一种基于逆相抵流的节电系统的制作方法

本实用新型涉及电力节能系统技术领域，尤其涉及一种将静态式节电装置串联在三相供电网与三相负荷之间来达到节能节电效果的系统。

背景技术：

目前，在电力系统中，在电力输入用户用户电表之前，电力品质会受到诸如雷达波、无线电波、闪电、雷击、用电户设备启动所产生的谐波干扰、电压波动、浪涌、电压闪烁等外部污染，以及用电户本身线路设备老旧、相位不平衡、功因不足、谐波干扰、超载内部污染，导致电力品质降低、有效电力降低、整体负载增加、系统用电安全降低，同时还增加了设备振动、发热、损耗、冲击及设备维修的需求，降低了设备的使用寿命，增加了电费及设备费支出。

目前对于上述问题通常采用降压方法来实现节电效果，但现有降压节电技术是看似有效的节电方法。这是因为，三相电力系统为保证用户在电压波动情况下的正常用电，往往会使电网电压略高于额定电压，采用降压节电技术可以减少电网电压的过剩供给，但其不是真正意义上的节能。并且在电网电压基本为额定电压时，降低电压会导致用电设备低于额定功率，可能造成设备运行不正常，甚至损坏设备。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是现有技术的缺陷，提供一种实现结构简单、节电效果切实有效、具有抑制突波、浪涌、谐波等功能，可稳定平衡电压的基于逆相抵流的节电系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种基于逆相抵流的节电系统，其特征在于：包括有磁芯，磁芯为三主段式的结构，三主段连接为一整体的磁芯结构，每一主段均具有a、b、c三磁柱，并且各主段的a磁柱与a磁柱相对、b磁柱与b磁柱相对、c磁柱与c磁柱相对；其中第二主段具有两子段，前一子段包括有第二段a柱、第二段b柱和第二段c柱，后一子段包括有第三段a柱、第三段b柱和第三段c柱，第二段a柱与第三段a柱组成完整的第二主段a磁柱，第二段b柱与第三段b柱组成完整的第二主段b磁柱，第二段c柱与第三段c柱组成完整的第二主段c磁柱；而第一主段包括有第一段a柱、第一段b柱和第一段c柱，第三主段包括有第四段a柱、第四段b柱和第四段c柱；

在磁芯上绕有线圈绕组，并且线圈绕组与磁芯对应形成四段绕组，即第一段绕组、第二段绕组、第三段绕组和第四段绕组，其中，第一段绕组由三相供电网接入后绕制在磁芯的第一主段上，第二段绕组绕制在磁芯第二主段的前一子段上，第三段绕组绕制在磁芯第二主段的后一子段上，第四段绕组绕制在磁芯的第三主段上并接出连接负载；

其中，第一段绕组在磁芯第一主段上的绕制方式为，接入三相电的a相在第一段a柱上形成a相第一段绕组，b相在第一段b柱上形成b相第一段绕组，c相在第一段c柱上形成c相第一段绕组；

第二段绕组在第二段a柱上形成c相第二段绕组，在第二段b柱上形成a相第二段绕组，在第二段c柱上形成b相第二段绕组，构成静态移相绕组；

第三段绕组在第三段a柱上形成b相第三段绕组，在第三段b柱上形成c相第三段绕组，在第三段c柱上形成a相第三段绕组；

第四段绕组在第四段a柱上形成a相第四段绕组，在第四段b柱上形成b相第四段绕组，在第四段c柱上形成c相第四段绕组；

其中，第四段绕组采用逆相翻转接法，而形成逆相抵流绕组，即第四段绕组的头端远离第三段绕组的尾端，而第四段绕组的尾端则靠近第三段绕组的尾端，形成第四段绕组与第三段绕组尾端相对的结构，第四段绕组的输出端从其尾端接出并形成整个系统的输出端。

进一步地，整个磁芯形成三个日字形结构，并且三个日字形结构堆叠在一起；其中，第二主段的前一子段和后一子段具有相同的长度，而第一主段和第二主段的前后两子段长度相同，第三主段的长度为第一主段长度的三倍。

