专利名称：全电压自动调压器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电源自动控制领域，涉及一种自动调压器，特别是涉及到一种能实现从110V至420V范围内任意输入50HZ交流电压时，均能输出安全范围交流电压187V－235V，造价、体积和通用流行自调压器接近、输入低压时有较好性能的全电压自动调压器。
本人多年在维修实践中发现，目前市售的自动调压器图纸说明和线路原理都没有超出140V至270V的输入使用电压范围。如航空航天部上海华航工贸公司的自动调压器系列产品，输入交流电压范围在140V至270V。
在靠近交流供电源附近的用户，使用的交流电压常超出240V，不正常时间时有高出280V的现象；工业区附近和小型民用发电设施的用户，使用的交流电压经常大幅度变化；用电高峰期用户电压跌落在110V至150V之间。
对于这些反常现象，广大用户有电不能使用。必用电器如炎夏的电扇、空调器，某些有时间制约的小型加工生产工艺和各种行业的试验，还有种种不能缺电的环境场合，目前通用流行自动调压器已不能工作而失去作用。
本实用新型的目的在于克服现有技术不足，提出一种能在各种不正常输入交流电压时和正常输入交流电压时，都能正常保证用户的安全供电的全电压自动调压器。
本实用新型的技术解决方案是在现有的自动调器电路的基础上完成的。
现有的自动调压器主要由自耦变压器和控制电路组成，自耦变压器线压按高段、中压段、低压段串联绕制，由控制电路驱动继电器，分别将输入和输出电压接至不同电压段的端点，取得一个有正负比例范围误差的安全电压段输出至负载端。
本实用新型的内容是，在现有自动调压器的基础上，在低压段另外并联一相同圈数的绕组N3，由双组触点的继电器路控制，接触点的不同连接方式，将另外增加的绕组N3构成与原低压段绕组的串联或并联的状态。
在串联状态时，由于自耦变压器分段绕制的绕组圈数总和，是设计比例的数值限定的，其电压上限值，可适应输入交流电压380V＋10％。
在并联状态时，并联的低压绕组N3按设计比例可适应输入交流电压110V－170V。若输入为110V时，输入回路电流将增大为正常电压(220V)时的2倍。在这种状态时，另外增加的低压段并联绕组有效的起到了分流作用，防止了原低压段线圈N44的过电流发热损坏。
本实用新型的特征在于它由自耦变压器电路1的J1输入端点与高低压变换路电路2的R4和输入调整电路3的R5连接，自耦变压器电路1的线圈绕组N1的上端点与输出调整电路5的R16连接，自耦变压器电路1的线圈绕组N5的两端点，与机内供电变换电4的D10正极和D11正极连接，延时定时输出电路6为一独立的直流闭环工作电路。
自耦变压器电路1的线圈绕组N1、N2、N4为三个串联连接的绕组，高低压变换绕组N3与低压段绕组N4上端点连接，N3下端点与输入一端点连接，同时通过1／2J3触点与N4下端点连接；继电器J3受控动作后，N3上端点通过1／2J3与N4下端点连接，N3下端点与输入一端点连接。
高低压变换电路2由BG1、BG2、J3、J4、C4、R3连接组成的执行电路，由R1、D1、R2、W1、C2、C3连接组成的取样电路，由R4、C1、D2、D3、DW1、C5连接组成的整流稳压电路构成。
机内供电变换电路4由D10、C14、D11、C13连接组成的整流滤波电路，由BG7、BG8、R24连接组成的输入交流低压供电路，由R22、DW2、D12、D13、R23、BG6连接组成的输入正常电压时的截止电路，由D14与BG8、IC1连接组成的隔离电路，由IC1、C15连接组成的稳压滤波电路，由R25。DW4连接组成的参考电压电路。
现在描述本实用新型的工作过程输入交流电压从110V开始，控制电路单元3、5、6得到工作电压，输入调整电路单3因取样电压低于比较电压，继电器J1J2吸合，交流电压输入端被连接至低压段绕组N3N4两端点，低压段工作。
输入交流电压逐渐升高至170V，输入调整电路单元3的取样支路电压在W2中点高于比较电压，继电器J2动触点释放至中压段N2上端点，低压段与中压段串联接于交流输入电压两端点工作。
输入交流电压从170V又升高到240V时，输入调整电路单元3的取样支路电压在W3中点高于比较电压，继电器J1动触点释放至高压段上端点，N1N2和并联的N3N4串联后接于交流输入网端点工作。
输入交流电压从240V升至280V时，高低压变换电路单元2的取样支路电压升高，双组继电器J3吸合，N3通过两个动触点接至输入交流电压的下端点，N1N2N3N4全部为串联状态，这时因N1N2N4串联的电压总和，被N3的分离而降低，输入调整电路单元3的取样支路电压取自该电压总和中的一个变量，也跟随降低，W2和W3中点取样电压低于比较电压J1J2吸合，控制过程恢复至输入交流电压110V时的状态。
输入交流电压从280V继续升高，输入调整电路单元重复从输入交流电压110V开始的过程，升至420V为止。高低压变换单元2的继电器J3保持吸合状态。
输入交流电压下降时各电路单元工作过程相反。
本实用新型输出电路单元，为一独立单元电路。
高压段绕组N1两端点作为输出电压选择点，由继电器在分别连接，下端点为常接占，当下端点电压≤187V时继电器动作，变换为上端点与继电器输出点连接。输出端电压经延时继电器输出至负载。在输入交流电压为187V－235V时，交流电压输入端两点经继电器变换连接至高压段绕组N1下端点和低压段N4下端点，为直接输出状态，输出效率为100％，输出容量为继电器触点容量。
本实用新型在本内容说明中将增加的低压段绕组N3简称为高低压变换绕组N3。高低压变换绕组N3与原低压段绕组N4在并联状态时，自耦变压器高压段、中压段、低压段三段比例取113，电压数值取5050150。经过计算和安装试验，在经控制线路的驱动下，输入115V－420V的交流电压，可准确的输出187V－235V的安全范围交流电压。在体积略有增加的低压段，对低压输入的适应性增强，使输出效率、安全系数得到提高。
本实用新型高低压变换绕组N3由单独的控制和取样单元电路组成，输入电压超过设定数值时由独立的取样电路经取样放大后，驱动独立的输出电路执行并联／串联状态的变换。该单元电路与其它单元电路无连接和影响。
以上为本实用新型的内容的主要特征。下面继续写明本实用新型的内容。
本实用新型的输入调整电路为一独立单元电路，它由一路电压取样电路和两路放大执行电路构成，其工作原理与目前通用流行自动调压器相同。
本实用新型的延时电路单元兼带定时功能，线路简单，结构紧凑，延时和定时功能可手动予以解除。
本实用新型各路单元的直流供电有两个整流输出电路。1.交流电压输入两端点电压经电容降压整流，稳压后供高低压变换绕组N3的单元电路工作。2.经自耦变压器两组串联的次级线圈N5N6分别整流出两路直流电压，在不同输入交流电压范围分别工作，供应除高低压变换绕组N3的单元电路以外的所有控制单元电路工作。
本实用新型的以上单元电路构成的整体电路具备了目前通用流行自动调压器的调整、延时功能，同时拓宽了对交流电压的使用范围，用较低的成本和用简单的线路控制了300伏的变化电压(115V－420V)，在国内属于首创，为目前通用流行自动调压器控制范围120(150V－270V)的2.5倍。不但用户的安全用电时间效率得到保障，消除了不正常用电电压的影响和威胁，还可以在380V的三相电源直接使用220V交流电。若不考虑部分效率的降低，根据需要在输出端可以另外增加一组简单的零压控制可控硅输出电路，便可以得到一路从120V－420V输入交流电压范围，输出为220V(±1％)的稳定的交流电压，供用户选择使用。本实用新型用很低的造价增加了定时功能方便了用户，并且根据不同需要还可以增加充电、报警、逆变等等多种功能，在各种供电环境场所发挥其优越性能。根据本实用新型电路原理可引伸为部分需要地区中小型用电场所，经过对线路增补改进的使用作参考。
图1为本实用新型的方框图，图中数字为1、为自耦变压器电路单元，该单元同时描述自耦变压器与各功能继电器的连接。
2、为高低压变换控制电路单元。
3、为输入调整电路单元，该单元与目前通用流行自动调压器工作原理相同。
4、为机内供电变换电路单元，在不同输入交流电压时由两组不同次级绕组整流后的直流电压经自动变换电路变换为分别供电。
5、为输出调整电路单元。
6、为延时定时输出电路单元。
