專利名稱：全自動大功率補償式同步節電穩壓器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種節電穩壓器，特別涉及一種全自動大功率補償式同步節電穩壓器。
背景技術：
目前，三相統調式穩壓器采用三相電壓平均值采樣技術。目前的產品采樣信號電壓一般都取自某兩根線電壓，沒有全面反映其余兩組輸出電壓的變化。現在國際上主要采用三相電壓平均值采樣技術來解決這個問題。控制電路設有快速制動環節，當輸出電壓接近(或達到)穩壓精度范圍時，使伺服電機快速制動，保證了調壓過程的平穩性。目前國外已有采用金屬輪結構代替電刷結構的方法，較好地解決了電刷磨損與電刷對調壓器接觸點的壓力之間的矛盾，使穩壓器的輸出容量增大到3000千伏安以上達到超大容量。
自動補償式穩壓器是利用補償控制來保證輸出電壓的穩定，其穩壓精度由基準信號電壓上下限決定，所以自動補償式穩壓器是單閉環無靜差系統，可見，反饋檢測元件的精度對閉環系統的穩定精度起著決定性的作用，高精度的系統必須有高精度的反饋檢測元件作保證；如果反饋檢測元件產生誤差，則它和被控里的偏差是難以區分的，這樣通過調節作用，反而會破壞系統的穩定。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種具有容量大、效率高、無波形畸變、電壓調節平穩，設有過壓，過流，機械故障自動保護裝置的全自動大功率補償式同步節電穩壓器。
本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是一種全自動大功率補償式同步節電穩壓器，其特征在于它包括一穩定節電、截流過高電壓的阻性節電電路；一自動調節無功功率、磁化電流節電的感性節電電路；
一保持穩定輸出電壓、調節三相平衡、消除浪涌諧波的補償電路；一檢測輸出電壓變化并控制輸出電壓的節電電壓檢測電路；一用于控制伺服電機的電機控制電路；一用于控制穩壓器狀態切換、控制的操作電路；及一用于進行短路保護、過欠壓保護和缺相保護的保護電路；所述阻性節電電路的輸出端分別接入所述感性節電電路、補償電路和電機控制電路，所述補償電路的輸出端分別接入所述節電電壓檢測電路和電機控制電路，所述節電電壓檢測電路接入所述保護電路，所述操作電路接入所述感性節電電路的輸出端。
所述阻性節電電路由一自耦變壓器、繼電器J11、J12，接觸器J12-1、J11-1，開關K11、K12，接觸器CJ2、切換開關N和指示燈組成。所述繼電器J11、接觸器J12-1、開關K12串聯，所述繼電器J12、接觸器J11-1、開關K11串聯，然后互相并聯，所述開關K11和K12的并聯處再連接切換開關N。所述接觸器J12-1和J11-1的并聯處接接觸器CJ2，所述繼電器J11和J12之間，繼電器J12和接觸器CJ2之間接指示燈。
所述感性節電電路由若干組電容器、電抗和一控制芯片組成。
所述電容器和電抗為5組。
所述補償電路由補償變壓器T1和移線接觸調壓器T2組成。所述移線接觸調壓器T2的初級連接在穩壓器的輸出端，所述移線接觸調壓器T2的次級接補償變壓器T1的初級，所述補償變壓器T1的次級接節電電壓檢測電路。
所述的補償變壓器T1連接一個用于消除浪涌電壓的浪涌消除器。
所述節電電壓檢測電路由取樣變壓器T3和一電壓比較器組成。所述取樣變壓器T3的輸入端接補償變壓器T1的輸出端，所述取樣變壓器的輸出端接電壓比較器。
