專(zhuān)利名稱(chēng)：非接觸式調(diào)節(jié)自耦變壓器的制作方法
<一>技術(shù)領(lǐng)域 本發(fā)明屬于變壓器、涉及自耦變壓器，尤其是涉及用電子開(kāi)關(guān)來(lái)使抽頭式自耦變壓器實(shí)現(xiàn)調(diào)壓和穩(wěn)壓調(diào)節(jié)的技術(shù)方案和電路。
<二>背景技術(shù) 自耦變壓器是一種初次級(jí)有公共繞組的特殊變壓器，它只需變換輸出電壓高于或低于輸入電壓的那小部分功率，它與相同容量的變壓器相比，具有體積小，重量輕和成本低等優(yōu)點(diǎn)，尤其是在輸入輸出電壓比較接近的場(chǎng)合，其優(yōu)勢(shì)就更為明顯?，F(xiàn)有交流穩(wěn)壓器中所使用的變壓器，除了開(kāi)關(guān)型交流穩(wěn)壓器之外，機(jī)呼所有交流穩(wěn)壓器產(chǎn)品中都是使用自耦變壓器變換電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定輸出電壓的。
現(xiàn)有自耦變壓器僅有兩種類(lèi)型，一種是機(jī)械觸點(diǎn)調(diào)節(jié)的接觸式調(diào)壓自耦變壓器，另一種是抽頭式自耦變壓器。接觸式自耦調(diào)壓變壓器其最大優(yōu)點(diǎn)是變壓比是可調(diào)的，其輸出電壓可以在輸入電壓上下連續(xù)調(diào)節(jié)。輸出電壓既可高于又可低于輸入電壓，但它存在著調(diào)節(jié)電壓時(shí)必須使用機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)、移動(dòng)碳刷方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。在交流穩(wěn)壓器等自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中應(yīng)用還需使用伺服電機(jī)來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此它存在碳刷易換損壞、可靠性差、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、調(diào)節(jié)速度慢和成本高等缺點(diǎn)。是否可用現(xiàn)代電子調(diào)節(jié)技術(shù)創(chuàng)新一種無(wú)滑動(dòng)觸點(diǎn)的電子調(diào)節(jié)自耦變壓器，使它適用于制造交流穩(wěn)壓器來(lái)取代這種古老陳舊需要經(jīng)常維修、可靠性差，而又被廣泛應(yīng)用著的機(jī)械觸點(diǎn)滑動(dòng)調(diào)節(jié)方式呢？本發(fā)明的技術(shù)方案是要解決這個(gè)難題。
抽頭式自耦變壓器其變壓比是固定的，只能用在需要升高或降低一個(gè)固定電壓的場(chǎng)合，其輸出電壓是不能調(diào)節(jié)的，它又可分為升壓自耦變壓器和降壓自耦變壓器兩種類(lèi)型。中間抽頭輸入電壓的抽頭式自耦變壓器是升壓自耦變壓器，其輸出電壓只能比輸入電壓高一個(gè)固定值，能否使其輸出電壓能同接觸式調(diào)壓自耦變壓器相類(lèi)似，使它在輸入電壓上下的一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)連續(xù)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)呢？中間抽頭輸出電壓的抽頭式自耦變壓器是降壓自耦變壓器，其輸出電壓只能比輸入電壓低一個(gè)固定值，能否使其輸出電壓也能同接觸式調(diào)壓自耦變壓器相似、使它在輸入電壓上下的一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)連續(xù)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)呢？