CN103296684B - 电磁调压器 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种电磁调压器，单相调压机构，所述单相调压机构为结构相同的A相调压机构、B相调压机构、C相调压机构中的任意一个，所述单相调压机构包括相互平行排列的第一铁芯和第二铁芯、绕于所述第一铁芯的第一感应绕组、第一高压绕组、第二感应绕组和第二高压绕组、绕于所述第二铁芯的第三感应绕组、第三高压绕组、第四感应绕组和第四高压绕组。采用本发明，具有安全、可靠性高、成本低的特点。

Description

电磁调压器

技术领域

本发明涉及一种电力设备领域，尤其涉及一种用于电网无功补偿、交流电动机软起动的电磁调压器。

背景技术

目前，电网为了提高效率降低无功功率，需要采取无功补偿装置，传统采取电容加电抗器的方式实现，有级投入有级切除，补偿效果差；如果采用本专利外加电容的补偿方式，则可实现电网有功无极调节；

同时，高压交流电动机的降压软起动，一是采用液态软起动，其起动性能受环境温度影响大，不同环境温度起动效果不同，安全可靠性低，维护麻烦。二是采用晶闸管软起动，其安全可靠性受在不同环境温度下晶闸管的均流均压问题影响，稳定性差，且可控硅耐压技术（特别是高压）是个世界性难题，不宜选用。三是传统的磁饱和电抗器，由于原理结构的原因，因为漏磁大，其可控可调性不高，且需要单独提供直流电源，整体投资成本较高。四是自励式固态软起动装置，其抽头直接从高压线圈上抽取，其安全可靠性低，其性能受抽头位置的影响技术，还不算成熟，即本申请人于2010年3月9日提交的一份关于“高压交流电动机固态软起动装置”，申请号为2010201295356，属于第一代自励式电磁调压软起动装置，由于工作电压都在上万伏以上，存在非常大的安全隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种电磁调压器，具有安全、可靠性高、成本低的特点。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种电磁调压器，包括单相调压机构，所述单相调压机构为结构相同的A相调压机构、B相调压机构、C相调压机构中的任意一个，所述单相调压机构包括相互平行排列的第一铁芯和第二铁芯、绕于所述第一铁芯的第一感应绕组、第一高压绕组、第二感应绕组和第二高压绕组、绕于所述第二铁芯的第三感应绕组、第三高压绕组、第四感应绕组和第四高压绕组；

所述第一感应绕组的中部设有第一抽头，末端设有第五抽头；所述第二感应绕组的首段设有第二抽头；所述第三感应绕组的末端设有第三抽头，所述第四感应绕组的中部设有第四抽头，首端设有第六抽头；所述第一抽头与第二抽头之间连接有第一晶闸管，并且所述第一晶闸管的阳极与所述第一抽头连接，所述第一晶闸管的阴极与所述第二抽头连接；所述第三抽头与第四抽头之间连接有第二晶闸管，并且所述第二晶闸管的阴极与所述第三抽头连接，所述第二晶闸管的阳极与所述第四抽头连接；所述第五抽头连接有二极管，所述二极管的正极与所述第五抽头连接，所述二极管的负极与所述第三抽头连接；所述第六抽头与所述第五抽头跨接；所述第二抽头与所述第三抽头跨接；

所述第一高压绕组的首端与第三高压绕组的首端连接并且作为第一公共端；所述第二高压绕组的末端与第四感高压绕组的末端连接并且作为第二公共端；所述第一高压绕组的末端与所述第四高压绕组的首端跨接，所述第二高压绕组的首端与所述第三高压绕组的末端跨接；所述第一感应绕组的首端与第三感应绕组的首端连接；所述第二感应绕组的末端与所述第四感应绕组的末端连接；所述第一感应绕组的末端与所述第四感应绕组的首端跨接；所述第二感应绕组的首端与所述第三感应绕组的末端跨接；

所述第一公共端为A相调压机构的A端、B相调压机构的B端、C相调压机构的C端中的任意一个；所述第二公共端为A相调压机构的X端、B相调压机构的Y端、C相调压机构的Z端中的任意一个。