所述電機控制電路由電機M、降壓限位開關JK、升壓限位開關SK、電阻R和電容C組成。所述降壓限位開關JK、升壓限位開關SK、電阻R和電容C互相串聯在一起，所述電機M并聯在電阻R和電容C兩端，然后分別接入電路的三相中。
所述操作電路由緊停按鈕TA、啟動按鈕QA2、接觸器CJ1、接觸器CJ1-1、開關K111和控制方式開關K1組成。所述緊停按鈕TA、啟動按鈕QA2和接觸器CJ1互相串聯組成啟動停止回路，所述接觸器CJ1-1、開關K111和控制方式開關K1串聯后，將接觸器CJ1-1并聯在啟動按鈕QA2兩端。所述緊停按鈕TA和接觸器CJ1一端分別接入主回路的A4和B4的端點。
所述保護電路由越限保護電路、過欠壓保護電路和缺相保護電路組成。所述越限保護電路由自動開關ZK、降壓限位開關JK和升壓限位開關SK組成。所述過欠壓保護電路由保護接觸器J3、輸出接觸器CJ3、保護繼電器J6和指示燈L3組成。所述缺相保護電路由保護繼電器J8和輸出接觸器CJ3。
本實用新型的全自動大功率補償式同步節電穩壓器體積小、重量輕、使用安裝方便，運行可靠。可廣泛應用于工業、農業、交通、郵電、軍事、鐵路、科研文化等領域的大型機電設備、金屬加工設備、生產流水線，建筑工程設備、電梯、醫療器械、微機機房、電腦控制設備，刺繡輕紡設備，空調、廣播電視，賓館及家用電器照明等一切需要穩壓和節電的場所。
圖1為本實用新型補償式同步節電穩壓器的電原理圖。
圖2為本實用新型補償式同步節電穩壓器阻性節電電路的電原理圖。
圖3為本實用新型補償式同步節電穩壓器補償電路的原理圖。
圖4為本實用新型補償式同步節電穩壓器浪涌消除器的原理圖。
圖5為本實用新型補償式同步節電穩壓器節電電壓檢測電路的控制圖。
圖6為本實用新型補償式同步節電穩壓器電機控制電路的原理圖。
圖7為本實用新型補償式同步節電穩壓器保護電路結構圖。
圖8為本實用新型補償式同步節電穩壓器保護電路功能圖。
具體實施方式
下面根據附圖和具體實施例對本實用新型作進一步地闡述。
如圖1所示，所述全自動大功率補償式同步節電穩壓器，它包括一穩定節電、截流過高電壓的阻性節電電路1；一自動調節無功功率、磁化電流節電的感性節電電路2；一保持穩定輸出電壓、調節三相平衡、消除浪涌諧波的補償電路3；一檢測輸出電壓變化并控制輸出電壓的節電電壓檢測電路4；一用于控制伺服電機的電機控制電路5；一用于控制穩壓器狀態切換、控制的操作電路6；及一用于進行短路保護、過欠壓保護和缺相保護的保護電路7。
如圖1、圖2所示，所述阻性節電電路1由一自耦變壓器11、繼電器J11、J12，接觸器J12-1、J11-1，開關K11、K12，接觸器CJ2、切換開關N和指示燈組成。所述繼電器J11、接觸器J12-1、開關K12串聯，所述繼電器J12、接觸器J11-1、開關K11串聯，然后互相并聯，所述開關K11和K12的并聯處再連接切換開關N。所述接觸器J12-1和J11-1的并聯處接接觸器CJ2，所述繼電器J11和J12之間，繼電器J12和接觸器CJ2之間接指示燈。當輸入的電壓處于穩定正常的狀態時，繼電器CJ2吸合，阻性節電電路1直接導通；當輸入的電壓過高時，繼電器CJ2打開，電壓流進自耦變壓器11，截流過高的電壓后再輸出，穩定節電，截流電壓5％時，節電量達15％以上。
所述感性節電電路2由若干組電容器、電抗和一控制芯片組成。所述感性節電電路2具有自動調節無功功率和磁化電流節電的功能。所述控制芯片可以通過對電路無功功率的檢測自動調節進行補償，當無功功率小于設定值時，一組組的電容器和電抗逐級投入，對電路進行補償，提升功率因數。根據電路中的負載狀況所述控制芯片可以同步自動調節功率因數，提供足夠的無功功率容量，功率因數凈提升值為0.25～0.35。同樣的用電負荷，總用電容量可以節省25％～35％。所述芯片型號為JKL8F-12，可以接入12組電容器和電抗，由于電容器和電抗的成本較高，所述感性節電電路2中電容器和電抗為5組。
