专利名称:将有极性电容用于交流电路的节能电压调节装置的制作方法
本实用新型是一种用于电扇调速、照明灯调光的交流电压调节装置。
对市电降压调节最简便的方法是在电路中串接电容，它比使用电感有一系列优越性。然而，通常可用于交流电路的只能是无极性的如油浸、纸介等电容，它们体积大，价格贵，在实际中往往很少采用。
本发明的目的是试图将体积小，价格低的有极性电容(即电解电容)通过适当的组合接入交流电路，对于无极性电容，也设法充分发挥其潜力，降低造价，为此设计出各种相应的开关，以方便地对多种用电器进行调节。
将电解电容用于220伏交流电路，迄今尚未见有关报导。因为电解电容本来是为直流电路设计的，並非随便一种能耐相应电压市售电解电容均可使用，也並非它们随便一种组合就能适应交流电路苛刻的条件。设计者通过大量的试验，初步掌握了其中的规律，成功地将它们用于几种家用电器的功能调节上，取得了较满意的结果。
图1是所述电解电容的几种基本接法，接线规律是(1)两个电容的连结，是将其相同极性的电极连在一起(点3)，将另外两电极1与2串联接入电路。
(2)两个以上电容的连接，可以有多种形式，但至少有一个同极性电极相连的点(如点3)，且各电容的耐压应大于分配于它上面的峰值电压，总容量的大小与所调用电器的功率及调节后所要求的功率相适应。
(3)二极管的连结，极性恰与所要保护的电容相反，且一个二极管保护电容的数量应尽可能多。
这里，电容的选择及接法(串联、並联、混合联)可以有数十种，但真正能用的为数甚少，在尽量降低价格的前提下，视电源电压。负载的功率及性质、调节后的功率、电解电容的耐压、容量、体积、损耗角正切值等等因素而确定。
为方便计，我们称上述电解电容的连接为“组合电容”，它在交流电路中的作用可看成与图1(d)中的无极性电容等效。二极管的作用是使电解电容免受0.5伏以上反向电压的冲击以延长它的使用寿命。因它流过的电流甚小，可使用价格低廉的硅粒。一般情况下，二极管可不要。
设计的具体电路由以下几个实施例及附图给出。
1、拉线变光台灯(或落地灯)将本发明的组合电容直接接入普通能控制双灯的灯口拉线开关上，该台灯(或落地灯)就会变成拉线式变光灯拉第一次接亮档，拉第二次接暗档，拉第三次灯熄灭。为了说明接线的方法，请看该灯口拉线开关结构图(图2)，图中1是动片，它在拉线的作用下可顺时针旋转，2是与灯泡中心相通的静片，3是控制另一盏灯的静片，4是与灯泡螺纹接通的接线柱。“组合电容”的一端焊在2上，另一端与3连接，其电路图见图3(在图3及以下图中，“O”表示关档)。
以上接法无需改动原拉线开关，缺点是它並不具有延长灯泡使用寿命的功能。大家知道，白炽灯在开启瞬间，由于灯丝温度低，电阻小，至使电流很大，多数灯丝正是在此时烧断。为克服这一缺点需对上述拉线开关作点改造，即将图2的3与4对调，具体作法是(1)将4移至3，並仍与灯泡螺纹接通；(2)将原弹片3弯成合适的形状，置于原4处，並在其背面打适当深的孔，使原螺钉的头可以进去，並将3固定。改制后的线路见图4。因此时每次开灯总先接通暗档，灯丝电流不会很大，不易烧断，因而可延长灯泡使用寿命5倍以上。
图3与图4的“组合电容”接法不同，图3仅用两个电容。但一般市售的不行，必作特殊设计，而图4是实用电路，可采用160伏系列产品，视所调灯泡的功率选择电容量。例如，60瓦变15瓦，4个均选10微法；40瓦变15瓦，均选6、8微法，或仅用一只无极性电容。
2、琴键开关调光台灯(或落地灯)将三个电解电容(C16、C17、C18)並、串混合联接再与琴键开关相配合，就可制成四档调光台灯(或落地灯)，如图5所示。这里可选用电风扇的开关，但须在原2档处增加一个小接点，使此档下按时，两个电解电容C17与C18先並联再与C16串联接入电路，这种接法可使所使电解电容的数量最少，並且很容易用两只容量不等的无极性电容取代，为了进一步发挥该调光电路的优势，本灯具还增加了一个转换开关K1，当它搬向“外”一端时，照明灯仍可通过开关K照常开与关，而对于插在外接插头的某个用电器如另一个照明灯、电烙铁等通过按不同琴键，可方便地进行调节，扩大了本照明灯的功能。
3、旋转开关调光台灯(或落地灯)上述所谈的电解电容，不能全采用市售的，对某些电容需作特殊设计。而图7给出的，则是一种较好的实用的电路，它使用四只市售的电解电容，配以我设计的结构简单、造价低廉的四档旋转开关(当然，上述琴键开关无需改造，亦可使用)，即可成功地对40瓦或60瓦灯具进行调光，且总造价仅3元多一点。这四只电解电容的容量及耐压选择，可根据实际灵活掌握，例如对60瓦灯泡，较好的方案，容量C23、C2410微法，而耐压300伏－450伏，C3，C4160伏，15微法。