对于上述技术方案的改进，包括三个单相调压装置，具体为A相调压机构、B相调压机构、C相调压机构。

对于上述技术方案的进一步改进，所述第一铁芯绕有第五绕组，所述第二铁芯绕有第六绕组；所述第五绕组的末端和第六绕组的首端跨接。

对于上述技术方案的进一步改进，所述第一铁芯和第二铁芯位于由上轭、下轭和旁轭组成的框架内。

综上所述，采用本发明所述的电磁调压器的技术方案，通过将励磁控制绕组不与高压绕组在同一个绕组上，而在增加的感应绕组上，同时感应绕组为低压绕组，使得在保证励磁控制绕组的可控性和可调性，并且也降低了励磁绕组的电位及电压，最终保证了励磁控制绕组稳定、可靠地工作，还提高了励磁控制绕组的安全性。所述的电磁调压器的工作原理为：电磁调压器接入已知回路，通过调节接在感应交流绕组抽头上的晶闸管导通角大小，使主回路总磁通量根据设定要求变化，从而调节新型电磁调压器高压绕组的端电压及电感值，从而改变电网感性无功大小或交流电动机的端电压，实现调解电网无功或交流电动机软起动的目的。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

（1）本发明所述的电磁调压器的铁芯和绕组固定不变，其起动参数的调整和控制是靠改变接在感应交流绕组上晶闸管导通角大小来实现的。由于晶闸管接在感应绕组上而不是直接从高压绕组上抽出，与高压隔绝。具有稳定性好、安全可靠性高、容易批量生产成本低、性价比高的特点，参数设定调整灵活方便，可控可调性好，兼容性强（可与任何型号高压开关柜方便对接），自动化程度高，同时体积小，免维护。使用简便，实现了用低压小电流控制调节高压交流绕组的阻抗；

（2）抽头方式简单可靠，制作简单；

（3）耦合紧密，自带磁回路，漏磁少，可控可调性高；

（4）根据现场工况，通过连接在晶闸管***智能控制回路上具有人机对话功能的人机界面设定调整至最佳参数，控制方法简单，操作方便，设备调试维护成本低；

（5）采用通过智能控制器实现闭环控制的高可靠性能触发电路，不受环境变化影响，稳定性高。

附图说明

图1是本发明所述的电磁调压器在实施例1中的结构示意图；

图2是本发明所述的电磁调压器在实施例2中的结构示意图；

图3是本发明所述的电磁调压器在实施例3中的结构示意图；

图4是本发明所述的电磁调压器在实施例5中的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

实施例1：

如图1所示，本发明所述的电磁调压器，包括单相调压机构1，其中所述单相调压机构为结构相同的A相调压机构、B相调压机构、C相调压机构中的任意一个，即本实施例所述的电磁调压器为单相结构，也即是分体式结构，三相不共轭，每相自成回路，单独成柜，单独使用，为最基本的单元。所述单相调压机构1包括相互平行排列的第一铁芯101和第二铁芯102、绕于所述第一铁芯101的第一感应绕组103、第一高压绕组104、第二感应绕组105和第二高压绕组106、绕于所述第二铁芯102一端的第三感应绕组107、第三高压绕组108、第四感应绕组109和第四高压绕组110。相对于现有技术相比，增加了四组感应绕组：第一感应绕组103、第二感应绕组105、第三感应绕组107和第四感应绕组109。

所述第一感应绕组103的中部设有第一抽头111，末端设有第五抽头115；所述第二感应绕组105的首段设有第二抽头112；所述第三感应绕组107的末端设有第三抽头113，所述第四感应绕组109的中部设有第四抽头114，首端设有第六抽头116；所述第一抽头111与第二抽头112之间连接有第一晶闸管117，并且所述第一晶闸管117的阳极与所述第一抽头111连接，所述第一晶闸管117的阴极与所述第二抽头112连接；所述第三抽头113与第四抽头114之间连接有第二晶闸管118，并且所述第二晶闸管118的阴极与所述第三抽头113连接，所述第二晶闸管118的阳极与所述第四抽头114连接；所述第五抽头115连接有二极管119，所述二极管119起到续流的作用，其正极与所述第五抽头115连接，负极与所述第三抽头113连接；所述第六抽头116与所述第五抽头115跨接；所述第二抽头112与所述第三抽头113跨接；所述第一高压绕组104末端与所述第四高压绕组110的首端跨接，所述第二高压绕组106的首端与所述第三高压绕组108的末端跨接；。可以通过调节通过第一抽头111和第二抽头112连接第一晶闸管117以及通过第三抽头113和第四抽头114连接的第二晶闸管118的导通角大小，使得所述电磁调压器接入的电路的主回路的总磁通量根据预设要求而变化，从而调节所述第一高压绕组104、第二高压绕组106、第三高压绕组108和第四高压绕组110的端电压以及电感，最终使得电网感性无功大小或者交流电动机的端电压，也就实现了调节电网无功或者交流电动机软起动的目的。

所述第一高压绕组104的首端与第三高压绕组108的首端连接并且作为第一公共端120；所述第二高压绕组106的末端与第四感高压绕组110的末端连接并且作为第二公共端121；