本發(fā)明的技術(shù)方案就能夠解決這兩種抽頭式自耦變壓大器能在輸入電壓上下一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)連續(xù)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)的難題。同一發(fā)明人曾在“電源調(diào)節(jié)電路及其應(yīng)用”的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?7122302.5文件中公開(kāi)了一種在抽頭式自耦變壓器的抽頭上串聯(lián)一個(gè)升壓次級(jí)繞組電子調(diào)節(jié)的非接觸式交流穩(wěn)壓變壓器的技術(shù)方案，但是由于這種技術(shù)方案需要在變壓器中間芯柱磁路中增加一個(gè)氣隙，氣隙的增加會(huì)使變壓器磁阻增大、效率降低，因此也還不夠理想，至今尚未用于產(chǎn)品。是否可取消這個(gè)氣隙和抽頭上串聯(lián)的這個(gè)次級(jí)繞組呢？發(fā)明人又經(jīng)過(guò)六年的努力探索研究，終于獲得成功。本發(fā)明的非接觸式調(diào)節(jié)自耦變壓器，也可稱(chēng)為電子開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)的自耦變壓器。它給自耦變壓器增添了一種既可實(shí)現(xiàn)調(diào)壓又可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓的新類(lèi)型。
在電子開(kāi)關(guān)通斷比調(diào)節(jié)電路中沒(méi)有引入輸出采樣信號(hào)的非接觸式調(diào)節(jié)自耦變壓器稱(chēng)它為非接觸式調(diào)壓自耦變壓器。在電子開(kāi)關(guān)通斷比調(diào)節(jié)電路中引入輸出采樣電壓的非接觸式調(diào)節(jié)自耦變壓器稱(chēng)它為非接觸式穩(wěn)壓自耦變壓器。為了區(qū)別現(xiàn)有調(diào)壓自耦變壓器和自耦式交流穩(wěn)壓器，可簡(jiǎn)稱(chēng)它們?yōu)辇徥献择钫{(diào)壓器、龔氏自耦穩(wěn)壓器。
<三>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種在抽頭式自耦變壓器鐵芯柱上增加一個(gè)由電子開(kāi)關(guān)控制的交流控制繞組、通過(guò)調(diào)節(jié)電子開(kāi)關(guān)通斷比的方法調(diào)節(jié)交流控制繞組中交流電流大小的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)抽頭式自耦變壓器輸出電壓在一定范圍內(nèi)連續(xù)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)的技術(shù)方案。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，將抽頭式自耦變壓器的鐵芯換成多芯柱鐵芯[15]，將自耦變壓器的升降壓繞組的全部或大部分與原來(lái)繞組分開(kāi)，分成繞組[1]和繞組[2]，再將[1]和[2]分別繞在鐵芯[15]的芯柱[18]和[16]上，并將它們串聯(lián)(正向或反向)成抽頭式自耦變壓器，再在繞有初次級(jí)公共繞組的芯柱[18]之外的其它芯柱上，增加一個(gè)控制繞組[3]用交流電子開(kāi)關(guān)[4]通斷比例來(lái)調(diào)節(jié)繞組[3]中的控制電流。并使其通過(guò)繞組[3]與繞組[2]的電流在繞組[2]所在的芯柱[16]上所產(chǎn)生的磁通方向相反的方式連接，就能使抽頭式自耦變壓器實(shí)現(xiàn)輸出電壓在輸入電壓上下連續(xù)無(wú)級(jí)調(diào)壓。只要在交流電子開(kāi)關(guān)的控制電路中引入輸出采樣電壓信號(hào)，就能使本發(fā)明的非接觸式調(diào)節(jié)自耦變壓器輸出電壓穩(wěn)定而成為一個(gè)非接觸式穩(wěn)壓自耦變壓器。