优选地，磁芯的第一主段及第二主段均采用取向硅片正向工艺制成，而第三主段则采用取向硅片逆向工艺制成。

进一步地，第四段绕组的输出端电压为380-390v，这样就让负载端电压基本达到额定电压，以保护设备正常运行。

本实用新型通过将磁芯设计成三主段式结构，实际绕组则绕制成四段绕组结构，通过第一段绕组达到三相趋于平衡的效果；第二段通过改变相位(即静态移相)，达到平衡电压，让电压滞后、电流超前，以达到静态电抗、滤波功能及消除部分无功提升有功的效果；再通过第三段尾端对接第四段尾端，利用逆相翻转接法，让电压超前、电流滞后，以达到抵消部分电流，并实现进一步抑制浪涌和突波、降低线损、平衡三相电压的效果，让负载端电压达到额定电压，保护设备正常运行。

附图说明

图1为本实用新型绕组与磁芯配合的绕线示意图；

图2为本实用新型绕组接线示意图；

图3为三相跨接绕组经过三段调整至三相趋于平衡的相位图；

图4为第四段绕组实现逆相抵流的等效原理图。

图中，n为磁芯，na1为第一段a柱，nb1为第一段b柱，nc1为第一段c柱，na2为第二段a柱，nb2为第二段b柱，nc2为第二段c柱，na3为第三段a柱，nb3为第三段b柱，nc3为第三段c柱，na4为第四段a柱，nb4为第四段b柱，nc4为第四段c柱，w1为第一段绕组，w2为第二段绕组，w3为第三段绕组，w4为第四段绕组，wa1为a相第一段绕组，wb1为b相第一段绕组，wc1为c相第一段绕组，wa2为a相第二段绕组，wb2为b相第二段绕组，wc2为c相第二段绕组，wa3为a相第三段绕组，wb3为b相第三段绕组，wc3为c相第三段绕组，wa4为a相第四段绕组，wb4为b相第四段绕组，wc4为c相第四段绕组。

具体实施方式

本实施例中，参照图1和图2，所述基于逆相抵流的节电系统，包括有磁芯n，磁芯n为三主段式的结构，三主段连接为一整体磁芯结构，每一主段均具有a、b、c三磁柱，并且各主段的a磁柱与a磁柱相对、b磁柱与b磁柱相对、c磁柱与c磁柱相对；其中第二主段具有两子段，前一子段包括有第二段a柱na2、第二段b柱nb2和第二段c柱nc2，后一子段包括有第三段a柱na3、第三段b柱nb3和第三段c柱nc3，第二段a柱na2与第三段a柱na3组成完整的第二主段a磁柱，第二段b柱nb2与第三段b柱nb3组成完整的第二主段b磁柱，第二段c柱nc2与第三段c柱nc3组成完整的第二主段c磁柱；而第一主段包括有第一段a柱na1、第一段b柱nb1和第一段c柱nc1，第三主段包括有第四段a柱na4、第四段b柱nb4和第四段c柱nc4；

在磁芯n上绕有线圈绕组，并且线圈绕组与磁芯n对应形成四段绕组，即第一段绕组w1、第二段绕组w2、第三段绕组w3和第四段绕组w4，其中，第一段绕组w1由三相供电网接入后绕制在磁芯n的第一主段上，第二段绕组w2绕制在磁芯n第二主段的前一子段上，第三段绕组w2绕制在磁芯n第二主段的后一子段上，第四段绕组w4绕制在磁芯n的第三主段上并接出连接负载；

其中，第一段绕组w1在磁芯n第一主段上的绕制方式为，接入三相电的a相在第一段a柱na1上形成a相第一段绕组wa1，b相在第一段b柱nb1上形成b相第一段绕组wb1，c相在第一段c柱nc1上形成c相第一段绕组wc1；

第二段绕组w2在第二段a柱na2上形成c相第二段绕组wc2，在第二段b柱nb2上形成a相第二段绕组wa2，在第二段c柱nc2上形成b相第二段绕组wb2；

第三段绕组w3在第三段a柱na3上形成b相第三段绕组wb3，在第三段b柱nb3上形成c相第三段绕组wc3，在第三段c柱nc3上形成a相第三段绕组wa3；

第四段绕组w4在第四段a柱na4上形成a相第四段绕组wa4，在第四段b柱nb4上形成b相第四段绕组wb4，在第四段c柱nc4上形成c相第四段绕组wc4；

其中，第四段绕组w4采用逆相翻转接法，而形成逆相抵流绕组，即第四段绕组w4的头端远离第三段绕组w3的尾端，而第四段绕组w4的尾端则靠近第三段绕组w3的尾端，形成第四段绕组w4与第三段绕组w3尾端相对的结构，第四段绕组w4的输出端从其尾端接出并形成整个系统的输出端。具体为，第四段绕组w4的a相第四段绕组wa4、b相第四段绕组wb4及c相第四段绕组wc4均为逆相绕组，三者的尾端分别与第三段绕组w3的b相第三段绕组wb3、c相第三段绕组wc3及a相第三段绕组wa3的尾端相对。