在下面原理图说明中的各电路单元名称，按图一方框图中名称说明使用。
图2为本实用新型的原理图。描述的是不通电静止状态时各元器件之间的连接关系。
下面根据图2按自耦变压器结构和输入输出电压关系，进一步描述实现本实用新型的最好方式。
自耦变压器电路1中的N3绕组，其特征在于与N4绕组并联，而两端头不与任何绕组直接连接。输入交流电压在115V－280V时，N3绕组上端点通过1／2J3触点与N4上端点连接，N3下端点与输入一端点连接，同时通过1／2J3触点与N4下端点连接构成N3N4的并联状态。输入交流电压在115V－170V时，由于输入回路电流很大，并联的N3绕组起到了有效的分流作用。继电器J3为一双组触点继电器也可用两只单组触点继电器。
当输入交流电压高于280V时，通过高低压变换电路控制继电器J3动作，将N3上端点通过1／2J3与N4下端点连接，N3下端点直接与输入端连接，构成N3与N4、N2、N1串联状态，能适应从280V－420V的交流电压输入范围。串联连接后，不影响对输入输出变化电压的继续调整。
自耦变压器B1的N1N2N4为串连常接的三个线圈绕组，N1上端点至N4下端点设为输入交流电压110V－280V输出187V－235V的公共线段，N4下端点设为这条公共线段的公共地线。(这条公共线段假设排除J3和单元电路2的存在，就是目前普通的自动调压器)高低压变换电路单元2。其特征在于本电路单元有整流供电支路R4、C1、D2、D3、C5、DW4，整流取样支路R1、D1、C2、R2、C3、W1，放大输出电路BG1、BG2、R3、C4、D4、J3组成。整流供电支路电容C1对输入电压降压后经D2D3整流出脉动直流电压，C5对脉动直流电压中的交流成份进行滤波，由DW1稳压为12V的直流供电电源。整流取样支路整流二级管D1经R1限流降压后，整流出脉动直流电压，由电容器C2滤波，电阻R2分压后供给W2取样电压。C3进一步滤除电路中的高频成份，防止杂散信号干扰。输入交流电压升高至某一数值时W2中点电位大于BG1和BG2的发射结串联电压之和，BG1导通推动BG2输出电流使J1吸合。在110V－420V范围内，高低压变换电路继电器J3只在280V时动作吸合或释放一次。
输入调整电路单元3。其特征在于本电路单元有中高压段转换控制电路1／4IC2、R11、R12、BG4、D6、C9、J1，中低压段转换控制电路1／4IC2、R14、R15、BG3、D7、C8、J2，参考电压R10，参考电压R13，整流取样支路R5、R6、D5、C6、R7、R8、W2、W3、C7、R9组成。两个控制电路的参考电压经R10、R13取自同一参考点，取样比较电压由R5、R6降压限流，D5整流，C6滤波后，从R7、R6、W2、W3、R9串联分压回路中由W2、W3的中点取得。
在所设公共线段的不同电压范围内，W2中点电位在输入交流电压170V时由1／4IC2经参考电位比较后翻转一次，由R15交连至BG3导通，J2吸合。或截止J2释放。W3中点电位在输入交流电压240V时由1／4IC2经参考电位比较后翻转一次由R11交连至BG4导通J1吸合，或截止J1释放，完成输入变化电压中的一次转换过程。
输出调整电路5。其特征在于本电路单元有整流取样支路R16、D8、C10、R18、W4、C11、R20，比较回路R17，控制电路1／4IC2、R19、R21、BG5、D9、C12、J4组成。整流取样支路并接在所设公共线段的全段的范围内，W4中点电位在所搞公共线段的187V由1／4IC2与参考电位比较后翻转一次，经R21交连到BG5导通J4吸合，或截止J4释放，完成输出电压的一次转换过程。
延时定时输出电路6。其特征在于本电路单元有偏压限流电路R26、D15、D16、D17、BG9和时间常数电路R27、W5、C16，阀门电路DW3、BG10，参考电路R28，时间常数电路R29、C17，放电电路D16，解除按纽AN，放大输出电路1／4IC2、R32、BG11、D19、C18、J5组成。有直流电源电压时，R29、R17组成的时间常数电路开始充电，充电电压低于R28连接的参考电位电压，1／4IC2比较端反向偏置输出为0，J5不动作，无交流输出。充电电压高于参考电压(延时结束)时，1／4IC2输出经R32交连至BG11导通J5吸合，交流输出电压经J5动触点切换至负载。停电时C17两端电压经D18向电路泄放，以备来电时充电，D18在电路有电时反向不导通。AN连接时C17正端接电源正端，可解除充电延时时间。
