專利名稱：功率因數(shù)自動補(bǔ)償儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種根據(jù)電網(wǎng)無功功率的多少自動控制補(bǔ)償電容器投入或切除的技術(shù)。
現(xiàn)有技術(shù)的功率因數(shù)補(bǔ)償儀，如PGJ－L9012型、JGZ－Ⅲ型、JSG－AⅡ型，其相敏檢測器的輸入信號都是取自用電網(wǎng)絡(luò)中的一對線電壓和總負(fù)載屏中與之相對應(yīng)的另一個相電流，如A、C線電壓和總負(fù)載屏中B相電流互感器次級電流IB。相敏檢測器的電流信號輸入回路的結(jié)構(gòu)，或者在IB信號輸入回路中設(shè)置0.2Ω至0.6Ω負(fù)載電阻，或者以電流變壓器作為匹配回路。這種IB信號輸入回路結(jié)構(gòu)的不足是，在安裝或檢修補(bǔ)償儀時，當(dāng)出現(xiàn)操作失誤，將A相或C相電壓錯接到IB電流信號輸入接線端，IB信號輸入回路便會立即燒毀，致使補(bǔ)償儀損壞不能使用。另外，補(bǔ)償儀的多諧振蕩器都是采用傳統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)，在使用中不能嚴(yán)格確保補(bǔ)償電容器投入切除操作與投入切除控制信號同步，以致常常出現(xiàn)補(bǔ)償電容器錯亂投切問題。再就是現(xiàn)有技術(shù)功率因數(shù)補(bǔ)償儀的投切指示燈和各種控制信號指示安裝不合理，致使補(bǔ)償儀的體積較大，安裝連線多，調(diào)試檢修不方便等問題。
本實用新型的目的是避免已有技術(shù)的不足之處，而提供一種當(dāng)電流信號輸入端錯接到電壓信號時，電流信號輸入回路不會燒毀，補(bǔ)償電容器不會錯亂投切，整個儀器體積小，安裝調(diào)試檢修方便，使用壽命長的功率因數(shù)自動補(bǔ)償儀。
實現(xiàn)本實用新型目的的功率因數(shù)自動補(bǔ)償儀，包括電阻保護(hù)隔離緩沖放大器、相敏檢測器、控制器、多諧振蕩器、執(zhí)行部件電路、多諧振蕩器設(shè)置有加速復(fù)位可控電路，相敏檢測器的輸入信號取自用電網(wǎng)絡(luò)中一對線電壓(如A、C相)和總負(fù)載屏中與之相對應(yīng)的另一個相電流(如IB)，其中電流信號通過前置的電阻保護(hù)隔離緩沖放大器輸至相敏檢測器，電壓信號直接輸至相敏檢測器，相敏檢測器判斷電網(wǎng)電壓和電流的相位關(guān)系，滯后時給出投入特征信號，超前時給出切除特征信號，并送至控制器，控制器根據(jù)投切特征信號命令執(zhí)行部件電路執(zhí)行投切操作，投切動作快慢由多諧振蕩器控制，多諧振蕩器的起停工作由控制器輸出信號控制。
為了更好地實現(xiàn)本實用新型的目的，還可進(jìn)一步采取以下技術(shù)措施補(bǔ)償儀由三個功率不同的變壓器供電，過壓保護(hù)器取樣電壓從一個小功率變壓器取出。
電阻保護(hù)隔離緩沖放大器由保護(hù)電阻R1，輸入保護(hù)拑位二極管D1、D2，耦合電容C2，限流電阻R2和反饋電阻R3以及運算放大器K構(gòu)成。R3與K并聯(lián)后再與R2、C2、R1串聯(lián)，并在R1與C2之間并聯(lián)由D1和D2構(gòu)成的回路。
電阻保護(hù)隔離緩沖放大器的保護(hù)電阻R1，當(dāng)電流信號輸入端接在電壓輸入端時，流過R1的電流在R1上產(chǎn)生的功耗小于R1實際允許的功耗。
多諧振蕩器的加速復(fù)位封鎖可控電路由門I，三極管T1、T2，二極管D5、D6、D7以及電阻R4、R5、R6構(gòu)成，門I、電阻R4、三極管T1基極串聯(lián)，三極管T1集電極與R6、T2基極串聯(lián)，并與D5、D6負(fù)極連接，D5、D6的正極與多諧振蕩電路連接，D7封鎖多諧振蕩器的投切信號。