本發(fā)明的非接觸式調(diào)節(jié)自耦變壓器有非接觸式調(diào)壓自耦變壓器和非接觸式穩(wěn)壓自耦變壓器二種。它主要由單相或三相多芯柱變壓器鐵芯[15]、初次級(jí)公共繞組[1](可以帶有部分升降壓繞組)、升降壓繞組[2]、交流控制繞組[3]和交流電子開(kāi)關(guān)[4]及其控制電路[5]組成。繞組[1]和繞組[2]是繞在不同芯柱上的繞組，并且串聯(lián)成抽頭式自耦變壓器。繞組[3]繞在非繞組[1]所在的芯柱上，交流電子開(kāi)關(guān)[4]用來(lái)調(diào)節(jié)流過(guò)繞組[3]中的交流控制電流[I3]、自耦變壓器鐵芯[15]，單相是一個(gè)中間芯柱截面不等于兩側(cè)芯柱截面之和的非標(biāo)單相日字鐵芯，三相是一個(gè)六芯柱田字鐵芯，每相流過(guò)繞組[3]的控制電流I3與流過(guò)繞組[2]的電流I2在繞組[2]所在的芯柱[16]上所產(chǎn)生的磁通方向是相反的，調(diào)節(jié)電流I3，就可使繞組[2]上的感應(yīng)電勢(shì)而達(dá)到輸出電壓調(diào)節(jié)的目的。只要在交流電與開(kāi)關(guān)[4]的控制電路中引入輸出采樣，本發(fā)明的非接觸式調(diào)節(jié)自耦變壓器就成為一個(gè)交流電子開(kāi)關(guān)通斷比調(diào)節(jié)的非接觸式穩(wěn)壓自耦變壓器。
本發(fā)明的非接觸式調(diào)壓自耦變壓器和交流穩(wěn)壓器，有單相和三相兩大類(lèi)，單相自耦變壓器的鐵芯[15]是一個(gè)非標(biāo)單相日字鐵芯，按照繞組[1]、繞組[2]和繞組[3]繞在不同芯柱上，其變壓器又可分為無(wú)磁分路的三芯柱變壓器。有磁分路的雙芯柱變壓器，有磁分路的三芯柱變壓器和有磁分路的四芯柱變壓器等幾種類(lèi)型。本發(fā)明三相自耦變壓器鐵芯[15]是一個(gè)字鐵芯，變壓器是六芯柱三相變壓器。
本發(fā)明所使用的交流電子開(kāi)關(guān)[4]有相控和斬控兩大類(lèi)。斬控交流電子開(kāi)關(guān)又有對(duì)稱(chēng)角調(diào)節(jié)型、PWM脈寬調(diào)節(jié)型和SPWM正弦脈寬調(diào)節(jié)型三種。在電子開(kāi)關(guān)[4]使用斬控開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)時(shí)，為使電子開(kāi)關(guān)可靠工作，可在繞組[3]兩端并聯(lián)過(guò)電壓吸收裝置或并聯(lián)一個(gè)與電子開(kāi)關(guān)[4]互補(bǔ)導(dǎo)通的續(xù)流電子開(kāi)關(guān)。
本發(fā)明的非接觸式調(diào)節(jié)自耦變壓器，可廣泛用于設(shè)計(jì)制造電子調(diào)壓自耦變壓器、節(jié)電器和交流穩(wěn)壓器產(chǎn)品，以及現(xiàn)有接觸式調(diào)壓自耦變壓器所能使用的多種場(chǎng)合。它具有無(wú)觸點(diǎn)、連續(xù)無(wú)級(jí)、調(diào)節(jié)迅速、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、和本低廉等優(yōu)點(diǎn)。具有很大市場(chǎng)開(kāi)發(fā)前景。有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
本發(fā)明的非接觸式調(diào)節(jié)自耦變壓器的主要特征將由附圖和實(shí)施例中得到體現(xiàn)。
<四>


附圖1是本發(fā)明的單相電路圖。附圖2和3是本發(fā)明單相三芯柱結(jié)構(gòu)實(shí)施例。附圖4和5是本發(fā)明單相有磁分路雙芯柱結(jié)構(gòu)實(shí)施例。附圖6和7是本發(fā)明單相有磁分路三芯柱結(jié)構(gòu)實(shí)施例。附圖8和9是本發(fā)明三相六芯柱結(jié)構(gòu)實(shí)施例。
