻；R31是電阻；TR7是第二電源變壓器；TR8是第二信號采樣變壓器；T21是三極管；Τ22是三極管；U4是第四電壓；U5是第五電壓；U6是第六電壓；7812A是三端式穩(wěn)壓塊。在本實(shí)施例中，假設(shè)給定的基本技術(shù)參數(shù)是穩(wěn)壓器輸入電壓范圍是220V土 10%，頻率50Hz，交流正弦波，穩(wěn)壓器輸出電壓范圍是220V土 I %?，F(xiàn)設(shè)定疊加補(bǔ)償變壓器中，疊加補(bǔ)償線圈輸入端的電壓范圍為220V±2%。圖I是現(xiàn)有技術(shù)中一種單相交流補(bǔ)償式穩(wěn)壓器的示意框圖，圖2是圖I穩(wěn)壓器的控制部分電原理圖。對于圖I和圖2及其相關(guān)的技術(shù)內(nèi)容，我們已經(jīng)在具體實(shí)施方式
的開頭部分作了詳細(xì)的介紹。從前面的介紹中可以知道，圖I中穩(wěn)壓器中有補(bǔ)償變壓器和調(diào)壓器。補(bǔ)償變壓器有補(bǔ)償線圈和勵磁線圈，其中，補(bǔ)償線圈串聯(lián)連接在相線中。調(diào)壓器跨接在相線和中性線之間。同時，調(diào)壓器的輸出端還與補(bǔ)償變壓器的勵磁線圈進(jìn)行電路相連，即由碳刷等零件滑動在調(diào)壓器的銅線或銅排上，碳刷處于不同的位置，則可通過軟導(dǎo)線輸出不同大小和方向的電壓到補(bǔ)償變壓器的勵磁線圈。根據(jù)輸入電壓的高低情況，調(diào)壓器在自動化控制電路的指揮下、自動向補(bǔ)償變壓器的勵磁線圈施加大小不同、以及方向不同的電壓，由此在補(bǔ)償變壓器的補(bǔ)償線圈上感應(yīng)產(chǎn)生出大小不同、以及方向不同的補(bǔ)償電壓，最后使不穩(wěn)定的輸入電壓、疊加了補(bǔ)償電壓后，輸出為穩(wěn)定的交流電壓。輸入電壓偏低時，疊加正方向的補(bǔ)償電壓；輸入電壓偏高時，疊加反方向的補(bǔ)償電壓，其效果是降低電壓?，F(xiàn)在，我們將圖I所示現(xiàn)有技術(shù)的穩(wěn)壓器改造成圖20所示的發(fā)明穩(wěn)壓器(減速機(jī)構(gòu)等框圖省略未畫)，即在圖I和圖2所示現(xiàn)有技術(shù)穩(wěn)壓器的基礎(chǔ)上，增加了疊加補(bǔ)償變壓器、連接元器件和相關(guān)的控制電路。改造的方法是原有的自動化控制電路、補(bǔ)償變壓器、使用電機(jī)驅(qū)動和使用碳刷接觸連接的調(diào)壓器均予以保留，并按圖I和圖2設(shè)置和連接，自動調(diào)壓穩(wěn)壓的工作原理也繼續(xù)沿用，主電路中各處的電壓按圖20的要求設(shè)計、確定；增加的疊加補(bǔ)償變壓器、連接元器件和相關(guān)的控制電路，如圖20、圖21所示的方法連接。在圖2中，左側(cè)的TR5變壓器是電源變壓器，它向電路提供電源，其輸入兩端可以接在圖20中穩(wěn)壓器輸出的a端和N端(此兩端電壓為220V土 I % )。圖2中，右側(cè)的TR6變壓器是信號采樣變壓器，它采集電壓高低的信號，其輸入的兩個接線端，與圖24中的aa連接點(diǎn)和nn連接點(diǎn)連接，此兩端電壓為220V±2%。圖2的作用、原理和控制方法，前面也已經(jīng)作過詳細(xì)的描述，在此不再重復(fù)介紹了。在圖21中，很多內(nèi)容或原理與圖2是相似的，下面重點(diǎn)介紹不同之處等等。圖21中，左側(cè)的TR7是第二電源變壓器，它向圖21中的各電路提供所需的電能，其輸入兩端可以接在圖20中穩(wěn)壓器輸出的a端和N端(此兩端電壓為220V±1% )。