4、拉线节能变光开关本发明的四个小电容(如图1中b及图4所示)由于可选用耐压160伏的体积很小的型号，因之可直接装在普通拉线开关的背面，再对该开关接点作些改造(1)将原动片三叶改成对称的二叶；(2)在原静片的对面再装一个静片，于是该开关就变成拉线式节能变光开关。当然，该电解电容也可选用体积大些的(或用无极性电容)，装入一个特制的小盒，与开关成一体组成变光开关，以控制较大瓦数的用电器。
以上制作的价格低廉的变光节能开关很有用处。如室内看电视时，可用暗些的照明灯。又如过道灯、厨房灯、厕所灯等，平时只须有点亮以节省用电，使用时却赚太暗，此时则只需再拉一下，就能由15瓦变成40瓦，很是方便。
采用本发明的调光装置与目前市场上畅销的可控硅无级调光装置相比，也有胜过它的地方其一，价格便宜；其二，线路简单，制造容易；其三，工作可靠，故障少；其四，使用琴键开关外观上可以制的更漂亮；其五，操作方便，欲用那级亮度，只需按下相应的琴键，用不着经常拧动电位器。况且在一般使用中，四级调节也够用了。最后还有重要的一条它非但不像可控硅那样对收音机、电视机产生干扰，还可提高整个家用电路的功率因素。至于与电感调光相比，其优点更突出，如节电、提高功率因数、制造容易、减轻重量、造价便宜等。
下面介绍电容调速电风扇。由于电风扇电路对电容的要求比照明灯电路苛刻的多，目前市售的电解电容很难胜任。为此，我正与有关厂家联系生产专用的电容器，而对于无极性电容，也应最大限度地发挥其作用，这也是本发明的另一个目的。
5、设有微风档的电风扇调速装置图8是本发明给出的电风扇三档调速电路。图9是改进型四档电路，它们要用两个电容(C27，C28或C29，C30)，且要对目前使用的琴键开关作些改造在原2档增加了一个与C28或C30相连的小接点J，当该档下按时，先与J接通(此时两个电容並联)，再接入电路。这一改动带来两个好处其一，电容的容量可适当减小使成本下降；其二，在总成本不增加的情况下，电风扇可由图8的三速变为图9的快、中、慢、微风四级调节，提高了它的性能。
6、多档吊扇调速器图10是我设计的适用于吊扇的调速电路，这里仅使用几个容量不等的电容与旋转开关适当组合，即可实现8级调速。
这里的“旋转开关”若采用一般市售的，不仅结构复杂，价格贵，且接线也相当麻烦，为此我设计了一种专用旋转开关(如图中所画)，它采用单面敷铜板照图制板、镀银作为基板，受旋扭控制的动片用铜片制作，中部与电源一根线保持接触；一端有a、b、c三个连同的接点，另端有一受弹片下压的小钢珠，以便在基板上十个凹园孔的一个中定位。动片在不同的位置，三个接点将3个电容按不同的组合並联接入电路，共有八种可能即1档(最快档)直通，2档三个电容C1、C2、C3並联，3档、4档、5档电容两两並联(並联值由大而小)，6档、7档、8档分别只与电容C3、C2与C1相连。
关于电容的具体组合，可以有多种形式。我作了一些实验，对于16寸电扇及吊扇提出下面几种较好的方式。以供厂家选择(单位为微法，均省略)(1)(2，2)，有2－4－直通三档；(2)(2，3)，有2－3－5－直通四档；(3)(1，2，2)有2－3－4－5－6－直通五档；(4)(1，2，3)有2－3－4－5－6－直通六档；(5)(2，3，4)，有2－3－4－5－6－7－9－直通八档。
对于14寸以下电风扇，以上值可适当降低，如1、2或1、5微法作微风档，余者类推，在此不再重述。
采用本发明的电风扇、吊扇调速方式，与目前国内数十家电扇厂几乎全采用的电抗及抽头调速方式相比，有一系列优点，简述如下(1)耗电省。在风量相同的情况下，当开启中、慢档时，可节电分别为8瓦和9瓦。至于长时间开启微风档比现有电扇的慢速档所节约用电，更是数量可观了；(2)调速范围宽。不像绕制电感或电机抽头那样，电容的选择可以很灵活，以适应不同的转速。尤其是它很容易设置微风档，只要选用容量小(而价格低)的电容即可。而电抗恰相反，欲达此目的倒反而要绕制更多的匝数(造价上升)。目前市售电风扇的慢速档转速往往偏快，在天气不是很热的多数情况下长时间吹着，不仅浪费电，反而使人感到不舒服。设置微风档，可以说是电风扇的一个重要功能；(3)起动性能好。同一台电扇，在(转速相同的)慢速档，使用这两种不同的调速器作实验，可发现电容调速起动消耗功率小(约小10瓦)，起动力矩反而大，这就从根本上解决了电风扇低压起动的难题；(4)调速比稳定。电容器发热比电抗器小，温度对电风扇转速影响小，转速稳定；(5)泄漏电流小，可彻底消除电扇网罩上的麻电感；(6)提高电路功率因数。家用电器多是电感性负载，功率因数差。电容的接入会提高电风扇乃至家用电路的功率因数，这对于提高用电器的性能，减小电路的无功电流带来不少益处；(7)制造容易。在电路中接入电容总比绕制电感或电机抽头简便。
