一种直流励磁自耦变压器调压软起动装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种直流励磁自耦变压器调压软起动装置，包括三个交流绕组组成的自耦变压器和直流励磁回路，每个所述交流绕组包括串联绕组、公共绕组以及单相铁心，每个所述串联绕组的电源端与外在电网连接，每个所述串联绕组的中间抽头与用电器连接；所述直流励磁回路包括直流电源和三个串联的直流励磁线圈，所述三个串联的直流励磁线圈共同组成直流绕组，所述直流绕组的线圈套接于相应的所述交流绕组的线圈。本发明的有益效果为：结构简单，投入资金少，调压反应速度快，效率高，范围大，灵敏可靠，实际应用前途广泛，能够广泛应用于高压电机降压软起动、调节各种电热装置、用于其节电领域和稳定电网电压等，实现了无极连续调节。
【专利说明】一种直流励磁自耦变压器调压软起动装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种直流励磁自耦变压器调压软起动装置。
【背景技术】
[0002]目前，交流电压调节有变压器、调压器、电力电子变换器等方式，采用变压器方式调节用电设备的输入电压，只能从一种电压变换到另一种电压，自耦变压器调压需要有载开关一级一级逐步调试，调节周期长，不能实现无级连续调节，不适用于需要连续调整输入电压的场合。采用调压器方式调节用电设备的输入电压，是一种通过机械手段调节，不能直接通过电气控制，使用不方便，机械手段调节的响应速度慢，动态性能差，损耗大。电力电子变换器是能实现高性能电压调节，但成本高，控制复杂，电子变换器产生的谐波对电网影响大，故可靠性低。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种直流励磁自耦变压器调压软起动装置，调压反应速度快，效率高，范围大，灵敏可靠，实现了无极连续调节，以克服目前现有技术存在的上述不足。
[0004]本发明的目的是通过以下技术方案来实现:
[0005]一种直流励磁自耦变压器调压软起动装置，包括三个交流绕组组成的自耦变压器和直流励磁回路，每个所述交流绕组由串联绕组、公共绕组以及单相铁心组成，每个所述串联绕组的电源端与外在电网连接，每个所述串联绕组的中间抽头与用电器连接，所述直流励磁回路包括直流电源、三个串联的直流励磁线圈、采样器和控制器，所述三个串联的直流励磁线圈共同组成直流绕组，所述直流绕组的线圈套接于相应的所述交流绕组的线圈，所述直流电源的高电位流出的电流依次流经三个串联的直流励磁线圈后回到所述直流电源的低电位，所述直流电源的输出端与控制器的电压信号采集端连接，所述控制器的信号输出端与采样器通讯连接。
[0006]上述的直流励磁自耦变压器调压软起动装置，还包括由单线圈相互串联而成的限制谐波的平衡绕组，所述平衡绕组与所述公共绕组组成谐波平衡子系统。
[0007]上述的直流励磁自耦变压器调压软起动装置，三个单相交流绕组分别套装在三个相应的单芯柱带旁轭铁心上，组成三相自耦变压器。
[0008]本发明的有益效果为:结构简单，投入资金少，调压反应速度快，效率高，范围大，灵敏可靠，实际应用前途广泛，能够广泛应用于高压电机降压软起动、调节各种电热装置、用于其节电领域和稳定电网电压等，实现了无极连续调节。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]下面根据附图对本发明作进一步详细说明。
[0010]图1是本发明实施例所述直流励磁自耦变压器调压软起动装置的电路原理示意图；
[0011]图2是本发明实施例所述直流励磁自耦变压器交流绕组和铁心的结构布置图。
[0012]图中:
[0013]1、交流绕组；2、串联绕组；3、公共绕组；4、单相铁心；5、外在电网；6、中间抽头；7、用电器；8、直流电源；9、直流励磁线圈；10、直流绕组；11、平衡绕组；12、采样器；13、控制器。
【具体实施方式】
[0014]如图1-2所示，本发明实施例所述的一种直流励磁自耦变压器调压软起动装置，包括三个交流绕组I组成的自耦变压器和直流励磁回路，每个所述交流绕组I包括串联绕组2、公共绕组3以及单相铁心4，每个所述串联绕组2的电源端与外在电网5连接，每个所述串联绕组2的中间抽头6与用电器7连接，所述直流励磁回路由直流电源8和三个串联的直流励磁线圈9组成，所述三个串联的直流励磁线圈9共同组成直流绕组10，所述直流绕组10的线圈套接于相应的所述交流绕组I的线圈，所述直流电源8的高电位流出的电流依次流经三个串联的直流励磁线圈9后回到所述直流电源的低电位，由自耦变压器按照用电器7额定电压的65%供给用电器7，使用电器做自耦降压起动，而后通过直流励磁回路使用电器从65 %的额定电压逐渐升高至100 %的额定电压，用电器实现调压软起动过程。
[0015]所述的直流励磁自耦变压器调压软起动装置还包括由单线圈相互串联而成的限制谐波的平衡绕组11，所述平衡绕组11与所述公共绕组组成谐波平衡子系统。