圖21中，右側(cè)的TR8是第二信號采樣變壓器，它采集電壓高低的信號，其輸入的兩個接線端，與圖20中的aa連接點(diǎn)和nn連接點(diǎn)連接，此兩端電壓為220V±2%。 在圖21中，三端式直流穩(wěn)壓器件7812A，一方面向電壓比較器IC21、電壓比較器IC22提供穩(wěn)定的電源，另一方面通過電阻R29和硅穩(wěn)壓管DZ23，向電壓比較器IC21、電壓比較器IC22提供進(jìn)行判斷的基準(zhǔn)電壓，其中，向電壓比較器IC22提供的基準(zhǔn)電壓還經(jīng)過電阻R23和電阻R24的分壓降壓，以保證電壓比較器IC22反相輸入端的基準(zhǔn)電壓、低于電壓比較器IC21反相輸入端的基準(zhǔn)電壓。第二信號采樣變壓器TR8輸出的交流電經(jīng)整流、濾波后成直流電，再經(jīng)電位器RP21調(diào)節(jié)大小，送至電壓比較器IC21、電壓比較器IC22的同相輸入端；電容C25可以進(jìn)一步抑制直流電壓的波動。當(dāng)?shù)诙盘柌蓸幼儔浩鱐R8輸入端為低電壓時，兩個電壓比較器均輸出低電平，因此三極管T21、三極管T22處于截止?fàn)顟B(tài)，繼電器J30、繼電器J31均為釋放狀態(tài)。當(dāng)?shù)诙盘柌蓸幼儔浩鱐R8輸入端上升到一定的電壓時，電壓比較器IC22翻轉(zhuǎn)、電壓比較器IC21不變，三極管T21導(dǎo)通、三極管T22截止，繼電器J30吸合、繼電器J31保持釋放。當(dāng)?shù)诙盘柌蓸幼儔浩鱐R8輸入端繼續(xù)上升時，電壓比較器IC21也翻轉(zhuǎn)，兩個電壓比較器均輸出高電平，兩個三極管均導(dǎo)通，兩個繼電器均為吸合。整機(jī)穩(wěn)壓任務(wù)的分擔(dān)補(bǔ)償變壓器輸出端保證輸出的電壓值為220V±2%，由圖2所示的控制電路并通過調(diào)壓器移動碳刷來執(zhí)行；疊加補(bǔ)償變壓器輸出端(即穩(wěn)壓器輸出端)保證輸出的電壓值為220V±1%，由圖21所示的控制電路來執(zhí)行。在圖20中，所繪制的繼電器J30和繼電器J31均呈現(xiàn)為釋放狀態(tài)。每個繼電器包括轉(zhuǎn)換接線端，常閉接線端，常開接線端，控制線圈；通電吸合時，轉(zhuǎn)換接線端和常開接線端連通，并且轉(zhuǎn)換接線端和常閉接線端切斷；斷電釋放時，轉(zhuǎn)換接線端和常閉接線端連通，并且轉(zhuǎn)換接線端和常開接線端切斷。在本實(shí)施例中，當(dāng)疊加勵磁線圈通過繼電器J30和繼電器J31正向連接時，疊加補(bǔ)償線圈感應(yīng)出正向電壓，該正向電壓使輸出電壓升高3V;當(dāng)疊加勵磁線圈通過繼電器J30和繼電器J31反向連接時，疊加補(bǔ)償線圈感應(yīng)出反向電壓，該反向電壓使輸出電壓降低3V。下面，以輸入電壓逐漸從低到高為例，說明相關(guān)的原理和動作。A.當(dāng)補(bǔ)償線圈輸出端的電壓不足216V時，電路命令調(diào)壓器動作，使補(bǔ)償線圈輸出端提聞到216V電壓。B.當(dāng)補(bǔ)償線圈輸出端為216V電壓時，繼電器J30和繼電器J31均釋放，疊加勵磁線圈正向連接為第一端與穩(wěn)壓器輸出端相線連接、第二端與中性線連接，疊加補(bǔ)償線圈感應(yīng)出約3V的正向電壓，穩(wěn)壓器輸出約為219V，符合穩(wěn)壓精度的要求。C.隨著輸入電壓提高，調(diào)壓器不動，當(dāng)補(bǔ)償線圈輸出端為218. 8V時，穩(wěn)壓器輸出約為221. 