将电解电容用于220伏交流电路，是本设计的一个大胆的尝试，它若成功，将开辟电解电容使用的新领域，给许多家用电器的功能调节提供了方便。电容调速电风扇，是电风扇发展中的一个可能的趋势。运用上述多种方案形成产品的推广使用，对于节电、方便用户以及为国家节省大量的硅钢及铜诸方面，将起积极作用。
权利要求
1.一种用于交流电路的电压调节装置，由降压器件、开关及用电器构成，其特征在于a、降压器件采用电容(1)一般无极性电容，(2)电解电容与二极管以适当方式连结起来，称“组合电容”。b、“组合电容”连结方式是(1)两个电容的连结，是将其相同极性的电极连在一起(点3)，将另外两电极1与2串联接入电路。(2)两个以上电容的连接，可以有多种形式，但至少有一个同极性电极相连的点，且各电容的耐压应大于分配于它上面的峰值电压，总容量的大小及体积与所调用电器的功率及调节后所要求的功率相适应。(3)二极管的极性与所要保护的电容相反，它一般可不设。
2.根据权利要求
1所述的电容与拉线开关及照明灯相配合，可组成拉线节能变光灯或拉线节能变光开关，其特征在于a、由控制双灯的拉线开关和一个“组合电容”(或无极性电容)组成，电容接在与灯泡中心接触的静片2与接另一只灯的静片3之间。b、将上述拉线开关作些改造将原来的接点3与4对调，即3接灯口螺纹，4是另一个静片，电容接2与4之间。
3.根据权利要求
1所述的电容与照明灯相配合，可组成琴键开关调光照明灯，其特征在于a、由三个电解电容串、並联(或两个电容)，与改进的电风扇用琴键开关组成。b、具有内外转换开关K1(双刀双掷)以及当K1搬向“外”时能控制照明灯的开关K，以及外接插孔CK。
4.根据权利要求
1所述的“组合电容”，与旋转开关相配合，可组成旋转四档调光台灯，其特征在于a、四个电解电容C23、C24、C25、C26的串联方式是均是同性电极相接，或者C25可以两极对调。b、四个电解电容的容量，对于60瓦灯泡，C23，C2410微法，C25、C2615微法，耐压C23、C24300－450伏，C25、C26160V。c、四个电解电容与旋转开关的连结方式是1档(最亮档)接灯与C23之间，2档接C24与C25之间，3档接C25与C26之间，而4档与C26的另一电极相连。
5.根据权利要求
1所述的电容，与电风扇相配合，可构成电风扇节能调速器，其特征在于a、由两个电容与改进的普通三速琴键开关(或旋转开关)组成，有快、中、微风三速调节。b、由两个容量不等的电容与改进的四速琴键开关(或旋转开关)组成，有快、中、慢、微风四速调节。c、改进的琴键开关(或旋转开关)的特征是在原中速档(2档)增加一个与电容C28(或者C30)相连接的接点(原中速档的接点与C27或C29连接)，使该档下按时，电容C27与C28(或C29与C30)並联接入电路。
6.根据权利要求
1所述的电容与吊扇相配合，可组成吊扇节能调速器，其特征在于a、由三只容量不等(C31＞C32＞C23)的电容与特制的旋转开关组成。b、特制开关的主要特征是1档(最快档)直通，2档三个电容C31、C32、C33並联，3档、4档、5档电容两两並联(並联值由大而小)，6档、7档、8档分别只与电容C31、C32、C33相连。
7.根据权利要求
5与6所述的装置，电容的组合可以有多种形式，对于16寸电扇及16寸以上吊扇，其特征在于(下述数字后的单位均为微法，省略)a、(2，2)，有2－4－直通三档。b、(2，3)，有2－3－5－直通四档。c、(1，2，2)，有2－3－4－5－6－直通五档。d、(1，2，3)，有2－3－4－5－6－直通六档。e、(2，3，4)，有2－3－4－5－6－7－9－直通八档。f、对于14寸以下电扇，电容值可适当减少，如用1、2或1、5微法作微风档，余者类推。
专利摘要
本实用新型公开了几种采用电容降压对用电器进行功能调节的新方法。设计者试将体积小，价格低的电解电容通过适当组合用于220伏交流电路，改进或设计出多种控制开关，能制成数种性能好、价格低的节电调光照明灯。为充分发挥无极性电容的潜力，发明者研制出具有组合与相加功能的转换开关，可制作具有微风挡的三速至八速电风扇与吊扇调速器，与目前国内广泛采用的电感与插头调查相比，具有耗电省、调速范围宽、启动性能好、制造容易、成本低等一系列优越性。
文档编号H02M5/02GK85203548SQ85203548
公开日1987年3月11日 申请日期1985年11月25日
发明者张腾广 申请人:张腾广导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan