专利名称：交流电负载电压、功率补偿器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及交流电(三相或单相)负载电压、功率补偿，属于电气设备，特别适用于现有煤矿井下使用。
现有煤矿井下低压线路长，原有的导线过细，超负载运行等情况，采用传统的变压器、调压器等方法，不能充分调整和满足负载端电压和功率的需要。
现有技术，申请号91223203.x交流电负载电压补偿器，其控制装置是由电压信号变压器，两级电压器、两级中间继电器及交流接触器等组成的带触点控制装置，但体积大，易故障、维修繁锁、价格贵等不足之处。
本实用新型交流电负载电压、功率补偿器，为了克服现有交流负载电压补偿器的不足之处，提出一种用电子线路取样，无触点可控硅器件组成的控制装置，根据电网电压高低，取样不同的直流电压来控制可控硅导通θ角大小，以改变补偿电流大小而自动对负载端电压、功率进行补偿。
本实用新型交流电负载电压、功率补偿器，是通过如下技术方案实现的。
图1为本实用新型工作方框图；图2为本实用新型电子取样控制电路；图3为本实用新型三相交流电网电压、功率补偿装置连接以下结合附图和实施例详细描述本实用新型交流电负载电压、功率补偿器的结构特征1、交流电负载电压、功率补偿器，主要包括控制装置和补偿装置，如图1所示。其特征在于控制装置是由电子取样电路、无触点可控硅器件组成，电子取样电路输入端由降压变压器与交流电网连接。降压变压器输出电压随电网电压变化而变化。降压变压器设计为当电网电压为～400V时，变压器输出端电压为～12V，经整流器滤波，取样输出不同等级的直流电压供集成块工作，集成块输出端分别与固体继电器J1、J2、J3、J4的线包连接，各固体继电器J1、J2、J3、J4的常开接点1、2、3、4分别通过相对应的降压电阻R1、R2、R3、R4与～12V电源连接，常开接点1、2、3、4的另一端都分别与各相电网成对的可控硅KS1、KS2、KS3组连接，成对的可控硅KS1、KS2、KS3组的另一端分别与各相电压、功率补偿装置的补偿线圈(即二次线圈L2)始端连接。当电网电压在340～400V变化时，电子取样电路的集成块，输出不等的直流电压使相对应的固体继电器工作，常开接点闭合，接通相对应的交流触发电压，控制可控硅导通角θ大小，从而使流过补偿线圈的电流i2与导通角θ成正比，以跟随电网电压变化而自动对负载端电压、功率进行补偿。
2、各相控制装置成对的可控硅KS1、KS2、KS3组是由相同单相可控硅配对反向并联组成，可控硅KS1、KS2、KS3组两端分别并接R、C组成的吸收回路，起保护可控硅作用，如图3、4所示。
3、各相电压、功率补偿装置的补偿线圈(即二次线圈L2)匝数相等，其始端分别与成对的可控硅KS1、KS2、KS3组一端连接，未端互相连接。
4、主线圈L1和补偿线圈L2的匝数之比为11.7。
5、各相电压、功率补偿装置是由主线圈(即一次线圈L1)和补偿线圈(即二次线圈L2)及铁芯组成。主线圈和补偿线圈分别绕在三柱铁芯的同一铁芯柱上。其绕法是主线圈的始端在铁芯柱上由下而上反时针方向绕制，补偿线圈的始端在主线圈的同一铁芯柱上由上而下反时针方向绕制。电网电压变化时，补偿装置分别形成主磁路和补偿磁路。
6、各相电压、功率补偿装置的补偿线圈(即二次线圈L2)匝数相等，其始端分别与可控硅KS1、KS2、KS3组一端连接，未端互相连接。
以下结合附图和实施例描述本实用新型交流电负载电压、功率补偿器的工作过程和工作原理实施例设交流电网电压变化范围为340～420V，控制装置设计为四个电压控制回路如图2、3所示。
第一控制回路，通过J1，控制交流电压范围为340～360V。