附圖1單相非接觸式調(diào)節(jié)自耦變壓器電路中[15]是變壓器日字鐵芯、[1]是初次級(jí)公共繞組、[2]是升降壓繞組、[3]是交流控制繞組、[4]是交流電子開(kāi)關(guān)、[5]是交流電子開(kāi)關(guān)[4]的控制電路，[16]、[17]和[18]是鐵芯[15]上的芯柱，在芯柱[17]上沒(méi)有線圈時(shí)，它就成為芯柱[16]和芯柱[18]的一條磁分路，繞組[1]繞在芯柱[18]上、[12]和[14]為繞組[1]的兩個(gè)端，[13]是繞組[1]上的一個(gè)中間抽頭，它是用來(lái)調(diào)整輸出高于和低于輸入電壓上下限大小而設(shè)置的，繞組[2]繞在芯柱[16]上，[10]和[11]是繞組[2]的兩個(gè)端。繞組[3]非繞在芯柱[18]上(它可以繞在芯柱[17]上，也可以繞在芯柱[16]上，或者一部分繞在芯柱[17]上，另一部分繞在芯柱[16])，[8]和[9]是繞組[3]的兩個(gè)端。I1、I2和I3是流過(guò)繞組[1]、[2]和[3]中的交流電流。[6]和[7]是交流電子開(kāi)關(guān)[4]的二個(gè)主端。交流電子開(kāi)關(guān)[4]的一個(gè)主端與繞組[3]的一端相連，交流電子開(kāi)關(guān)的另一個(gè)主端和繞組[3]的另一端如何連接決定于繞組[1]與繞組[2]的串聯(lián)方式(順串還是反串)和自耦變壓器輸入端的選擇(繞組[1]和繞組[2]串聯(lián)后的全部繞組做交流輸入端，還是繞組[1]兩端，或其抽頭[13]端與繞組[1]的一端做交流輸入兩端)，它只要滿(mǎn)足流過(guò)繞組[2]的電流I2和流過(guò)繞組[3]的電流I3在繞組[2]的芯柱[16]上所產(chǎn)生的磁通方向相反的條件即可，它是本發(fā)明的最主要技術(shù)特征。附圖1(b)示出繞組[1]和繞組[2]反串連接的單相非接觸式調(diào)節(jié)自耦變壓器電路圖，而附圖1(c)示出繞組[1]和繞組[2]順串連接的單相非接觸式調(diào)節(jié)自耦變壓器電路圖，附圖1(c)與公知抽頭式自耦變壓器連接方式相同，它可在[10]端輸入交流電壓，也可在[11]和[12]連接點(diǎn)，或繞組[1]的抽頭[13]端輸入交流電壓。附圖1(a)是本發(fā)明的單相非接觸式調(diào)節(jié)自耦變壓器的通用電路圖。其中[III]為輸入輸出公共端。在[I]端為交流輸入端時(shí)，[II]或[13]端是交流輸出端。在[I]端為交流輸出端時(shí)，[II]端或[13]端]端是交流輸入端。電子開(kāi)關(guān)[4]的一個(gè)主端[V]與輸入輸出公共端[III]相連接，控制繞組[3]的一端與電子開(kāi)關(guān)[4]的另一主端相連接，控制繞組[3]的另一端可根據(jù)自耦變壓器具體結(jié)構(gòu)和調(diào)節(jié)范圍主要有下面四種連接方式1)[IV]端與[III]端相連接(此種情況相當(dāng)于繞組[3]與電子開(kāi)關(guān)[4]直接相并聯(lián)，此時(shí)控制電流I3為繞組[3]上感應(yīng)電勢(shì)所產(chǎn)生的感生電流)；2)[IV]端與繞[1]抽頭[13]端相連接；3)[IV]端與[II]端相連接。4)[IV]端與[I]端相連接。這幾種連接方式都應(yīng)該保證使繞組[2]中的電流I2與繞組[3]中的電流I3在繞組[2]的芯柱[16]上所產(chǎn)生的磁通相反的原則。
三相非接觸式調(diào)節(jié)自耦變壓器電路圖由三個(gè)單相電路圖組成，即由一個(gè)三相變壓器田字鐵芯[15]、三個(gè)相同的繞組[1]，三個(gè)相同的繞組[2]、三個(gè)相同的繞組[3]和三個(gè)相同的單相交流電子開(kāi)關(guān)或一個(gè)三相交流電子開(kāi)關(guān)[4]及其控制電路[5]組成。