投切補(bǔ)償電容指示燈與控制信號指示燈都設(shè)置在主電路板上。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下比較突出的優(yōu)點1、本實用新型的電流信號輸入是通過電阻保護(hù)隔離緩沖放大器輸至相敏檢測器，因此大大增強(qiáng)了功率因數(shù)補(bǔ)償儀在使用安裝和運行檢測中的安全性能，解決了因接線錯誤或短路等原因損壞電流信號輸入回路的嚴(yán)重問題。對于確保安全，降低反修率，延長使用壽命，節(jié)約電力能源效果十分顯著。
2、本實用新型在傳統(tǒng)的多諧振蕩器電路基礎(chǔ)上，增設(shè)了一個加速復(fù)位封鎖可控電路，解決了補(bǔ)償電容器錯亂投切的技術(shù)問題，對于確保補(bǔ)償電容器的合理使用，減少電壓沖擊次數(shù)，延長使用壽命，節(jié)約費用開支有著十分明顯的積極效果。
3、本實用新型采用三個變壓器供電，對于降低變壓器溫升和工藝設(shè)計十分方便。特別是過壓保護(hù)器取樣電壓從一個小功率變壓器取出避免了取樣電壓從統(tǒng)一供電變壓器中取出時受儀器負(fù)載變化的波動影響，從而確保了過壓保護(hù)電路每個擋別執(zhí)行動作的準(zhǔn)確和穩(wěn)定可靠。
4、本實用新型將投切補(bǔ)償電容指示燈和控制信號指示燈都設(shè)置在主電路板上，因此大大縮小了儀器的體積，減少了焊接連線，方便了生產(chǎn)和調(diào)試，降低了成本。
附

圖1是本實用新型的工作原理方框圖，圖中RO為IB信號取樣匹配電阻，(1)為電源，含有兩個功率不同的變壓器，(2)為電阻保護(hù)隔離緩沖放大器，(3)為相敏檢測器，(4)為控制器，(5)為可控多諧振蕩器，(6)為執(zhí)行部件電路，(7)補(bǔ)償電容器，(8)過壓保護(hù)器，其內(nèi)設(shè)置有一個功率較小的變壓器。
附圖2是以微機(jī)控制的本實用新型另一種形式的工作原理圖，圖中(9)為A／D轉(zhuǎn)換器，(10)為單片微型計算機(jī)，(11)為EPROM，(12)為cosφ值顯示，(13)投切顯示。
附圖3是電阻保護(hù)隔離緩沖放大器的電路結(jié)構(gòu)原理圖。
附圖4是可控多諧振蕩器的電路結(jié)構(gòu)原理圖。圖中0uT1為投入控制信號，0uT2為切除控制信號，(6)為執(zhí)行部件電路，(14)為循環(huán)移位計數(shù)器。
附圖5為電路板結(jié)構(gòu)圖。圖中F1，F(xiàn)2，…Fn為補(bǔ)償電容投切指示燈。M1，M2…Mn為控制信號指示燈，(15)為主電路板，(16)儀器面板。
下面結(jié)合著附圖給出本實用新型的一個實施例，進(jìn)一步對本實用新型進(jìn)行描述。
本實用新型所提示的功率因數(shù)自動補(bǔ)償儀包括電阻保護(hù)隔離緩沖放大器(2)，相敏檢測器(3)，控制器(4)，可控多諧振蕩器(5)，執(zhí)行部件電路(6)，過壓保護(hù)器(8)和供電電源(1)，電源設(shè)置有兩個功率不同的變壓器。用電網(wǎng)絡(luò)的A、C一對線電壓信號直接輸至相敏檢測器，B相的電流信號經(jīng)電阻保護(hù)隔離緩沖放大器輸至相敏檢測器，相敏檢測器判斷電網(wǎng)電壓和電流的相位關(guān)系，滯后時給出投入特征信號，超前時給出切除特征信號并送至控制器，控制器根據(jù)投切特征信號命令執(zhí)行部件電路執(zhí)行投切操作，補(bǔ)償電容器(7)在執(zhí)行部件電路的操作下，向電網(wǎng)投入或切除。投切動作的快慢由多諧振蕩器控制，多諧振蕩器的起停工作由控制輸出信號控制。向控制器提供電源的過壓保護(hù)器(8)，取樣電壓是直接從設(shè)置在其內(nèi)的小型變壓器中取出。補(bǔ)償電容的投切指示燈F1，F(xiàn)2，…Fn和控制信號指示燈M1，M2，…Mn都設(shè)置在主電路板(15)上。