第二控制回路，通过J2，控制交流电压范围为360～380V。
第三控制回路，通过J3，控制交流电压范围为380～400V。
第四控制回路，通过J4，控制交流电压范围为400～420V。
根据交流电电网变化的四种工作状态，各相交流电网设计的电子取样电路的控制回路的取样直流电压为5.5V、4.5V、3.5V、3V，分别输入到集成块DMZ(型号为HAIT924)的1脚、2脚、3脚、4脚，从而控制固体继电器J1或J2或J3或J4工作。使常开接点1或2或3或4闭合，从而～12V电源通过相对应的降压电阻R1、R2、R3、R4的交流触发电压为3～5.5V与各相的可控硅KS1、KS2、KS3组接通，各常开接点的交流触发电压值与取样直流电压值相一至从而控制各相可控硅KS1、KS2、KS3组导通角改变，也即取样直流电压与电网电压成反比，导角θ与取样电压成正比。可控硅导通角改变，使补偿线圈L2与电网接通，流过补偿线圈的电流i2与导通角θ成正比，也即电网电压降低越低，取样直流电压高、可控硅导直角大，则补偿电流i2由0变化得也越大，补偿电流i2大小与电网电压高低成反比，电网电压高，则负载端要求补偿电压则小，也就要求补偿线圈中流过的补偿电流i2就小；若电网电压低，则负载端要求补偿的电压就大，则流过补偿线圈中的补偿电流就大。
根据电磁感应原理，补偿线圈(即二次线圈)上的电流i2由0变化到某一值，补偿线圈(即二次线圈)上产生磁通φ2，磁通φ2作用于主线圈(即一次线圈)的感应电势e2＝ (dφ2)/(dt) 感应电动势e2与主线圈(即一次线圈)的端电压方向相同而垒加，从而实现电网电压变化使补偿线圈电流i2变化产生的磁通φ2的感应电动势e2补偿了主线圈上负载端的输出电压，使负载端输出电压基本保持稳定，实现了交流电负载电压自动跟纵补偿的目的。负载端功率P是负载电流i和负载端电压V的乘积，在满足负载电流i一定的情况下，负载端输出功率与负载端输出电压成正比。本实用新型补偿器，实现了交流电负载电压补偿到额定值要求如660V，从而也实现了补偿负载端功率达到额定值的要求。所以本实用新型实现了各相交流电负载电压、功率补偿的目的。
下面描述本实用新型补偿器的控制过程如下(见图2、3所示)如当电网电源为400～420伏时，电子取样直流电压为3V，固体继电器J4线包通电，常开接点4闭合，则第四控制回路工作，～12V触发电压经过R1、R2、R3、R4降压为交流3V触发各相可控硅组导通，其导通角为θ4，使电网电源与补偿线圈L2接通，在线圈L2上流过的电流i由0变化到某一值，i2在补偿装置中产生补偿磁通θ2，磁通θ2的感应电动势e2与主线圈L1的端电压方向相同而垒加，从而e2补偿了主线圈L1上负载端的输出电压，使负载端输出电压为660伏，输出功率P＝660l。
再如当电网电压为340～360V时，电子取样直流电压为5.5V，固体继电器J1闭合，则第一控制回路工作，～12V触发电压经过R1降压为5.5V，触发各相可控硅组导通，其导通角为θ1，使电网电源与补偿线圈L2接通，在线圈L2上流过电流i2由0变化到某一值，同上理，产生感应电动势e2，补偿了主线圈L1上负载端的输出电压为660伏，输出功率P＝660l。
从补偿器的补偿过程可见，电网电压在400～340伏变化，控制装置的电子取样直流电压为3→5.5V变化，接入相应继电器常开接点的交流触发电压为～3－5.5V变化，控制可控硅导通角从θ4→θ1由小到大变化，补偿装置的补偿线圈L2上的电流i2、磁通φ2由小到大变化，对负载端的补偿电压与电网电压成反比补偿，以实现对负载端电压和功率自动跟纵补偿的目的。