本發(fā)明的單相和三相交流電子開(kāi)關(guān)在采用斬控型電子開(kāi)關(guān)時(shí)，為降低電子開(kāi)關(guān)的耐壓和減少諧波，在電路中都可附加公知的過(guò)電壓吸收裝置或在繞組[3]兩端并聯(lián)有與電子開(kāi)關(guān)[4]相互補(bǔ)導(dǎo)通的續(xù)流電子開(kāi)關(guān)和[4’]Lc諧波吸收網(wǎng)絡(luò)。
<五>具體實(shí)施方式
本發(fā)明非接觸式調(diào)節(jié)自耦變壓器，根據(jù)電子開(kāi)關(guān)[4]的控制電路[5]中是否引入輸出采樣可分調(diào)壓和穩(wěn)壓二種類(lèi)型，它們的主電路和自耦變壓器結(jié)構(gòu)相同。因此本發(fā)明又可稱(chēng)為非接觸式調(diào)壓穩(wěn)壓自耦變壓器。
附圖2是單相非接觸式調(diào)節(jié)自耦變壓器，優(yōu)選結(jié)構(gòu)實(shí)施例之一。[III]為交流輸入輸出公共端，[I]為交流輸入端、[II](或[13])為交流輸出端。繞組[1]、[2]和[3]分別繞在日字鐵芯[15]的芯柱[18]、[17]和[16]上。繞組[1]和[2]反串連成抽頭式自耦變壓器，繞組[3]直接和電子開(kāi)關(guān)[4]相并聯(lián)，調(diào)節(jié)電子開(kāi)關(guān)通斷比例就可實(shí)現(xiàn)輸出電壓在輸入電壓上下一定范圍內(nèi)調(diào)壓。在電子開(kāi)關(guān)控制電路[5]中引入輸出電壓采樣調(diào)節(jié)時(shí)，它就成為穩(wěn)壓輸出的交流穩(wěn)壓器，其工作原理如下通過(guò)繞組[1]和[2]的電流I1和I2在芯柱[17]上產(chǎn)生的磁通方向相同。在芯柱[16]上產(chǎn)生的磁通方向相反(稱(chēng)為反串連接)，因此在繞組[3]上有較高的感應(yīng)電勢(shì)。在輸入電壓最高時(shí)，使電子開(kāi)關(guān)[4]完全關(guān)閉，通斷比為零，輸出電壓是輸入電壓通過(guò)繞組[2]降壓而獲得。在輸入電壓最低時(shí)，使電子開(kāi)關(guān)[4]全導(dǎo)通，通斷比最大，繞組[3]中就有最大的短路感生電流I3、I3和I2在芯柱[16]上所產(chǎn)生的磁通方向相反，I3電流所產(chǎn)生的磁通在繞組[2]上的感應(yīng)電勢(shì)方向與輸入交流電源相同，因此輸出電壓就等于輸入電壓和I3電流在繞組[2]上的感應(yīng)電勢(shì)兩者之和。而使輸出電壓升高，由于I3是可以通過(guò)調(diào)節(jié)電子開(kāi)關(guān)[4]的通斷比來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)的，因此輸出電壓也就可通過(guò)調(diào)節(jié)電子開(kāi)關(guān)通斷比在輸入電壓上下一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。在電子開(kāi)關(guān)[4]的控制電路[5]中引入輸出電壓采樣時(shí)，它就成為輸出電壓不隨輸入電壓變化的交流穩(wěn)壓器。附圖2中的實(shí)施例還可將繞組[1]和[2]順串連接，此時(shí)將繞組[1]的[12]端與繞組[2]的[11]端相連。繞組[2]的[10]為交流輸入端，繞組[2]的抽頭[13]端為交流輸出端，并將繞組[3]繞在繞組[2]的芯柱[16]上，這樣調(diào)節(jié)電子開(kāi)關(guān)的通斷比同樣能使輸出電壓在輸入電壓上下一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，成為順串的一個(gè)實(shí)施例。
附圖3是單相非接觸式調(diào)節(jié)自耦變壓器優(yōu)選結(jié)構(gòu)之二，它是將附圖2中的繞組[3]的感應(yīng)電勢(shì)和交流輸入電源相加來(lái)增加控制電流和輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍。它與附圖2相比，調(diào)壓范圍大。電子開(kāi)關(guān)耐壓要求高，在電子開(kāi)關(guān)采用斬控電子開(kāi)關(guān)時(shí)，最好在繞組[3]二端并聯(lián)一個(gè)互補(bǔ)導(dǎo)通的電子開(kāi)關(guān)。另外繞組[3]的[9]端還可根據(jù)需要由連接在輸入端[I]改為連接在輸出端[II]或繞組[1]的抽頭[13]端。
附圖4是單相非接觸式調(diào)節(jié)自耦變壓器優(yōu)選結(jié)構(gòu)實(shí)施例之三，它是將繞組[2]和[3]繞在同一芯柱[16]上，繞組[1]繞在芯柱[18]上，中間就有一磁分路[17]。它是繞組[1]和[2]反串連接有磁分路的雙芯柱調(diào)節(jié)自耦變壓器，它與附圖3相比，相同的控制電流I3可獲得繞組[2]增大的升壓電壓。因此電子開(kāi)關(guān)電流容量較小。同樣根據(jù)需要還可將繞組[3]與[I]端相連的[8]端改為連接在輸出[II]端或繞組[1]的抽頭[13]端上。如果要將附圖4的[II]端改為交流輸出端，只要將繞組[2]的[11]端與繞組[1]的[12]端相連(即順串)，將繞組[2]的[10]端與[I]端相連即可。
附圖5是單相非接觸式調(diào)節(jié)自耦變壓器優(yōu)選結(jié)構(gòu)實(shí)施例之四，它同附圖4的區(qū)別是繞組[1]和[2]由反串改為順串，繞組[3]的[9]端與輸入[I]端相連接，[8]端與電子開(kāi)關(guān)[4]相連接。同樣附圖5繞組[3]的[9]端可連接在輸出[II]端或繞組[1]的抽頭[13]端上。如果將附圖5的[II]端改為交流輸入端而將[I]端改為交流輸出端，只要將繞組[2]的[10]端與繞組[1]的[12]端相連(即反串)，將繞組[2]的[11]端與[I]端相連即可。
附圖6是非接觸式調(diào)節(jié)自耦變壓器的優(yōu)選結(jié)構(gòu)實(shí)施例之五，它是附圖4的改進(jìn)結(jié)構(gòu)，將附圖4芯柱[16]上的二個(gè)繞組繞在附圖4的日字鐵芯[15]右側(cè)上下兩段磁軛上即成為附圖6的結(jié)構(gòu)，附圖6的電子開(kāi)關(guān)使用反向并聯(lián)的兩個(gè)晶閘營(yíng)。在控制電路中引入輸出采樣，它就成一個(gè)簡(jiǎn)單可靠經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的單相無(wú)觸點(diǎn)交流穩(wěn)壓器。
附圖7是單相非接觸式調(diào)節(jié)自耦變壓器優(yōu)選結(jié)構(gòu)實(shí)施例之六，它是附圖5的改進(jìn)結(jié)構(gòu)，將附圖5芯柱(16)上的二個(gè)繞組繞在附圖5的日字鐵芯[15]右側(cè)上下兩段磁軛上即成為附圖7的結(jié)構(gòu)。附圖7的電子開(kāi)關(guān)[4]使用兩個(gè)二極管和兩個(gè)全控器件組成斬控電子開(kāi)關(guān)[4]，為減低斬控電子開(kāi)關(guān)的耐壓還在繞組[3]兩端并聯(lián)有一個(gè)由兩個(gè)二極管和兩個(gè)全控器件組成的續(xù)流電子開(kāi)關(guān)[4’]，控制電路要使兩個(gè)電子開(kāi)關(guān)互補(bǔ)導(dǎo)通。在控制電路中引入輸出采樣，并加上適當(dāng)LC高頻吸收網(wǎng)絡(luò)，它就成為一種高性能交流電子穩(wěn)壓器。
由附圖6和7可看出，它們是本發(fā)明有磁分路的三芯柱單相非接觸式調(diào)節(jié)自耦變壓器。將附圖6和7繞在芯柱[16]上的繞組[1]分成兩個(gè)，分別繞在其左右兩側(cè)的磁軛上，就可成為本發(fā)明有磁分路的四芯柱單相非接觸式調(diào)節(jié)自耦變壓器。將附圖4和5中的繞組[1]繞在日字鐵芯左側(cè)上段磁軛上，繞組[2]和[3]繞在日字鐵芯右側(cè)上段磁軛上就可發(fā)明三相田字鐵芯六芯柱非接觸式調(diào)節(jié)自耦變壓器。