補(bǔ)償儀的電阻保護(hù)隔離緩沖放大器(2)電路結(jié)構(gòu)如附圖3所示，由隔直電容C1，保護(hù)電阻R1，輸入保護(hù)拑位二極管D1、D2，耦合電容C2，限流電阻R2和反饋電阻R3，以及運算放大器K(型號為LM324)構(gòu)成。當(dāng)輸入為正常的小于±0.7交流小信號時，放大器工作在線性區(qū)域，其增益近似值為1＋ (R3)/(R1+R2) ，輸入保護(hù)拑位二極管均不導(dǎo)通，呈現(xiàn)一個非常大的阻值而不起作用，信號經(jīng)C2，R2耦合到運算放大器K的輸入端進(jìn)行放大。電阻R3是一個反饋電阻，用以確定放大器的增益和保證工作的穩(wěn)定性。緩沖放大器的增益大小要根據(jù)相敏檢測器和整個系統(tǒng)的要求合理選取。當(dāng)增益確定后，R2、R3的選取要根據(jù)R1值由增益近似公式計算確定。如果輸入端錯接到～220V高電壓相時，經(jīng)C1、R1經(jīng)二極管D1、D輪流導(dǎo)通，把輸入的高電壓控制在±0.7V，確保運算放大器不受高電壓的沖擊而毀壞。R1是緩沖放大器的關(guān)鍵元件，R1的選取原則是，輸入端接到高電壓時，流過R1的電流在R1上產(chǎn)生的功耗要小于R1的實際允許功耗值。一般情況下，R1的阻值選擇偏小其功耗就要選擇大，R1的阻值選擇偏大，功耗就可降低。由于R1的功耗大其體積也就大，不利于儀器的小型化，一般以選取低功耗大阻值為宜。例如，R1的實際功耗為0.5W時，其阻值應(yīng)大于96.8KΩ，為2W時應(yīng)大于24。2KΩ，為3W時應(yīng)大于16.13KΩ，其它選擇值可按公式R1＝ (U2)/(N) 類推(公式中U為輸入電壓，N為電阻R1的功耗)，以達(dá)到R1不被燒毀，確保整個輸入回路安全工作為準(zhǔn)。
補(bǔ)償儀的可控多諧振蕩器電路結(jié)構(gòu)如附圖4所示。門I，三極管T1、T2，二極管D5、D6、D7以及電阻R4、R5、R6構(gòu)成振蕩器的加速復(fù)位封鎖可控電路，三極管T3、T4、電容C3、C4、C5，電阻R7、R8、R9、R10，二極管D3、D4構(gòu)成振蕩器的振蕩電路；電容C6，電阻R11、R12、R13，三極管T5、T6構(gòu)成振蕩器的投切驅(qū)動電路。儀器不執(zhí)行投切操作時，投入、切除控制信號均為“0”電平，門I輸出“1”電平，三極管T1、T2導(dǎo)通，二極管D5處于正偏壓導(dǎo)通，D3處于反偏壓不導(dǎo)通，不向T3提供基極電流，T3處于截止?fàn)顟B(tài)，集電極輸出“1”電平。由于T2導(dǎo)通，D6也處于正偏壓導(dǎo)通，通D4向T4提基極電流，致使T4導(dǎo)通集電集輸出“0”電平，多諧振蕩器保持上述狀態(tài)而不振蕩。當(dāng)儀器執(zhí)行投切操作時，投入或切除控制信號其中之一由“0”電平躍變?yōu)椤?”電平，而門I輸出“0”電平，導(dǎo)致三極管T1、T2截止，二極D5、D6處于反偏壓失去控制作用，多諧振蕩器開始自由振蕩，通過C4放電、C5充電過程發(fā)生翻轉(zhuǎn)，T3集電極由“1”電平躍變?yōu)椤?”電平去驅(qū)動投切循環(huán)移位計算器計數(shù)建立投切操作指針。當(dāng)一次翻轉(zhuǎn)結(jié)束后，又通過C4、C5的充放電過程發(fā)生第二次翻轉(zhuǎn)，T4集電極又由“1”電平躍變?yōu)椤?”電平，通過T5、T6組成的驅(qū)動電路去執(zhí)行投切操作，以后周而復(fù)始地重復(fù)上述過程。一旦投入或切除控制信號均為“0”電平不執(zhí)行投切操作時，T1、T2立即導(dǎo)通，D7立即將投切操作驅(qū)動電路封鎖，D5強(qiáng)制T3截止，D6強(qiáng)制T4飽合導(dǎo)通，C4通過R7、D4和T4的reb回路快速充電，C5通過T1、D5和T4快速充電，多諧振蕩器立即又處于T3截止T4導(dǎo)通被迫停止振蕩的初始狀態(tài)。這樣每一次執(zhí)行投切操作，多諧振蕩器又重復(fù)前面的工作過程，這就嚴(yán)格保證了投切操作和投切控制信號的同步關(guān)系，從而避免了錯亂投切補(bǔ)償電容的現(xiàn)象。