[0016]所述直流励磁回路还包括采样器12和控制器13，所述直流电源8的输出端与控制器13的电压信号采集端连接，所述控制器13的信号输出端与采样器12通讯连接，采样器12监测用电器7的输入电压和电流，并把检测到的电压信号或者电流信号传递给控制器13，控制器13内部预先设定理想工作电压，控制器13在收到采样器12传输的检测到的电压信号或者电流信号后，经过所述控制器13内置的比较器运算并与理想工作电压相比较之后输出控制信号，该控制信号调节直流电源8的输出电流，进而改变自耦变压器的交流电抗，最终实现对用电器7输入电压的调整；自耦变压器的直流绕组10与直流电源8串联，通过改变直流电源8输出电流来调节自耦变压器的铁心交流磁导率μ，从而改变自耦变压器电抗，其自耦变压器的输出电压也随之变化。
[0017]所述直流励磁自耦变压器调压软起动装置实现原理如下:
[0018]自耦变压器交流绕组的电抗值与交流磁导率成正比:
[0019]X = ω w2S μ μ 0/L 单位:Ω
[0020]式中:
[0021]X-电抗单位:Ω
[0022]ω-角频率
[0023]W-交流绕组匝数
[0024]S-铁心柱截面单位:CM2
[0025]μ -铁心交流磁导率
[0026]μ 0-真空磁导率
[0027]L-铁心磁路平均长单位:CM
[0028]当直流电流ID增加时，铁心饱和度增加，铁心交流磁导率μ减少，电抗值X随之成比例减少。
[0029]而自耦变压器的电抗与电压成正比:
[0030]X = U/I
[0031]式中:
[0032]U-自耦变压器输出电压单位:V
[0033]1-自耦变压器输出电流单位:A
[0034]因此，一个闭合的铁心在交直流磁场共同作用下，用改变直流电流的方法，可以达到改变交流绕组的电抗，从而可改变设备装置的输出电压或电流。
[0035]在实际应用中，是不能采用单铁心形式直流励磁自耦变压器的，因为铁心中的交流绕组I在通过电流时会产生一个交变磁通，该交谈磁通会在直流绕组中感应出交变电势，这样交流绕组I和直流绕组10之间的关系如同变压器一、二次绕组之间的关系一样，破坏了直流电源8的正常工作，另外由三个单相单铁心即三个单相自耦变压器组成的三相自耦变压器，直流绕组10的线圈套装在交流绕组I相应的线圈外面，可避免直流电源因产生交变电势带来的损害。如图2所示，每个单相铁心是单柱旁轭式，这样三个铁心中磁通的波形相同而相位彼此相差1200，由此使直流绕组中感应产生的交流电势互相抵消，保证了直流绕组10的正常工作，交流绕组I所产生的高次谐波，由平衡绕组11加以限制。
[0036]本发明的优点为:
[0037]1、调压反应速度快,灵敏可靠。
[0038]调压过程没有机械设备的参与，完全由直流电流控制铁心的饱和度，改变绕组的电抗值，自耦变压器的输出电压得到变化，实现了调压的目的。还可以在带电情况下连续无极平滑均匀地调节交流电压。
[0039]2、实现调压效率高，投入资金较少。
[0040]直流绕组和交流绕组的功率比，根据长期试验数据，这个比约为5%左右，也就是说，可用较小的直流功率控制较大的交流功率。
[0041]3、调压范围大，且连续可调。
[0042]调压的实质是用直流改变自耦变压器交流电抗，在电抗变化范围内，电抗值连续可调，电抗值的变化倍数等于它的电压变化倍数和电流变化倍数的乘积。
[0043]4、实际应用前途广泛，主要有如下几个方面:
[0044]A、高压电机降压软起动；
[0045]B、调节电炉和各种电热装置；
[0046]C、调节照明装置，用于其节电领域；
[0047]D、可稳定电网电压，取代稳压器。
[0048]上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明创造所作的举例，而并非对本发明创造【具体实施方式】的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所引伸出的任何显而易见的变化或变动仍处于本发明创造权利要求的保护范围之中。
【权利要求】
1.一种直流励磁自耦变压器调压软起动装置，包括三个交流绕组(I)组成的自耦变压器和直流励磁回路，每个交流绕组(I)包括串联绕组(2)、公共绕组(3)以及单相铁心(4)，每个串联绕组⑵的电源端与外在电网(5)连接，每个串联绕组(2)的中间抽头(6)与用电器(7)连接，其特征在于:所述直流励磁回路包括直流电源(8)、三个串联的直流励磁线圈(9)、采样器(12)和控制器(13)，所述三个串联的直流励磁线圈(9)共同组成直流绕组(10)，所述直流绕组(10)的线圈套接于相应的交流绕组⑴的线圈，所述直流电源⑶的输出端与控制器(13)的电压信号采集端连接，所述控制器(13)的信号输出端与采样器(12)通讯连接。
2.根据权利要求1所述的直流励磁自耦变压器调压软起动装置，其特征在于:所述直流励磁自耦变压器调压软起动装置还包括由单线圈相互串联而成的限制谐波的平衡绕组(11)，所述平衡绕组(11)与所述公共绕组(3)组成谐波平衡子系统。
3.根据权利要求2所述的直流励磁自耦变压器调压软起动装置，其特征在于:三个单相交流绕组(I)分别套装在三个相应的单芯柱带旁轭铁心上以组成三相自耦变压器。
【文档编号】H01F30/02GK104426446SQ201310397744
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年8月29日 优先权日:2013年8月29日
【发明者】肖少兵, 袁碧波, 王怡华, 程世国 申请人:大禹电气科技股份有限公司