所述補償電路3由補償變壓器T1和移線接觸調壓器T2組成。所述移線接觸調壓器T2的初級連接在穩壓器的輸出端，所述移線接觸調壓器T2的次級接補償變壓器T1的初級，所述補償變壓器T1的次級接節電電壓檢測電路。其補償原理如圖3，不計算補償變壓器的阻抗壓降。
U2＝U1±Uc。
式中U1-穩壓器輸人相電壓；U2-穩壓器輸出相電壓；Uc-穩壓器相補償電壓。
當輸入相電壓U1改變ΔU1時，若補償電壓Uc相應改變ΔUc且ΔU1＝ΔUc，則輸出相電壓U2便可保持不變。補償電壓Uc的調節是根據輸出電壓的變化，由電壓檢測單元給出信號控制伺服電機M轉動，經減速及傳動機構帶動接觸調壓器上的電刷滑動，調節接觸調壓器的二次電壓來改變補償電壓，實現自動保持輸出電壓穩定。
所述的補償變壓器T1另接一個浪涌消除器(如圖4)，所述浪涌消除器正常情況下處于高電阻狀態，當電路中出現浪涌電壓時，浪涌消除器將在納秒級時間內迅速導通，將浪涌電壓引入大地，從而起到保護用電設備的作用；當浪涌電壓通過浪涌消除器且消失時，浪涌消除器重新變到高電阻狀態，不影響電路的正常運行。
所述移線接觸調壓器T2通過對相鄰線上的電壓波形進行移相，使得繞組匝與匝之間不存在線壓差，這樣各個繞組與碳刷就不會發熱，從而可以使移線接觸調壓器T2能夠進行智能三相平衡，并且能穩定地工作。
所述節電電壓檢測電路4由取樣變壓器T3和一電壓比較器組成。所述取樣變壓器T3的輸入端接補償變壓器T1的輸出端，所述取樣變壓器的輸出端接電壓比較器。取樣變壓器T3從穩壓器的補償變壓器T1輸出端取電壓，經變壓器T3變壓后得到92伏及18伏二種電壓。18伏經整流、濾波、穩壓后得到直流的穩定的12伏電壓，作檢測單元基準電壓及集成電路、繼電器的工作電壓。9.2伏經整流、濾波后得到一個隨輸出電壓變化的直流電壓一取樣電壓。用集成電路LM339N組成電壓比較器。下限基準由R3、W1(如圖5)構成，調節W1電位器可改變下限基準大小。上限基準由RS、W2，調節W2電位器可改變上限基準大小。當取樣電壓低于下限基準電壓時，繼電器J1吸合，回中電路工作，繼電器J2吸合，啟動伺服電機M正轉，增大補償電壓量，使穩壓器輸出電壓升高。當取樣電壓高于上限基準電壓時，繼電器J3吸合，回中電路工作，繼電器J4吸合，啟動伺服電機M反轉，減少補償電壓量，使穩壓器輸出電壓降低。(注320KVA以上穩壓器J2J4串接中間繼電器，控制三相伺服電機的正反轉。)穩壓器的穩壓精度由電位器W1、W2來調節，可調節在±1％～±5％范圍內。穩壓器穩壓值由W3調節，可調節在380V±5％。(單相在220V±5％內調節)所述電機控制電路5由電機M、降壓限位開關JK、升壓限位開關SK、電阻R和電容C組成。所述降壓限位開關JK、升壓限位開關SK、電阻R和電容C互相串聯在一起，所述電機M并聯在電阻R和電容C兩端，然后分別接入電路的三相中。伺服電機控制方式有手動、自動二種，由切換開關K1選擇，手動時“升壓”按SA旋鈕，“降壓”按JA按鈕；自動時升壓和降壓由電壓檢測單元檢測。原理如圖6。
所述操作電路6由緊停按鈕TA、啟動按鈕QA2、接觸器CJ1、接觸器CJ1-1、開關K111和控制方式開關K1組成。所述緊停按鈕TA、啟動按鈕QA2和接觸器CJ1互相串聯組成啟動停止回路，所述接觸器CJ1-1、開關K111和控制方式開關K1串聯后，將接觸器CJ1-1并聯在啟動按鈕QA2兩端。所述緊停按鈕TA和接觸器CJ1一端分別接入主回路的A4和B4的端點。