8V ;此時，繼電器J30改變?yōu)槲希^電器J31保持釋放，疊加勵磁線圈的兩端首尾短接形成閉環(huán)，相當(dāng)于疊加補(bǔ)償線圈直通，在疊加補(bǔ)償線圈上感應(yīng)的電壓為零，穩(wěn)壓器輸出端的電壓約為218. 8V，符合穩(wěn)壓精度的要求。D.隨著輸入電壓提高，調(diào)壓器不動作，當(dāng)補(bǔ)償線圈輸出端為221. 8V時，穩(wěn)壓器輸出約為221. 8V ;此時，繼電器J30保持吸合，繼電器J31改變?yōu)槲?，疊加勵磁線圈反向連接為第一端與中性線連接，其第二端與穩(wěn)壓器輸出端相線連接；疊加補(bǔ)償線圈感應(yīng)出約3V的反向電壓，穩(wěn)壓器輸出約為218. 8V，符合穩(wěn)壓精度的要求。
E.隨著輸入電壓提高，當(dāng)補(bǔ)償線圈輸出端達(dá)到224. 5V時，穩(wěn)壓器輸出約為221. 5V，調(diào)壓器動作，使補(bǔ)償線圈輸出端電壓降下來。上面，以輸入電壓逐漸從低到高為例，說明相關(guān)的原理和動作。下面，以輸入電壓逐漸從低到高為例，說明相關(guān)的原理和動作。a.當(dāng)補(bǔ)償線圈輸出端超過224. 5V時，調(diào)壓器動作，使補(bǔ)償線圈輸出端電壓降至
223.5V。b.當(dāng)補(bǔ)償線圈輸出端為223. 5V時，調(diào)壓器不動作；此時，繼電器J30和繼電器J31均吸合，疊加勵磁線圈反向連接為第一端與中性線連接，其第二端與穩(wěn)壓器輸出端相線連接；疊加補(bǔ)償線圈感應(yīng)出約3V的反向電壓，穩(wěn)壓器輸出約為220. 5V，符合穩(wěn)壓精度的要求。c.隨著輸入電壓降低，調(diào)壓器不動作，當(dāng)補(bǔ)償線圈輸出端為221. 2V時，穩(wěn)壓器輸出約為218. 2V ;此時，繼電器J30繼續(xù)吸合、繼電器J31改變?yōu)獒尫牛B加勵磁線圈的兩端首尾短接形成閉環(huán)，相當(dāng)于疊加補(bǔ)償線圈直通，在疊加補(bǔ)償線圈上感應(yīng)的電壓為零，穩(wěn)壓器輸出端的電壓約為221. 2V，符合穩(wěn)壓精度的要求。d.隨著輸入電壓降低，調(diào)壓器不動作，當(dāng)補(bǔ)償線圈輸出端為218. 2V時，穩(wěn)壓器輸出約為218. 2V ;此時，繼電器J30改變?yōu)獒尫?，繼電器J31保持釋放，疊加勵磁線圈正向連接為第一端與穩(wěn)壓器輸出端相線連接、第二端與中性線連接，疊加補(bǔ)償線圈感應(yīng)出約3V的正向電壓，穩(wěn)壓器輸出約為221. 2V，符合穩(wěn)壓精度的要求。e.隨著輸入電壓降低，當(dāng)補(bǔ)償線圈輸出端的電壓不足216V時，電路命令調(diào)壓器動作，使補(bǔ)償線圈輸出端提高到216V電壓，此時，繼電器J30和繼電器J31均釋放，疊加勵磁線圈正向連接為第一端與穩(wěn)壓器輸出端相線連接、第二端與中性線連接，疊加補(bǔ)償線圈感應(yīng)出約3V的正向電壓，穩(wěn)壓器輸出約為219V，符合穩(wěn)壓精度的要求。對于上述A、B、C、D、E和a、b、C、d、e,現(xiàn)分析如下。I.當(dāng)補(bǔ)償線圈輸出端的電壓不足216V時，電路命令調(diào)壓器動作，使補(bǔ)償線圈輸出端提高到216V電壓(也可以提高到更高的電壓)。2.當(dāng)補(bǔ)償線圈輸出端的電壓超過224. 5V時，電路命令調(diào)壓器動作，使補(bǔ)償線圈輸出端電壓降至約223. 5V。3.當(dāng)補(bǔ)償線圈輸出端的電壓在216V 224. 