专利名称：三相稳压调控装置补偿线圈降感应电压及触点消弧的结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种补偿无功功率的电路装置，尤其是三相电路的相电压、线电压的稳压调压装置补偿线圈降感应电压及触点消弧的结构。
背景技术：
现有电力网的电压波动在高峰期和低峰期相差往往超过国家规定，甚至超过±10％，特别是低压380V的末端电压尤其明显不稳。目前的调压、稳压装置主要为伺服式调压方式，而伺服电机式由于是利用碳刷来进行调压，在碳刷换线头槽时产生拉弧现象容易烧坏线圈、故障率高，不适应在较为恶劣的环境中使用，这样就会降低用电设备的运行性能和使用寿命，甚至使有些对电压要求比较严格的设备不能正常工作，同时也会使能耗大大增加，而且现有的调压稳压技术和产品存在着结构复杂，可靠性差和成本高等原因。因此，阻碍了调压稳压技术的广泛应用。
为此，本公司于2004年8月27日提供了一种适应性强，能耗低，结构简单，可靠性好和成本低的《三相稳压调控装置及控制方法》，并申请了发明专利，申请号为200410060781.x，2005年3月18日公布及进入实审程序。
该发明包括含微电脑的采样控制器、控制电路和三相补偿变压器，其特征在于所述的三相补偿变压器每相次级绕组只设一个绕组线圈，各次级绕组线圈输入端分别与相应的三相电源连接，各输出端与相应的负载连接；各相初级绕组设一个以上的若干绕组线圈及其抽头，各抽头通过控制电路与输入电源的相应相线、零线连接；所述控制电路中包括若干个接触器，各个接触器的控制线圈受所述采样控制器的控制，通过相应的触点，控制所述三相补偿变压器各相初级绕组线圈相应的抽头与输入的电源相应相线、零线连接或初级绕组之间的短接。
该发明三相稳压调控装置的控制方法为(1)采样控制器自动从补偿变压器接负载的输出端采集电压信号，该信号经控制器中的微电脑系统分析判断，若输出端的电压有超范围波动，则采样控制器发出相应的指令给控制电路；(2)采样控制器发出的指令包括使控制电路中相应的接触器通过触点，接通补偿变压器初级绕组的相应线圈与输入三相电源相应的线电压和/相电压的连接；(3)控制电路中相应的接触器执行采样控制器的指令，通过相应的触点，使补偿变压器初级绕组各相应线圈利用输入三相电源的线电压和/相电压，由小至大和由大至小不同的正向或反向电压进行有序地叠加补偿，这个补偿反应在串接于电源与负载之间的补偿变压器的次级绕组上，使输出电压逼近设定的稳压调压中心值。
所述的线电压和相电压对于A相补偿回路而言，可以是三相电源A、B、C和零线N的A-B或A-C之间线电压和A-N之间的相电压；对于B相补偿回路而言，可以是三相电源A、B、C和N的B-C或B-A之间线电压和B-N之间的相电压；对于C相补偿回路而言，可以是三相电源A、B、C和N的C-A或C-B之间的线电压和C-N之间的相电压。
上述结构的三相稳压调控装置及其控制方法，采样控制器自动从输出采样到电压信号，经过滤波进入微电脑系统，经计算分析判断电脑发出指令控制电路的若干个相关接触器按照指令产生动作，通过相应的触点控制接通三相补偿变压器初级相应的各绕组线圈引出线即抽头与输入三相电源的相线或头尾引出线的连接。在输出的电压波动较大时补偿变压器进入正向或反向的电压叠加补偿，该补偿反应产生在串接于电源与负载之间的补偿变压器次级绕组上，使输出电压逼近程序设定的调压稳压中心值。