所述操作電路6中設置了一自動開關ZK、一交流接觸器CJ1和一轉換開關QJ。自動開關ZK為節電穩壓器電源的輸入總開關，交流接觸器CJ1是為了方便進行或停止電壓補償而設置的。交流接觸器CJ1閉合時，穩壓輸出。在節電穩壓器發生故障不能正常正常穩壓時，為能方便使用戶應急使用市電和節點穩壓器的檢修，在電路的輸出端加裝了轉換開關QJ，可以方便地在“穩壓”狀態切換到“市電”輸出狀態。
穩壓操作1、自動上電將面板“控制方式”撥至“自動”，控制電路板下側“自動上電”開關撥至“閉合”狀態，開啟電源開關，節電穩壓器延時5-7妙，自動穩壓輸出。
2、手動啟動將控制電路板下側“自動上電”開關撥至“打開”狀態，開啟電源開關，待節電穩壓器自檢調壓后，啟動啟動按鈕QA2，穩壓輸出。
所述保護電路7由越限保護電路、過欠壓保護電路和缺相保護電路組成。所述越限保護電路由自動開關ZK、降壓限位開關JK和升壓限位開關SK組成。所述過欠壓保護電路由保護接觸器J3、輸出接觸器CJ3、保護繼電器J6和指示燈L3組成。所述缺相保護電路由保護繼電器J8和輸出接觸器CJ3。
①自動開關ZK保護主電路的過載及短路。SK及JK限位開關組成越限保護電路，當電刷滑動觸及上、下限開關時，其電壓調節繼電器J2、J4觸點開路，使伺服電機停轉，達到越限保護作用。
②過、欠壓保護電路過、欠壓保護由穩壓器的輸出電壓標稱值來決定過、欠值的大小。過壓植小于或約等于418伏；欠壓值大于或約等于342伏。當穩壓器輸出電壓高于過壓值時，延時5-8秒過汪保護繼電器J5吸合，保護接觸器J3斷電，輸出接觸器CJ3停止工作，過欠壓指示燈L3亮，穩壓器自動切斷電源。當穩壓器電壓低于欠壓值時，欠壓保護繼電器J6吸合，保護接觸器J3斷電，輸出接觸器C13停止工作，過欠壓指示燈L3亮，穩壓器自動切斷電源。當取樣變壓器T3從補償變壓器T1的輸出端得到的電壓恢復到過欠值以內的電壓時，保護繼電器J3吸合，輸出接觸器L作，穩壓器自動輸出正常的電源。
③缺相保護在保護電路中串聯了相序保護繼電器J8的常開觸點。當輸入相序正常時，相序保護繼電器J8吸合，CJ3可進入工作狀態，反之CJ3不能工作，穩壓器無輸出電源。(如圖7、圖8所示)當然，對于本領域的一般技術人員，不花費創造性的勞動，在上述實施例的基礎上能夠作多種變化，同樣能夠實現本實用新型的目的。但是，上述各種變化顯然應該在本實用新型的權利要求書的保護范圍內。
權利要求1.一種全自動大功率補償式同步節電穩壓器，其特征在于它包括一穩定節電、截流過高電壓的阻性節電電路；一自動調節無功功率、磁化電流節電的感性節電電路；一保持穩定輸出電壓、調節三相平衡、消除浪涌諧波的補償電路；一檢測輸出電壓變化并控制輸出電壓的節電電壓檢測電路；一用于控制伺服電機的電機控制電路；一用于控制穩壓器狀態切換、控制的操作電路；及一用于進行短路保護、過欠壓保護和缺相保護的保護電路；所述阻性節電電路的輸出端分別接入所述感性節電電路、補償電路和電機控制電路，所述補償電路的輸出端分別接入所述節電電壓檢測電路和電機控制電路，所述節電電壓檢測電路接入所述保護電路，所述操作電路接入所述感性節電電路的輸出端。