權(quán)利要求1.一種功率因數(shù)補(bǔ)償儀，包括相敏檢測器(3)，控制器(4)、多諧振蕩器(5)、執(zhí)行部件電路(6)，相敏檢測器的輸入信號取自用電網(wǎng)絡(luò)中的一對線電壓(如A、C相)和總負(fù)載屏中與之相對應(yīng)的另一個相電流(如IB)，相敏檢測器判斷電網(wǎng)電壓和電流的相位關(guān)系，滯后時給出投入特征信號，超前時給出切除特征信號，并送至控制器，控制器根據(jù)投切特征信號命令執(zhí)行部件電路執(zhí)行投切操作，投切動作快慢由多諧振蕩器控制，其特征在于還設(shè)置有電阻保護(hù)隔離緩沖放大器(2)，相敏檢測器取自用電網(wǎng)絡(luò)中的電流信號(IB)通過電阻保護(hù)隔離緩沖放大器輸至相敏檢測器，多諧振蕩器設(shè)置有加速復(fù)位封鎖可控電路，多諧振蕩器的起停工作由控制器輸出信號控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率因數(shù)補(bǔ)償儀，其特征在于采用三個功率不同的變壓器供電，過壓保護(hù)器(8)取樣電壓從一個小功率變壓器取出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的功率因數(shù)補(bǔ)償儀，其特征在于電阻保護(hù)隔離緩沖放大器由保護(hù)電阻R1，輸入保護(hù)拑位二極管D1、D2，耦合電容C2，限流電阻R2和反饋電阻R3以及運算放大器K構(gòu)成，R3與K并聯(lián)后再與R2、C2、R1串聯(lián)，并在R1與C2之間并聯(lián)由D1和D2構(gòu)成的回路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的功率因數(shù)補(bǔ)償儀，其特征在于電阻保護(hù)隔離緩沖放大器的保護(hù)電阻R1，當(dāng)電流信號輸入端接在電壓輸入端時，流過R1的電流在R1上產(chǎn)生的功耗要小于R1實際允許的功耗。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的功率因數(shù)補(bǔ)償儀，其特征在于所說的多諧振蕩器的加速復(fù)位封鎖可控電路由門I，三極管T1、T2，二極管D5、D6、D7以及電阻R4、R5、R6構(gòu)成，門I、電阻R4、三極管T1基極串聯(lián)，三極管T1集電極與R6、T2基極串聯(lián)，并與D5、D6負(fù)極連接，D5、D6的正極與多諧振蕩電路連接，D7封鎖多諧振蕩器的投切信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的功率因數(shù)補(bǔ)償儀。其特征在于所說的多諧振蕩器的加速復(fù)位封鎖可控電路由門I，三極管T1、T2，二極管D5、D6、D7以及電阻R4、R5、R6構(gòu)成，門I、電阻R4、三極管T1基極串聯(lián)，三極管T1集電極與R6、T2基極串聯(lián)，并與D5、D6負(fù)極連接，D5、D6的正極與多諧振蕩電路連接，D7封鎖多諧振蕩器的投切信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的功率因數(shù)補(bǔ)償儀，其特征是投切補(bǔ)償電容指示燈和控制信號指示燈都設(shè)置在主電路板(15)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的功率因數(shù)補(bǔ)償儀，其特征是投切補(bǔ)償電容指示燈和控制信號指示燈都設(shè)置在主電路板(15)上。
專利摘要本實用新型是一種功率因數(shù)自動補(bǔ)償儀，其主要技術(shù)特點是，輸至補(bǔ)償儀相敏檢測器的電壓信號直接由用電網(wǎng)絡(luò)輸入，電流信號先經(jīng)電阻保護(hù)隔離緩沖放大器后再輸至相敏檢測器，補(bǔ)償儀的多諧振蕩器設(shè)置有加速復(fù)位封鎖可控電路，各種指示燈都設(shè)置在一個主電路板上。本實用新型解決了因?qū)㈦娏餍盘柖司€錯接在電壓信號端線上導(dǎo)致儀器燒毀損壞以及補(bǔ)償電容器錯亂投切的技術(shù)問題，且具有體積小，成本低，壽命長等優(yōu)點。
文檔編號G05F1/70GK2155095SQ9323815
公開日1994年2月2日 申請日期1993年2月11日 優(yōu)先權(quán)日1993年2月11日
發(fā)明者葉忠臨 申請人:葉忠臨