5V區(qū)間時，調(diào)壓器不動作，依靠疊加補(bǔ)償變壓器疊加的電壓(包括正向電壓、零電壓、反向電壓)，使穩(wěn)壓器的輸出端保持在電壓為220V土 I %精度范圍內(nèi)。由于上述216V 224. 5V區(qū)間內(nèi)調(diào)壓器不動作，即碳刷不發(fā)生移動，從而避免或者減少更換碳刷的情況出現(xiàn)。4.繼電器J30吸合和釋放的臨界條件不同a.補(bǔ)償線圈輸出端的電壓，在由低向高的變化中，當(dāng)由低升高到218.8V時，繼電器J30由釋放改變?yōu)槲?；b.補(bǔ)償線圈輸出端的電壓，在由高向低的變化中，當(dāng)由高下降到218. 2V時，繼電器J30由吸合改變?yōu)獒尫拧?18. 8V和218. 2V相差O. 6V，該O. 6V為門檻電壓(又稱閥值電壓)，其使動作脫離臨界狀態(tài)；無此門檻電壓則容易產(chǎn)生振蕩式動作，即在臨界點(diǎn)附近反復(fù)的吸合、釋放。又，圖21中標(biāo)號為R25的電阻為反饋電阻，合理配置該電阻及標(biāo)號為R27的電阻，可以使門檻電壓達(dá)到目標(biāo)數(shù)值。5.繼電器J31吸合和釋放的臨界條件不同a.補(bǔ)償線圈輸出端的電壓，在由低向高的變化中，當(dāng)由低升高到221. 8V時，繼電器J31由釋放改變?yōu)槲?；b.補(bǔ)償線圈輸出端的電壓，在由高向低的變化中，當(dāng)由高下降到221. 2V時，繼電器J31由吸合改變?yōu)獒尫拧?21. 8V和221. 2V相差O. 6V，該O. 6V為門檻電壓(又稱閥值電壓)，其使動作脫離臨界狀態(tài)，無此門檻電壓則容易產(chǎn)生振蕩式動作，即在臨界點(diǎn)附近反復(fù)的吸合、釋放。又，圖25中標(biāo)號為R26的電阻為反饋電阻，合理配置該電阻及標(biāo)號為R28的電阻，可以使門檻電壓達(dá)到目標(biāo)數(shù)值。
權(quán)利要求
1.一種單相交流補(bǔ)償式穩(wěn)壓器，其輸入端與交流電源連接，其輸出端與負(fù)載連接；所述的交流電源包括相線和中性線；所述的穩(wěn)壓器包括自動化控制電路，補(bǔ)償變壓器，使用電機(jī)驅(qū)動和使用碳刷接觸連接的調(diào)壓器；所述的補(bǔ)償變壓器，包括補(bǔ)償線圈和勵磁線圈，補(bǔ)償線圈位于相線線路中；調(diào)壓器的輸出端與補(bǔ)償變壓器的勵磁線圈連接；其特征是包括疊加補(bǔ)償變壓器；所述的自動化控制電路包括連接元器件，所述的連接元器件含有受控端和接線端；所述的疊加補(bǔ)償變壓器包括鐵心，疊加補(bǔ)償線圈，疊加勵磁線圈；所述的疊加勵磁線圈為單一繞組；在穩(wěn)壓器的內(nèi)部，補(bǔ)償線圈和疊加補(bǔ)償線圈串聯(lián)連接后再跨接在穩(wěn)壓器的輸入端和輸出端之間；所述的連接元器件，其受控端與控制電路連接；所述的疊加勵磁線圈通過連接元器件實(shí)現(xiàn)變化的連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種單相交流補(bǔ)償式穩(wěn)壓器，其特征是所述的補(bǔ)償線圈和疊加補(bǔ)償線圈串聯(lián)連接后再跨接在穩(wěn)壓器的輸入端和輸出端之間是指穩(wěn)壓器的輸入端、補(bǔ)償線圈輸入端、補(bǔ)償線圈輸出端、疊加補(bǔ)償線圈輸入端、疊加補(bǔ)償線圈輸出端、穩(wěn)壓器的輸出端依序串聯(lián)連接；所述的疊加勵磁線圈通過連接元器件實(shí)現(xiàn)變化的連接是指，包括以下三種暫態(tài)變化性質(zhì)的連接、并且在某一具體時刻只處于其中的一種連接狀態(tài)a.