其中，补偿变压器的每相初级绕组回路电源之所以分别交替取自于输入三相电网的相电压和线电压是因为在同样的功率容量下，提高回路的工作电压可以有效地降低工作电流，而通用的交流接触器的额定工作电压是380/660伏，这样可以有效地减少电流对接触器或继电器的冲击，减少故障率，降低成本，每档的补偿调节电压幅度均匀，能稳定地控制输出电压的运行曲线，将电压波动严格控制在±3％或±2％之内。这是现有技术无法办到的，而且，具有电压调节范围广，稳压精度高，输出波形好，成本低，器件寿命长，可靠性高的特点，满足户内外调压和稳压供电的需要，适用于需要稳压的负荷以及需要在运行过程中根据不同时段提供不同调压稳压中心值的负荷。
以上所述的三相稳压调控装置，在实际应用中，我们发现，在多个串接的初级补偿绕组线圈中，由于感应的作用，使尾端的线圈上的感应电压升得很高，高于660伏，超过了该装置中接触器及线圈间和元器件的绝缘安全电压，一般工业和民用电器件的绝缘安全电压为660伏。而且，在该装置补偿切换各相应的绕组线圈中，存在着接触器的触点之间因飞弧产生相间或相线与零线短路的现象，影响到三相稳压调控装置的正常工作、可靠和实用性。经实践和研究，我们找到了解决该问题的办法。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种三相稳压调控装置补偿线圈降感应电压的结构。
本实用新型的另一目的是提供一种三相稳压调控装置补偿线圈触点消弧的结构。
本实用新型包括补偿变压器每相多个串接初级补偿绕组线圈、控制电路及其控制各所述线圈抽头的控制触点，补偿线圈降感应电压的结构为在所述多个串接初级补偿线圈中间的两线圈之间，设置有降压联络触点，将多个串接补偿线圈分成前后两段，当后段/前段没有用到时，通过降压联络触点，断开后段/前段线圈，降低感应电压。
补偿线圈触点消弧的结构为在所述多个串接初级补偿线圈的两端，分别再串接一个消弧线圈，该两消弧线圈的两端也受控制触点的控制。
在三相稳压调控装置的补偿变压器各相初级补偿线圈中间，设置了降压联络触点，在中间将多个串接的初级补偿线圈分成两段，从而降低了多个串接线圈的感应电压问题，使感应电压降低到660V以下，满足电路中各元器件的安全绝缘电压，降低了成本，增加了稳压调控装置的可靠性。在各相初级补偿线圈两端各增接的控制触点消弧线圈，当该消弧线圈的控制触点闭合/断开时，其它线圈的控制触点也闭合/断开，由于消弧线圈的感抗产生反向电动势，使流经线圈的电流不能突变，从而达到消弧的作用。使稳压调控装置能可靠地运行，具有实用价值。
图1是本实用新型中一相补偿电路及部分控制电路原理图。
图2是图1中初级补偿线圈感应电压的向量图。
具体实施方式
下面，结合附图对本实用新型作详细说明。
本发明是在本公司的上一申请《三相稳压调控装置及控制方法》，申请号为20410060781.x的基础上进行的。为了表达清晰，下面以三相电路中的A相电路的结构和补偿方法来说明本发明工作原理，其余相的电路结构相同。
图1所示，是本实用新型A相的补偿电路原理图，其余两相的结构原理相同，类推。在图1中为了图面整洁，省略了原申请的保护性触点KD。三相补偿变压器T的A相次级绕组设一个线圈Q，一端与输入电源UA连接，另一端U出接负载，次级绕组线圈Q的匝数为n。初级绕组设六个线圈Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6，其中线圈Q1、Q2、Q3为第一部分绕组，线圈Q4、Q5、Q6为第二部分绕组，两端的线圈Q1和Q6为控制触点消弧线圈。该六个线圈的匝数分别为N1、N2、N3、N4、N5、N6，各线圈有引出线头即初级绕组有抽头8个，这8个抽头分别通过控制电路中各相应接触器常开触点1K～8K与输入三相电源中的A/B/C相线或零线连接。