2.如權利要求1所述的全自動大功率補償式同步節電穩壓器，其特征在于所述阻性節電電路由一自耦變壓器、繼電器J11、J12，接觸器J12-1、J11-1，開關K11、K12，接觸器CJ2、切換開關N和指示燈組成；所述繼電器J11、接觸器J12-1、開關K12串聯，所述繼電器J12、接觸器J11-1、開關K11串聯，然后互相并聯，所述開關K11和K12的并聯處再連接切換開關N；所述接觸器J12-1和J11-1的并聯處接接觸器CJ2，所述繼電器J11和J12之間，繼電器J12和接觸器CJ2之間接指示燈。
3.如權利要求1所述的全自動大功率補償式同步節電穩壓器，其特征在于所述感性節電電路由若干組電容器、電抗和一控制芯片組成。
4.如權利要求3所述的全自動大功率補償式同步節電穩壓器，其特征在于所述電容器和電抗為5組。
5.如權利要求1所述的全自動大功率補償式同步節電穩壓器，其特征在于所述補償電路由補償變壓器T1和移線接觸調壓器T2組成；所述移線接觸調壓器T2的初級連接在穩壓器的輸出端，所述移線接觸調壓器T2的次級接補償變壓器T1的初級，所述補償變壓器T1的次級接節電電壓檢測電路。
6.如權利要求5所述的全自動大功率補償式同步節電穩壓器，其特征在于所述的補償變壓器T1連接一個用于消除浪涌電壓的浪涌消除器。
7.如權利要求1所述的全自動大功率補償式同步節電穩壓器，其特征在于所述節電電壓檢測電路由取樣變壓器T3和一電壓比較器組成；所述取樣變壓器T3的輸入端接補償變壓器T1的輸出端，所述取樣變壓器的輸出端接電壓比較器。
8.如權利要求1所述的全自動大功率補償式同步節電穩壓器，其特征在于所述電機控制電路由電機M、降壓限位開關JK、升壓限位開關SK、電阻R和電容C組成；所述降壓限位開關JK、升壓限位開關SK、電阻R和電容C互相串聯在一起，所述電機M并聯在電阻R和電容C兩端，然后分別接入電路的三相中。
9.如權利要求1所述的全自動大功率補償式同步節電穩壓器，其特征在于所述操作電路由緊停按鈕TA、啟動按鈕QA2、接觸器CJ1、接觸器CJ1-1、開關K111和控制方式開關K1組成；所述緊停按鈕TA、啟動按鈕QA2和接觸器CJ1互相串聯組成啟動停止回路，所述接觸器CJ1-1、開關K111和控制方式開關K1串聯后，將接觸器CJ1-1并聯在啟動按鈕QA2兩端；所述緊停按鈕TA和接觸器CJ1一端分別接入主回路的A4和B4的端點。
10.如權利要求1所述的全自動大功率補償式同步節電穩壓器，其特征在于所述保護電路由越限保護電路、過欠壓保護電路和缺相保護電路組成；所述越限保護電路由自動開關ZK、降壓限位開關JK和升壓限位開關SK組成；所述過欠壓保護電路由保護接觸器J3、輸出接觸器CJ3、保護繼電器J6和指示燈L3組成；所述缺相保護電路由保護繼電器J8和輸出接觸器CJ3。
專利摘要本實用新型的目的在于公開提供一種具有容量大、效率高、無波形畸變、電壓調節平穩，設有過壓，過流，機械故障自動保護裝置的全自動大功率補償式同步節電穩壓器。所述補償式同步節電穩壓器，包括一穩定節電的阻性節電電路，一自動調節無功功率、磁化電流節電的感性節電電路，一保持穩定輸出電壓的補償電路，一檢測輸出電壓變化并控制輸出電壓的節電電壓檢測電路，一用于控制伺服電機的電機控制電路，一用于控制穩壓器狀態切換、控制的操作電路，一用于進行短路保護、過欠壓保護和缺相保護的保護電路及一截流過高電壓的截流電路，可廣泛應用于工業、農業、交通、郵電、軍事、鐵路、科研文化等領域的大型機電設備。
文檔編號H02H3/253GK2919330SQ20062004102
公開日2007年7月4日 申請日期2006年4月13日 優先權日2006年4月13日
發明者王俊杰 申請人:上海穩穩穩壓器有限公司