附圖8是三相非接觸式調(diào)節(jié)自耦變壓器優(yōu)選結(jié)構(gòu)實(shí)施例之一，它主要由一個(gè)三相田字鐵芯[15]、三個(gè)相同的繞組[1]、三個(gè)相同的繞組[2]、三個(gè)相同的繞組[3]和由三個(gè)二極管與三個(gè)晶閘管組成的三相交流電子開(kāi)關(guān)[4]及其觸發(fā)控制電路[5]組成。三相中每一相的繞組[1]和繞組[2]反串連接成抽頭式自耦變壓器。每相繞組[3]的[8]端接輸入[I]端，另一端[9]與該相晶閘管的陰極和二極管的陽(yáng)極相連，三個(gè)晶閘管陽(yáng)極和三個(gè)二極管陰極相連。調(diào)節(jié)晶閘管觸能發(fā)信號(hào)的相位就能調(diào)節(jié)[II]端與公共端[III]之間的輸出電壓。繞組[3]的[8]端除和繞組[2]的[11]端相連之外，還可以與輸出[II]端或繞組[1]抽頭[13]端相連。其交流輸出端也可根據(jù)需要選在繞組[1]的抽頭[13]輸出。附圖8還可以選擇[II]端或[13]端為交流輸入，[I]端為交流輸出。此時(shí)必須將繞組[1]和繞組[2]反串改為順串連接，即[11]與[II]相連，[10]與[I]相連。在三相控制電路中引入輸出采樣，本實(shí)施例就成為交流穩(wěn)壓器，，也可稱(chēng)它為反串田字鐵芯三相交流穩(wěn)壓器。
附圖9是三相非接觸式調(diào)節(jié)自耦變壓器優(yōu)選結(jié)構(gòu)實(shí)施例之二。它和附圖8不同之處是三個(gè)繞組[1]和三個(gè)繞組[2]是順串連接成三相抽頭式自耦變壓器的，三個(gè)控制繞組[3]的連接方向也和附圖8相反，其三相電子開(kāi)關(guān)是三個(gè)晶閘管以三角形方式相連接，這種連接方式可以省去三個(gè)二極營(yíng)。但由于三個(gè)晶閘管的觸發(fā)信號(hào)沒(méi)有公共點(diǎn)會(huì)增加觸發(fā)電路的復(fù)什性，因此各有長(zhǎng)處。附圖8中的三相電子開(kāi)關(guān)和附圖9中的電子開(kāi)關(guān)二者可以互換。附圖9和附圖8一樣可以選擇[II]端或[13]端為交流輸入，[I]端為交流輸出，此時(shí)只要將繞組[1]和繞組[2]由順串連接都改為反串即可。在附圖9的三個(gè)晶閘管的控制電路中引入輸出采樣，本實(shí)施例就成為三相交流穩(wěn)壓器，也可稱(chēng)它為反串田字鐵芯三相交流穩(wěn)壓器。
為了獲得低諧波高性能的田字鐵芯三相交流穩(wěn)壓器，可以將附圖8和9中的三相相控電子開(kāi)關(guān)改為三相斬控電子開(kāi)關(guān)，控制方式采用PWM或SPWM，根據(jù)需要還可增加與斬控電子開(kāi)關(guān)互補(bǔ)導(dǎo)通的續(xù)流電子開(kāi)關(guān)和LC濾波網(wǎng)絡(luò)。
從上述單相和三相非接觸式調(diào)節(jié)自耦變壓器實(shí)施例中就可清楚看出，單相自耦變壓器的鐵芯是非標(biāo)日字鐵芯，三相自耦變壓器鐵芯是六芯柱田鐵芯，使用本發(fā)明設(shè)計(jì)制造的調(diào)壓器和穩(wěn)壓器產(chǎn)品，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性好、成本低、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，是交流穩(wěn)壓器和調(diào)壓器更新?lián)Q代產(chǎn)品，可取代現(xiàn)有大部分機(jī)電調(diào)節(jié)的補(bǔ)償式交流穩(wěn)壓器，磁放大式交流穩(wěn)壓器和抽頭自動(dòng)轉(zhuǎn)換式交流穩(wěn)壓器，具有很大市場(chǎng)開(kāi)發(fā)前景，較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
權(quán)利要求