疊加勵磁線圈，其第一端與相線連接，其第二端與中性線連接；b.疊加勵磁線圈，其第一端與中性線連接，其第二端與相線連接；c.疊加勵磁線圈，其兩端首尾短接形成閉環(huán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種單相交流補(bǔ)償式穩(wěn)壓器，其特征是所述的補(bǔ)償線圈和疊加補(bǔ)償線圈串聯(lián)連接后再跨接在穩(wěn)壓器的輸入端和輸出端之間，是指穩(wěn)壓器的輸入端、疊加補(bǔ)償線圈輸入端、疊加補(bǔ)償線圈輸出端、補(bǔ)償線圈輸入端、補(bǔ)償線圈輸出端、穩(wěn)壓器的輸出端依序串聯(lián)連接；所述的疊加勵磁線圈通過連接元器件實(shí)現(xiàn)變化的連接是指，包括以下三種暫態(tài)變化性質(zhì)的連接、并且在某一具體時刻只處于其中的一種連接狀態(tài)a.疊加勵磁線圈，其第一端與相線連接，其第二端與中性線連接；b.疊加勵磁線圈，其第一端與中性線連接，其第二端與相線連接；c.疊加勵磁線圈，其兩端首尾短接形成閉環(huán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種單相交流補(bǔ)償式穩(wěn)壓器，其特征是所述的穩(wěn)壓器的輸入端、補(bǔ)償線圈、疊加補(bǔ)償線圈、穩(wěn)壓器的輸出端依序串聯(lián)連接；所述的連接元器件包括第一繼電器和第二繼電器，第一交流接觸器、第二交流接觸器、第三交流接觸器和第四交流接觸器；所述的繼電器含有常開接線端、常閉接線端和轉(zhuǎn)換接線端；繼電器吸合時，轉(zhuǎn)換接線端與常開接線端連接并且轉(zhuǎn)換接線端與常閉接線端斷開；繼電器釋放時，轉(zhuǎn)換接線端與常閉接線端連接并且轉(zhuǎn)換接線端與常開接線端斷開；所述的第一和第二繼電器，其控制線圈與自動化控制電路連接；所述的交流接觸器，其每個含有電磁線圈，常開主觸頭，常閉輔助觸頭；電磁線圈通電吸合時，常閉輔助觸頭切斷，常開主觸頭導(dǎo)通；電磁線圈斷電釋放時，常閉輔助觸頭導(dǎo)通，常開主觸頭切斷；穩(wěn)壓器的輸出端、第一交流接觸器的常閉輔助觸頭、第二交流接觸器的電磁線圈、第一繼電器的常閉接線端、第一繼電器的轉(zhuǎn)換接線端、中性線串聯(lián)連接；穩(wěn)壓器的輸出端、第二交流接觸器的常閉輔助觸頭、第一交流接觸器的電磁線圈、第一繼電器的常開接線端串聯(lián)連接；穩(wěn)壓器的輸出端、第四交流接觸器的常閉輔助觸頭、第三交流接觸器的電磁線圈、第二繼電器的常閉接線端、第二繼電器的轉(zhuǎn)換接線端、中性線串聯(lián)連接；穩(wěn)壓器的輸出端、第三交流接觸器的常閉輔助觸頭、第四交流接觸器的電磁線圈、第二繼電器的常開接線端串聯(lián)連接；所述的置加勵磁線圈包括首端和尾端；所述的疊加勵磁線圈，通過連接元器件與相線線路及中性線連接，形成如下的電路結(jié)構(gòu)第一交流接觸器常開主觸頭，其一端與穩(wěn)壓器的輸出端連接，其另一端與疊加勵磁線圈的尾端連接；第二交流接觸器常開主觸頭，其一端與中性線連接，其另一端與疊加勵磁線圈的尾端連接；第三交流接觸器常開主觸頭，其一端與穩(wěn)壓器的輸出端連接，其另一端與疊加勵磁線圈的首端連接；第四交流接觸器常開主觸頭，其一端與中性線連接、其另一端與疊加勵磁線圈的首端連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種單相交流補(bǔ)償式穩(wěn)壓器，其特征是所述的連接元器件包括一號繼電器和二號繼電器