定时电路W5为带开关的电位器，开关关闭时DW3(阀门)入地无输出。BG9的工作电流由R26，打开开关以后的C16，时间常数电阻R27、W5决定，由于只有W5是变量值，所以调整W5决定了C16充电时间。开始充电电压低于DW3的阀门导通电压，不影响后级的延时和输出，当充电电压高于DW3阀门电压(定时结束)时，BG10被DW3导通饱和，1／4IC2的正比较端被短路入地而无输出，BG11截止J5释放，交流电压无输出。
机内供电变换电路4。其特征在于本电路单元有整流滤波电路D10、C14，整流滤波电路D11、C13，交流输入低压时供电电路BG7、BG8、R24，交流输入正常时截止电路R22、DW2、D12、D13、R23、BG6，隔离电路D14，稳压滤波电路IC1、C15，参考电压电路R25、DW4组成。在输入110V交流电压时，N5设计为12V，保障经整流稳压后的工作电压足以使各电路单元正常工作(即启动)。这时D10输出电压至BG8集电极，经R24提供电流BG7、BG8导通输出至D14、IC1再进一步滤波输出。当输入交流电压正常或经调整正常后，N6绕组的D11输出电压升高恢复为正常工作电压，D10输出的电压跟随上升，这时DW2经限流电阻R22、D12、D13被升高的电压击穿导通，BG6经R23供电饱和导通将BG7基极短路入地，BG8射极无输出，输出直流电压由D11连接至D14负极，经IC1稳压滤波后输出至各单元电路。
隔离二极管D14在反向偏置时起隔离作用，保护BG8不至于因低电位击穿。D12、D13起电压限位作用，保护BG6正常工作。
权利要求1.一种能适应全电压段的全自动调压器，其特征在于它由自耦变压器电路1的J1输入端点与高低压变换路电路2的R4和输入调整电路3的R5连接，自耦变压器电路1的线圈绕组N1的上端点与输出调整电路5的R16连接，自耦变压器电路1的线圈绕组N5的两端点，与机内供电变换电4的D10正极和D11正极连接，延时定时输出电路6为一独立的直流闭环工作电路。
2.根据权利要求1所述的全电压自动调压器，其特征在于自耦变压器电路1的线圈绕组N1、N2、N4为三个串连连接的绕组，高低压变换绕组N3与低压段绕组N4上端点连接，N3下端点与输入一端点连接，同时通过1／2J3触点与N4下端点连接；继电器J3受控动作后，N3上端点通过1／2J3与N4下端点连接，N3下端点与输入一端点连接。
3.根据权利要求1和2所述的全电压自动调整器，其特征在于高低压变换电路2由BG1、BG2、J3、J4、C4、R3连接组成的执行电路，由R1、D1、R2、W1、C2、C3连接组成的取样电路，由R4、C1、D2、D3、DW1、C5连接组成的整流稳压电路等构成。
4.根据权利要求1和2所述的全电压自动调压器，其特征在于机内供电变换电路4由D10、C14、D11、C13连接组成的整流滤波电路，由BG7、BG8、R24连接组成的输入交流低压供电路，由R22、DW2、D12、D13、R23、BG6连接组成的输入正常电压时的截止电路，由D14与BG8、IC1连接组成的隔离电路，由IC1、C15连接组成的稳压滤波电路，由R25。DW4连接组成的参考电压电路。
专利摘要本实用新型涉及一种交流电源的全电压自动调压器，它由自耦变压器电路1、高低压变换电路2、输入调整电路3、机内供电变换电路4、输出调整电路5、延时定时输出电6组成，能适应115V、380V两种电源，在低压和超低压时效率优于目前流行产品。本实用新型有延时，定时功能，线路简单成本和流行正规产品接近，适应恶劣供电环境，提高了家用和其他电器的利用率，便于普及。根据线路原理可引伸为大功率，多用途的电压输出装置，为目前国内首创。
文档编号G05F1/12GK2209347SQ94242550
公开日1995年10月4日 申请日期1994年9月15日 优先权日1994年9月15日
发明者陆新国 申请人:陆新国