在图1中，根据变压器的基本原理“初次级绕组电压比等于初、次级绕组匝数比”，可推出本补偿电路的工作原理。设补偿变压器T的A相次级绕组的输入电压为UA，该次级绕组线圈Q的匝数为n，在次级绕组Q产生的补偿电压为ΔU，输出电压U出，当输出U出偏离设定值时，由采样控制器及控制电路进行控制。
当输出电压U出高于设定值时，有补偿第一档负电压时，触点1K、5K、7K闭合，在补偿变压器次级绕组Q得到补偿电压为
ΔU.=-U.ANN1+N2+N3+N4+N5n=-nU.ANN1+N2+N3+N4+N5]]>其中 是相线A与零线N之间的相电压。
同理，补偿第二档负电压时，触点1K、5K、6K闭合，在补偿变压器的次级绕组Q得到的补偿电压为ΔU.=-U.ABN1+N2+N3+N4n=-nU.ABN1+N2+N3+N4]]>其中 是AB相的线电压，它比A相的相电压的相位角超前30度。
补偿第三档负电压时，触点1K、4K闭合，有ΔU.=-U.ABN1+N2+N3n=-nU.ABN1+N2+N3]]>补偿第四档负电压时，触点1K、3K闭合，有ΔU.=-U.ABN1+N2n=-nU.ABN1+N2]]>其中 是AB相的线电压，它比A相的相电压的相位角超前30度。如果电压为A-C线电压则比A相滞后30度。
补偿0档电压时，控制电路接触器的触点1K、5K、8K闭合，也是将补偿变压器T的初级绕组线圈Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6短路ΔU＝0V。本补偿电路的A相输出电压 ，当然，在上述分析中采用的A-B线电压也可以采用A-C线电压。
当需要补偿正电压时，原理和补偿电压的计算方法与上述相同，各触点闭合的秩序不同。
当输出电压U出低于设定值时，有
补偿第一档正电压时触点2K、5K、8K闭合；补偿第二档正电压时触点3K、5K、8K闭合；详细的电压等式类推。
在图1中，由于增加了灭弧绕组线圈Q1和Q6，避免了在各线圈切换过程中，因控制触点的通/断所产生的电飞弧引起相间或相线与零线之间的短路现象出现。同时在线圈Q1～Q3和Q4～Q6两个部分绕组之间设置了联络控制触点5K，有效避免了当只在一个部分绕组上施加补偿电压时，由于全部绕组线圈串接而引起感应过电压的现象出现，这样可以有效地控制感应的相间电压在660V以下。
下面就图1电路来说明降压联络触点5K的工作原理当补偿第四档负电压时，触点1K、3K闭合，施加在线圈Ql+Q2上的电压为UAB线电压，例如400V，假设此时降压联络触点5K闭合，或不设降压联络触点5K，即线圈Q1～Q6全部串联，那么在线圈Q6的尾端即触点8K的上端接点处的A相感应电压为UAA=UABN1+N2×(N1+N2+N3+N4+N5+N6)]]>当取变压器次级绕组匝数为N＝1单位时，初级各线圈匝数取N1＝3，N2＝8.75，N3＝3.5，N4＝7，N5＝7，N6＝2，那么，UAA=4003+8.75(3+8.75+3.5+7+7+2)=1064V]]>同理，UBB＝1064V，UCC＝1064V这样，在接触器触点8K上感应出的线电压按图2向量图估算，很明显UA’B’＝UB’C’＝UC’A’≈1510V由此可见，此时初级绕组上感应的电压高达1510V，远远大于接触器安全绝缘电压660V。
如果将降压联络触点5K断开，则线圈Q4，Q5，Q6上的感应电压值为UAA=UABN1+N2×(N4+N5+N6)=4003+8.75(7+7+2)=545V]]>同理，由图2中的向量图推算得到