整个磁芯n形成三个日字形结构，并且三个日字形结构堆叠在一起；其中，第二主段的前一子段和后一子段具有相同的长度，而第一主段和第二主段的前后两子段长度相同，第三主段的长度为第一主段长度的三倍。

磁芯n的第一主段及第二主段均采用取向硅片正向工艺制成(即在制作磁芯时采用正向插入取向硅片)，而第三主段则采用取向硅片逆向工艺制成(即在制作磁芯时采用反向插入取向硅片)。

第四段绕组w4的输出端电压为380-390v(也可能稍超出一两伏)，这样就让负载端电压基本达到额定电压，以保护设备正常运行。

其中，第一段：根据每个用电网(用户内部电网)的三相不平衡数据(常数)，确定三相绕组平衡系数：ia＝1al、ib＝2a1.3l、ic＝3a1.8l，或ia＝1.3l2a、ib＝3a1.8l、ic＝1al或ia＝3a1.8l、ib＝1al、ic＝2a1.3l，其中，ia为a相电流，ib为b相电流，ic为c相电流，a为安培，l为绕组的长度。

如用电网测出的三相电流数据：

ia＝1a、ib＝2a、ic＝3a，则三相不平衡数据为3，用绕组平衡系数接法为：ia＝1al、ib＝2a1.3l、ic＝3a1.8l。

算式：ia+ib+ic＝1+2.6+5.4＝9，每相平均数为9/3＝3，即为三相绕组平衡系数。

则原三相不平衡3：经过绕组后(第一段绕组w1)3＝1，基本趋于平衡。相位角的变化如图3，以a、b为例，uab与ila1(原30度)，进一步ila2(变90度)，进一步ila3(变120度)，同理uba与uab两相则滞后至120度。

第二段绕组w2和第三段绕组w3为一个整体变相(或静态移相)段。在经过第一段绕组w1的三相趋于平衡后，三相的电压、电流、电势基本一致。此时节点a1接a2，节点b1接b2，节点c1接c2，如图2。因第一段绕组w1的磁芯是闭合性绕组硅片磁芯，到第二段绕组w2也是闭合型绕组硅片磁芯，两部分用绝缘板隔离，电磁互不干扰，只是l线的单纯联系。

第二段绕组w2和第三段绕组w3则是同一硅片磁芯相连，即节点c2、c3、b4、b5为开放式同一硅片磁芯；节点a2、a3、c4、c5为同一硅片磁芯；节点b2、b3、a4、a5也是同一硅片磁芯。这样，通过变相绕组接法，如图2，形成一个强大的静态移相电抗滤波系统(应用电抗滤波器原理)，可解决高次谐波，吸收了强电流、强电压带来的冲击，平缓突波和电浪涌等电污染，有效降低谐波率达23％-25％。

第四段绕组w4为逆相抵流绕组，其原理以c相为例，如图1、图2和图4：第三段b柱nb3为正向硅片磁芯，经前两段电抗滤波后，形成二次短路(漏电)，相当于一个电抗器，阻抗最大化，其电压与第一段绕组w1的c相进线电压相差低于10v，而电流升高至c相进线电流的1.5倍，电压滞后，电流超前。但当电压u1(节点c4与c5之间的电压)进入第四段c柱nc4的逆相硅片磁芯绕组时(第四段c柱nc4长度为第三段b柱nb3的3倍)，使u2电压(节点c6与c7之间的电压)反向超前，阻抗最小化，电压升高，电流滞后，起到抵消和降低c相进线电流的1/3。除了可保证负载达到380v左右的额定电压需求外，还抵消60％的无功功率(线损)，提升有功功率，提升功率因数，达到去除电力污染，改善电力品质，节约用电的效果。

实际应用

封开半岛酒店

1、预估装机前与装机后数据对比

变压器低压总开关进线端电力记录(预估装机前与装机后数据对比)

2、电力品质改善预估

2.1电压

2.2电流

2.3功率因素

安装本节电系统后，在减少启动电容的情况下，功率因数维持在0.95左右。

2.4谐波

3、耗电量改善

上述数据根据《节电技术经济效益计算与评价方法gb_t13471-2008》测量及计算获得。

以上已将本实用新型做一详细说明，以上所述，仅为本实用新型之较佳实施例而已，当不能限定本实用新型实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖范围内。