1.一種非接觸式調(diào)節(jié)自耦變壓器，它主要由多芯柱變壓器鐵芯[15]、初次級(jí)公共繞組[1]、升降壓繞組[2]、交流控制繞組[3]和交流電子開(kāi)關(guān)[4]及其控制電路[5]組成，其特征是鐵芯[15]單相是一個(gè)非標(biāo)單相日字鐵芯、三相是一個(gè)田字鐵芯，繞組[1]和繞組[2]在鐵芯[15]的不同芯柱上，并串接成抽頭式自耦變壓器，繞組[3]非在繞組[1]的芯柱上，繞組[3]與電子開(kāi)關(guān)[4]連接成控制回路，并且使流過(guò)繞組[3]的電流I3與流過(guò)繞組繞組[2]的電流I2在繞組[2]所在的芯柱上產(chǎn)生的磁通方向相反，用調(diào)節(jié)電子開(kāi)關(guān)[4]通斷比加方法調(diào)節(jié)繞組[3]電流、繞組[2]上的感應(yīng)電勢(shì)和自耦變壓器的輸出電壓，控制電路[5]中引入輸出采樣，自耦變壓器就可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式調(diào)節(jié)自耦變壓器，其特征是單相繞組[1]、繞組[2]和繞組[3]分別繞在日字鐵芯[15]的三個(gè)芯柱上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式調(diào)節(jié)自耦變壓器，其特征是單相繞組[1]繞在日字鐵芯[15]的芯柱[18]上，單相繞組[2]和繞組[3]繞在芯柱[16]上，日字鐵芯[15]有一個(gè)鐵柱[17]做磁分路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式調(diào)節(jié)自耦變壓器，其特征是三相田字鐵芯的左側(cè)上中下三個(gè)芯柱[18]上繞有三相繞組[1]、右側(cè)上中下三個(gè)芯柱[16]上繞有三相繞組[2]和三相繞組[3]。
5.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的非接觸式調(diào)節(jié)自耦變壓器，其特征是變壓器是一個(gè)單相三芯柱調(diào)壓穩(wěn)壓自耦變壓器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1和3所述的非接觸式調(diào)節(jié)自耦變壓器。其特征是；變壓器是一個(gè)單相雙芯柱調(diào)壓穩(wěn)壓自耦變壓器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1和4所述的非接觸式調(diào)節(jié)自耦變壓器，其特征是變壓器是一個(gè)三相六芯柱田字鐵芯調(diào)壓穩(wěn)壓自耦變壓器。
全文摘要
本發(fā)明的非接觸式調(diào)節(jié)自耦變壓器屬于調(diào)壓穩(wěn)壓自耦變壓器，涉及用電子開(kāi)關(guān)通斷比來(lái)調(diào)節(jié)抽頭式自耦變壓器輸出電壓使其達(dá)到連續(xù)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)的方法的電路。它由單相或多相變壓器鐵芯[15]。初次級(jí)公共繞組[1]，升降壓繞組[2]，控制繞組[3]和電子開(kāi)關(guān)[4]及其控制電路等組成。其特征是繞組[1]和[2]非在同一芯柱上，并串接成抽頭式自耦變壓器。繞組[3]非在繞組[1]芯柱[18]上，并與電子開(kāi)關(guān)[4]相連成為通斷比控制回路，流過(guò)控制繞組[3]的交流電流與流過(guò)繞組[2]的電流在繞組[2]芯柱[16]上所產(chǎn)生的磁通方向相反。它可廣泛用于單相和三相交流調(diào)壓和穩(wěn)壓產(chǎn)品，應(yīng)用本發(fā)明的無(wú)觸點(diǎn)單相和三相交流穩(wěn)壓器產(chǎn)品，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、無(wú)觸點(diǎn)、成本低、調(diào)節(jié)迅速性能好等優(yōu)點(diǎn)。有很大市場(chǎng)開(kāi)發(fā)前景。
文檔編號(hào)H01F30/02GK1641809SQ20041000087
公開(kāi)日2005年7月20日 申請(qǐng)日期2004年1月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月1日
發(fā)明者龔秋聲 申請(qǐng)人:龔秋聲