UA’B’＝UB’C’＝UC’A’≈630V由此可见，由于采用了降压联络触点5K分断中间线圈Q3与Q4的连接，将多个串接的补偿线圈分成前后两段，使在极端情况下，各接触器的触点之间的相间感应电压在660V安全绝缘电压以下。因此，在没有用到前段或后段补偿线圈Q1、Q2、Q3或Q4、Q5和Q6的情况下，通过降压联络触点5K，断开前或后段线圈，降下感应电压。
当然，在初级补偿线圈Q1～Q6中，若各线圈的匝数少，工作时补偿绕组的感应电压小于660V，则可取消补偿绕组中间的降压联络触点5K，将其短接，电路工作正常。
下面就图2的电路来说明灭弧线圈Q1和Q6的工作原理假设原补偿状态为补偿0档电压时，即触点1K、5K、8K闭合，2K断开；若需补偿正一档电压时，补偿状态应转到触点2K、5K、8K闭合，触点1K在分断的过程中，必然会产生电飞弧，如果线圈Q1取消，即N1＝0匝时，当触点1K产生的电飞弧较大，并尚未完全熄灭前，触点2K的闭合会使1K电飞弧重燃，发生A相与零线N之间短路故障。但是，由于本发明有线圈Q1存在，即使触点1K的电飞弧较大，并尚未完全熄灭前，触点2K闭合，此时因为线圈Q1的感抗产生反向电动势的作用，使电流不能突变，该电飞弧不会重燃，起到消弧的作用。而且，这个消弧作用已经在实践中得到了证明。因此，有效地解决了接触器触点在切换的补偿线圈过程中，因电飞弧重燃发生短路故障的问题。线圈Q6的设置和工作原理与线圈Q1的相同，不再赘述。
综上所述，三相补偿变压器T的各相初级补偿绕组可以设置相应多的线圈及抽头，以满足稳压调压的范围和控制精度，控制电路的接触器也可以根据需要设置多个，其中的接触器触点，即上述的控制触点，也可以采用其它类型的无触点开关器件，如开关管和可控硅器件等。电路的结构也很多，不论采用何种方案，只要采用了开关器件切换线路间串接有灭弧绕组或两部分初级绕组之间有联络接触器(开关)控制通断的结构，均构成对本实用新型的侵权。
权利要求1.一种三相稳压调控装置补偿线圈降感应电压的结构，它包括补偿变压器每相多个串接初级绕组线圈、控制电路及其控制各所述线圈抽头的控制触点，其特征在于还包括在所述多个串接初级补偿线圈中间的两线圈之间，设置有降压联络触点，将多个串接补偿线圈分成前后两段。
2.一种三相稳压调控装置补偿线圈触点消弧的结构，它包括补偿变压器每相多个串接初级绕组线圈、控制电路及其控制各所述线圈抽头的控制触点，其特征在于还包括在所述多个串接初级补偿线圈的两端，分别再串接一个消弧线圈，该消弧线圈的两端也受控制触点的控制。
专利摘要本实用新型公开了一种三相稳压调控装置补偿线圈降感应电压及触点消弧的结构，它包括补偿变压器每相多个串接初级绕组线圈及、控制电路其控制各所述线圈抽头的控制触点，其特征在于还包括在所述多个串接初级补偿线圈中间的两线圈之间，设置有降压联络触点，将多个串接补偿线圈分成前后两段。在所述多个串接初级补偿线圈的两端，分别再串接一个消弧线圈，该消弧线圈的两端受控制触点的控制。能使多个串接的补偿线圈感应电压降低到660V以下。在各相初级补偿线圈两端各增接的触点消弧线圈，由于消弧线圈的感抗产生的反向电动势，使流经线圈的电流不能突变，从而达到消弧的作用，使稳压调控装置能可靠地运行，具有实用价值。
文档编号G05F1/14GK2894026SQ20052009838
公开日2007年4月25日 申请日期2005年10月12日 优先权日2005年10月12日
发明者骆武宁, 黎建钢 申请人:南宁微控技术有限公司