专利名称：家电用节电型自动交流稳压器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于交流稳压器的技术改进。
在目前使用的家电用自动交流稳压器中，自耦变压器采用初级(输入)线圈匝数固定不变，次级(输出)线圈根据电压高低改变其匝数的调压方式，即普遍采用若干个继电器的吸合和释放，改变自耦变压器的变比，达到调压的目的。这种调压方式所采用电路的缺点是铁芯磁通密度随着输入电压的增高而大幅度地增加。一般交流稳压器的输入电压为140－242V，相应磁通密度增加到1.73倍，而对应于220V输入电压的磁通密度到1.57倍。为了使最高输入电压时的铁芯不饱和，在140V输入电压时磁通密度必须取较低值，即是采用较好的硅钢片Z10，若最高磁通密度值为18700高斯，则其在140V时应为18700／1.73≈10800高斯，很明显使线圈的匝数增多，增加了用铜量。在调压过程中增加了负载时铜损，降低了负载时的效率，在220V±10％正常输入电压时又增大了空载损耗。
本实用新型为了克服上述缺点，反其道而行之，采用自耦变压器次级(输出)线圈匝数固定不变，初级(输入)线圈根据电压高低改变其匝数的调压方式，并把原用的变压器山字形铁芯改用C形或E形铁芯，达到了显著减少空载损耗，大量节电节铜的目的。
本实用新型节电型交流稳压器，由自耦变压器B，开关K，熔断器RD，继电器J1、J2、J3、J4的触点所组成的主电路［交流输入输出电路］，以及以下几种电路所组成(1)控制电源。由自耦变压器B的线圈N5，二极管Z1，滤波电容器C1，二极管Z12，滤波电容器C3所组成；(2)控制电路。由二极管Z3，降压电阻R3，滤波电容C4，电位器W1、W2、W3所组成的信号电路，由电阻R1，二极管Z2，滤波电容C2所组成的给定电路，由四运算放大器集成电路块IC1，电阻R5、R6… … …R16所组成的指令电路和由晶体管BG1、BG2、BG3，继电器J1、J2、J3，二极管Z7、Z8、Z9所组成的执行电路等四部份电路所组成；(3)保护电路包括过压保护电路和延时保护电路，其中过压保护电路由二极管Z4，降压电阻R4，滤波电容器C5，电位器W4所组成的信号电路，由电阻R2，二极管Z11所组成的给定电路，由四运算放大器集成电路块IC1，电阻R17、R18、R19、R20，二极管Z5所组成的指令电路和由晶体管BG4，继电器J4，二极管Z10所组成的执行电路等四部份电路所组成；延时保护电路由定时器集成电路块IC2，电阻R21、R22、R23、R20，电容C6、C7、C8，二极管Z6，按钮开关QA所组成的延时电路，和由晶体管BG4，继电器J4，二极管Z10所组成的执行电路所组成；本实用新型的要点是(1)采用自耦变压器B次级(输出)线圈匝数固定不变，初级(输入)线圈根据电压高低改变其匝数的调压方式，即(1)稳压器的交流输出电压由自耦变压器B的次级(输出)线圈引出，其线圈匝数n输出为线圈N1、N2、N3、N4的匝数n1、n2、n3、n4的和，即n输出＝n1＋n2＋n3＋n4为固定不变值。(2)稳压器的调压方式是根据输入电压的高低，通过继电器J1、J2、J3的释放或吸合也即接入或切除线圈N1、N2、N3来改变初级(输入)线圈的匝数，从而改变变比实现调压的目的。本设计根据技术条件分二种(a)在输入电压为140－242V时，初级线圈由N1、N2、N3＋N4三只线圈所组成，此时N3＋N4为一只线圈，调压用的继电器为J1、J2二只继电器；(b)在输入电压为120－242V时，初级线圈由N1、N2、N3、N4四只线圈所组成，调压用的继电器为J1、J2、J3三只继电器。现用(b)来说明调压过程如下当输入电压U输入＝220V±10％的正常供电时，继电器J1、J2、J3处于释放状态，输入电流经过A、K、RD、J3、J2、J1的常闭触点送至自耦变压器，经线圈N1、N2、N3、N4，回到O，此时线圈串联，初次级全部共用，变比K＝1，初级线圈匝数最多，n输入＝n1＋n2＋n3＋n4，使铁芯磁通密度较低，从而使变压器空载损耗最小，变压器处于最佳状态，实现了节电。