；每個繼電器包括轉(zhuǎn)換接線端，常閉接線端，常開接線端，控制線圈；通電吸合時，轉(zhuǎn)換接線端和常開接線端連通，并且轉(zhuǎn)換接線端和常閉接線端切斷；斷電釋放時，轉(zhuǎn)換接線端和常閉接線端連通，并且轉(zhuǎn)換接線端和常開接線端切斷；所述的疊加勵磁線圈，其與一號繼電器及二號繼電器具有如下的連接關(guān)系所述的一號繼電器，其轉(zhuǎn)換接線端與疊加勵磁線圈的一端連接，其常閉接線端與穩(wěn)壓器輸出端連接，其常開接線端與中性線連接；所述的二號繼電器，其轉(zhuǎn)換接線端與疊加勵磁線圈的另一端連接，其常閉接線端與中性線連接，其常開接線端與穩(wěn)壓器輸出端連接；一號繼電器的控制線圈和二號繼電器的控制線圈，它們與所述的自動化控制電路連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種單相交流補(bǔ)償式穩(wěn)壓器，其特征是所述的疊加勵磁線圈通過連接元器件形成如下的電路結(jié)構(gòu)所述的連接元器件包括第一、第二、第三和第四雙向可控硅；每一個雙向可控硅包括控制端和兩個接線端；第一雙向可控硅，其一個接線端與穩(wěn)壓器輸出端連接，其另一接線端與疊加勵磁線圈的首端連接；第二雙向可控硅，其一個接線端與中性線連接，其另一個接線端與疊加勵磁線圈的首端連接；第三雙向可控硅，其一個接線端與穩(wěn)壓器輸出端連接，其另一個接線端與疊加勵磁線圈的尾端連接；第四雙向可控硅，其一個接線端與中性線連接，其另一個接線端與 疊加勵磁線圈的尾端連接；所述的第一、第二、第三和第四雙向可控硅，它們的控制端與所述的自動化控制電路連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種單相交流補(bǔ)償式穩(wěn)壓器，其特征是所述的自動化控制電路，包括智能部件，該智能部件中含有CPU ;智能部件的輸出端與連接元器件連接，其具體連接方式為以下三者中的任意一者a.智能部件的輸出端直接與連接元器件的控制端連接；b.智能部件的輸出端通過中間接口與連接元器件的控制端連接；c.所述的自動化控制電路還包括放大電路，智能部件的輸出端與放大電路的輸入端連接，放大電路的輸出端與連接元器件的控制端連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及電源技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種單相交流補(bǔ)償式穩(wěn)壓器。為了解決現(xiàn)有技術(shù)中碳刷容易磨損等問題，提出了以下技術(shù)方案。穩(wěn)壓器的輸入端與交流電源連接，等等；其特征是包括疊加補(bǔ)償變壓器；所述的自動化控制電路包括連接元器件，所述的連接元器件含有受控端和接線端；所述的疊加補(bǔ)償變壓器包括鐵心，疊加補(bǔ)償線圈，疊加勵磁線圈；所述的疊加勵磁線圈為單一繞組；在穩(wěn)壓器的內(nèi)部，補(bǔ)償線圈和疊加補(bǔ)償線圈串聯(lián)連接后再跨接在穩(wěn)壓器的輸入端和輸出端之間；所述的連接元器件，其受控端與控制電路連接；所述的疊加勵磁線圈通過連接元器件實(shí)現(xiàn)變化的連接。有益效果是碳刷不容易磨損，故障減少，或者，穩(wěn)壓器的輸出精度明顯提高。
文檔編號H02J3/12GK102957150SQ201110250080
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月29日
發(fā)明者梁懷清 申請人:上海乾濟(jì)機(jī)電科技有限公司