本实用新型设有两个柜，补偿装置柜、控制柜。补偿装置柜内装铁芯、补偿线圈L2和主线圈L1及可控硅。控制柜内装电子取样电路的集成块，电阻、电容及固体继电器J1、J2、J3、J4可控等器件，控制柜面板上设有电压表，电流表、指示灯、电源开关、输出开关等。
本实施例的主要元件采用集成块HAIT924，固体继电器JZC－22F，可控硅PKK，铁芯16000高斯，补偿线圈导线直径为8mm，共55匝。主线圈导线直径为14mm，共33匝。
本实用新型交流电负载电压、功率补偿器，已在山西省清徐县、左权县等四个煤矿运行半年以上，运行可靠、性能稳定、补偿效果明显。从上述的四个煤矿的运行测试数据的平均值可知<
本实用新型交流电负载电压、功率补偿器的优点是1、控制装置采用电子取样电路、控制无触点可控硅导通角θ大小，要比控制交流接触器等有触点开关工作可靠，体积小，成本低。
2、补偿装置设计科学、结构简单，能够有效的补偿交流电网电源电压变化对负载端电压、功率自动进行补偿，可自动补偿负载端输出电压为660伏，也即电网电压在400～340V变化时，本实用新型在满足负载电流一定情况下，能够自动补偿负载端功率1.6～1.9倍。
3、各相负载输入端安装本补偿器，不需要更换原有设备，经实地测试计算，各个煤矿电网能源平均利用率由未装本补偿器前的79.5％提高到90.25％，线路等能源平均损耗由未装本补偿器前的19.9KW减少到8.7KW，故本补偿器是一种经济实用的节能设备有广阔的应用推广前景。
权利要求1.交流电负载电压、功率补偿器，主要包括控制装置和补偿装置，其特征在于控制装置是由电子取样电路、无触点可控硅器件组成，电子取样电路输入端由降压变压器与交流电网连接，经整流滤波、取样输出不同等级的直流电压供集成块工作，集成块输出端分别与固体继电器J1、J2、J3、J4的线包连接，各固体继电器J1、J2、J3、J4的常开接点1、2、3、4分别通过相对应的降压电阻R1、R2、R3、R4与～12V电源连接，常开接点1、2、3、4的另一端都与各相电网成对的可控硅KS1、KS2、KS3组连接，成对的可控硅KS1、KS2、KS3组的另一端分别与各相电压、功率补偿装置的补偿线圈(即二次线圈)始端连接，当电网电压变化时，电子取样电路的集成块，输出不等值的直流电压使相对应的固体继电器工作，常开接点闭合，接通相对应的交流触发电压，控制可控硅导通角θ大小，流过补偿线圈的电流i2与导通角θ成正比。
2.根据权利要求1所述的交流电负载电压、功率补偿器，其特征在于各相控制装置成对的可控硅KS1、KS2、KS3组是由二个相同单相可控硅配对反向并联组成，两端分别并接R、C组成的吸收回路。
3.根据权利要求1所述的交流电负载电压、功率补偿器，其特征在于各相电压、功率补偿装置的补偿线圈(即二次线圈)匝数相等，其始端分别与成对的可控硅KS1、KS2、KS3组一端连接，未端互相连接。
4.根据权利要求1、3所述的交流电负载电压、功率补偿器，其特征在于主线圈和补偿线圈的匝数比为11.7。
专利摘要本实用新型由控制装置和补偿装置组成。控制装置采用电子取样，控制可控硅导通角大小；补偿装置主要包括主线圈和补偿线圈及铁芯。补偿电流与可控硅导通角成正比。当电网电压在400～340伏变化时，能够自动补偿负载端输出电压为660伏，补偿负载端功率1.6～1.9倍。本设备已在煤矿运行半年，工作可靠，性能稳定，对负载端电压、功率补偿效果明显，体积小，成本低，易维修，是一种经济实用的节能电气设备，特别适用于煤矿井下使用。
文档编号G05F1/10GK2133876SQ9223299
公开日1993年5月19日 申请日期1992年9月2日 优先权日1992年9月2日
发明者霍庆林, 霍军峰 申请人:霍庆林