当输入电压U输入≤198V时；J1继电器吸合，将线圈N1切除，输入电流经A、K、RD、N2、N3、N4回到O，此时初级线圈匝数减少，n输入＝n2＋n3＋n4，但次级匝数不变仍为n输出＝n1＋n2＋n3＋n4，变比变为K≤1，使输出电压升高，实现了调压，同时使铁芯磁通密度变化较小，仍保持最佳状态。当输入电压降至U输入≤170V时，J1、J2吸合，切除线圈N1、N2，使输入线圈匝数进一步减少为N输入＝n3＋n4；当输入电压降至U输入≤145V时，J1、J2、J3全部吸合，切除线圈是N1、N2、N3，使输入线圈的匝数最后减少为N输入＝n4；在输入电压120－242V时，使输出电压始终保持在220V＋10％－15％的范围内。当输出电压超过250V±2％时，继电器J4在过压保护电路控制下吸合，并切断输出电源。(3)自藕变压器的变化K＝U输入／U输出和各线圈匝数比的设计值，根据设计的技术要求分二种(a)当输入电压为140－220V±10％时，K＝0.7－1，U输入＝140V时，K＝0.7，U输入＝140－198V时，0.7≤K≤1，U输入＝220V±10％时，K＝1，各线圈的匝数比为n1n2n3＋n4＝0.250.1791。此时N3、N4设计成一只线圈。(b)当输入电压为120－220±10％时，K＝0.6－1，其中U输入＝120V时，K＝0.6，U输入＝120－198V时，0.6≤K≤1，U输入＝220V±10％时，K＝1，各线圈的匝数比为n1n2n3n4＝0.2880.2120.1681。2、节电型自耦变压器采用C形或E形铁芯。目前，一般家用交流稳压器的自耦变压器铁芯一般均采用由硅钢片冲制而成的山字形铁芯。对冷轧钢片来讲，磁通顺轧制方向损耗最小，垂直于轧制方向损耗较大，以Z10为例，垂直损耗为平行损耗的3倍左右。对于山字形铁芯，三柱为顺轧制方向，则轭部为垂直方向，而且接缝多，也增加了损耗。本实用新型所用的C形或E形铁芯由优质钢带卷制而成，由于磁通方向与钢带轧制方向一致，接缝也少，所以铁芯损耗小。磁通密度可取为13000－17000高斯。由于可取较高的磁通密度，因此节铜。
本实用新型的优点是1、大量节电。节电电路和节电变压器即C形或E形铁芯变压器的结合，组成了节电型交流稳压器，以750W的为例，国家规定标准空载损耗为P0≤14W，而节电型交流稳压器的实测空载损耗为P0≤2W，其损耗仅为规定标准的14.3％，节电85.7％。市售名牌产品航空牌750W交流稳压器实测损耗7－8W，按7W计算，节电型交流稳压器的空载损耗为航空牌的空载损耗的28.6％，节电71.4％，空载损耗显著下降。2、大量节铜。经计算变压器线圈匝数为一般交流稳压器变压器的64％左右，即可节约铜约三个之一左右。且因调压过程中有负载时变压器的铜损耗低，提高了负载时的效率。3、性能可靠，维修方便。故本实用新型具有很高的经济价值，是电冰箱、电视机、收录机、洗衣机等各种家用电器的先进稳压电源。
附
图1是本实用新型电路原理图，附图2是山字形铁芯中磁通走向与其压制方向关系示意图，附图3、4是C形、E形铁芯示意图。附图2、3、4中虚线代表磁通方向，符号＝表示磁通方向与钢片轧制方向平行，丄表示磁通方向与钢片轧制方向垂直。
附图1中B自耦变压器；N1、N2、N3、N4、N5自藕变压器线圈；J1、J2、J3、J4继电器；Z1、Z2… …Z12二极管；R1、R2…R23电阻；C1、C2… … …C8电容；BG1、BG2、BG3、BG4晶体管；W1、W2、W3、W4电位器；IC1四运算放大器集成电路块，IC2定时器集成电路块；QA按钮；K输入开关；RD熔断器；AO输入端，A1O1输出端；V电压表。
权利要求1.一种节电型交流稳压器由自耦变压器B，开关K，熔断器RD，继电器J1、J2、J3、J4的触点所组成的主电路(交流输入输出电路)，以及以下几种电路所组成(1)控制电源，由自耦变压器B的线圈N5，二极管Z1，滤波电容器C1，二极管Z12，滤波电容器C3所组成；(2)控制电路。由二极管Z3，降压电阻R3，滤波电容C4，电位器W1、W2、W3所组成的信号电路，由电阻R1，二极管Z2，滤波电容C2所组成的给定电路，由四运算放大器集成电路块IC1，电阻R5、R6………R16所组成的指令电路和由晶体管BG1、BG2、BG3，继电器J1、J2、J3，二极管Z7、Z8、Z9所组成的执行电路等四部份电路所组成；(3)保护电路包括过压保护电路和延时保护电路，其中过压保护电路由二极管Z4，降压电阻R4，滤波电容器C5，电位器W4所组成的信号电路，由电阻R2，二极管Z11所组成的给定电路，由四运算放大器集成电路块IC1，电阻R17、R18、R19、R20，二极管Z5所组成的指令电路和由晶体管BG4，继电器J4，二极管Z10所组成的执行电路等四部份电路所组成；延时保护电路由定时器集成电路块IC2，电阻R21、R22、R23、R20，电容C6、C7、C8，二极管Z6，按钮开关QA所组成的延时电路，和由晶体管BG4，继电器J4，二极管Z10所组成的执行电路所组成；本节电型交流稳压器其特征在于(1)采用自耦变压器B次级(输出)线圈匝数固定不变，初级(输入)线圈根据输入电压高低改变其匝数的调压方式，即(A)自耦变压器B的次级(输出)的匝数n输出为线圈N1、N2、N3、N4的匝数n1、n2、n3、n4的和，即n输出=n1+n2+n3+n4为固定不变值，(B)自耦变压器的初级(输入)线圈有若干个，根据输入电压的高低，由继电器J1、J2、J3的释放或吸合也即接入或切除线圈N1、N2、N3来改变初级(输入)线圈的匝数(a)在输入电压为140-242V时，初级线圈由N1、N2、N3+N4三只线圈所组成，其中N3+N4为一只线圈，调压用的继电器为J1J2二只继电器(b)在输入电压为120-242V时，初级线圈由N1、N2、N3、N4四只线圈所组成，调压用的继电器为J1、J2、J3三只继电器，在输入电压U输入=220V±10%的正常供电时，释放的继电器是J1、J2、J3，全部接入的线圈是N1、N2、N3、N4，输入线圈的匝数是n输入=n1+n2+n3+n4；当输入电压降压至U输入≤198V时；吸合的继电器的是J1，释放的继电器J2、J3，切除的线圈是N1，接入的线圈是N2、N3、N4，输入线圈的匝数减少为N输入=n2+n3+n4；当输入电压降至U输入≤170V时，吸合的继电器是J1、J2，释放的继电器的J3，切除的线圈是N1、N2，接入线圈是N3、N4，输入线圈的匝数进一步减少为N输出=N3＋N4；当输入电压降至U输入≤145V时，吸合的继电器是J1、J2、J3，切除的线圈是N1、N2、N3，接入的线圈仅为N4，输入线圈的匝数最后减少为N输入=n4；当输出电压超过250V±2%时，吸合并切断输出电源的断电器是J4，(2)自耦变压器B的铁芯采用硅钢带卷制而成的C形或E形铁芯。
2.如权利要求所说的节电型交流稳压器，其特征在于自耦变压器的变比K＝U输入／U输出和各线圈匝数比的设计值为(1)当输入电压为140－220V±10％时，K＝0.7－1，其中输入电压为140V时，K＝0.7，140－198V时，0.7≤K≤1，220V±10％时，K＝1，各线圈的匝数比为n1n2n3＋n4＝0.250.1791，(2)当输入电压为120－220V±10％时，K＝0.6－1，其中输入电压为120V时，K＝0.6，120－198V时，0.6≤K≤1,220V±10％时，K＝1，各线圈的匝数比为n1n2n3n4＝0.2880.2120.1681。
3.如权利要求1或2所说的节电型交流稳压器，其特征在于自耦变压器的C形或E形铁芯的磁通密度为13000－17000高斯。
专利摘要家电用节电型自动交流稳压器，采用节电电路。自耦变压器采用次级(输出)线圈匝数固定不变，初级(输入)线圈按电压高低改变其匝数的调压方式来代替传统的初级(输入)线圈匝数固定不变，次级(输出)线圈按电压高低改变其匝数的调压方式。节电自耦变压器采用C形或E形铁芯，其与节电电路的结合，大大降低了空载损耗，大量节电节铜，并提高了负载时效率。性能可靠，维修方便，为电冰箱、电视机等家用电器的先进交流稳压电源。
文档编号G05F3/06GK2073132SQ9021425
公开日1991年3月13日 申请日期1990年8月22日 优先权日1990年8月22日
发明者迟仁琨, 贺忠良, 李金胜 申请人:青岛市农业机械科学研究所