所述第一高压绕组104的末端与所述第四高压绕组110的首端跨接，所述第二高压绕组106的首端与所述第三高压绕组108的末端跨接；

所述第一感应绕组103的首端与第三感应绕组107的首端连接；所述第二感应绕组105的末端与所述第四感应绕组109的末端连接；所述第一感应绕组103的末端与所述第四感应绕组109的首端跨接；所述第二感应绕组105的首端与所述第三感应绕组107的末端跨接；

所述第一公共端120为A相调压机构的A端、B相调压机构的B端、C相调压机构的C端中的任意一个；所述第二公共端121为A相调压机构的X端、B相调压机构的Y端、C相调压机构的Z端中的任意一个。因此，所述电磁调压器在接入电路中，则只需将第一公共端120和第二公共端121接入即可。

实施例2：

如图2所示，本实施例则是在实施例1的基础上增加了两个绕组，即在所述第一铁芯101绕有第五绕组121，所述第二铁芯102绕有第六绕组122，并且将所述第五绕组121的末端和第六绕组122的首端跨接。所述电磁调压器采用此设计，使得产生的谐波分量由单相的第五绕组121和第六绕组组成的回路连接吸收，起到了良好的滤波效果，并且谐波污染小，低于国家标准。

实施例3：

如图3所示，本实施例则是在实施例1的基础上增加了上轭123、下轭124和旁轭125，所述上轭123、下轭124和旁轭125组成一个封闭的框架126，并且将所述第一铁芯101和第二铁芯102安装于其内，从而是的第一铁芯101和第二铁芯102周围形成磁回路，进而避免了漏磁、起磁屏蔽和提供磁回路的作用。

实施例4：

本实施例则是在实施例1的基础上，将三个单相调压装置1组成一体，形成整体式结构。

当所述电磁调压器接入电网时，需与一组电容器并联组成无功补偿回路，具体可采用如下两种接法：

（1）A相调压机构的公共端A端、B相调压机构的公共端B端、C相调压机构的公共端C端分别对应接入电网的三相电源，A相调压机构的公共端X端、B相调压机构的公共端Y端、C相调压机构的公共端Z端短接；

（2）A相调压机构的公共端A端、B相调压机构的公共端B端、C相调压机构的公共端C端分别对应接入电网三相电源；同时A相调压机构的公共端A端与B相调压机构的公共端Y端相连接，B相调压机构的公共端B端与C相调压机构的公共端Z端相连接，C相调压机构的公共端C端与A相调压机构的公共端X端相连接，即三角形接法。

当所述电磁调压器接入电机软起动回路时，具体可采用如下接法：

A相调压机构的公共端A端和公共端X端、B相调压机构的公共端B端和公共端Y端、C相调压机构的公共端C端和公共端Z端，接入交流电动机的定子回路。

当所述电磁调压器接入交流电动机回路时，具体可采用如下三种接法：

（1）所述电磁调压器串接在交流电动机的首端，A相调压机构的公共端A端、B相调压机构的公共端B端、C相调压机构的公共端C端分别对应接三相高压电源，A相调压机构的公共端X端、B相调压机构的公共端Y端、C相调压机构的公共端Z端对应接入交流电动机；

（2）所述电磁调压器串接在交流电动机的末端，A相调压机构的公共端A端、B相调压机构的公共端B端、C相调压机构的公共端C端分别对应接交流电动机，A相调压机构的公共端X端、B相调压机构的公共端Y端、C相调压机构的公共端Z端）短接在一起。

（3）所述电磁调压器串接在交流电动机的末端，A相调压机构的公共端A端、B相调压机构的公共端B端、C相调压机构的公共端C端分别对应接交流电动机；同时A相调压机构的公共端A端与B相机构的公共端Y端相连接，B相调压机构的公共端B端与C相调压机构的公共端Z端相连接，C相调压机构的公共端C端与A相机构的公共端X端相连接，即采用三角形接法，此种接法则无需第五绕组121和第六绕组122。

通过调整第一晶闸管导117和第二晶闸管11导通角的大小，调整控制绕组第一铁芯101和第二铁芯102的磁状态，使其饱和度受第一晶闸管117和第二晶闸管118导通角控制，从而使第一高压绕组104和第二高压绕组106、第三高压绕组108和第四高压绕组110的感抗受第一晶闸管117和第二晶闸管118的导通角大小的控制。

新型电磁调压器接入工作回路时，对应接入工作回路的三组高压绕组，因受晶闸管导通角导通后直流电流大小的控制，其等效感抗自动无级变化，所述电磁调压器的端电压亦随之变化即可实现电网无功补偿或电动机软起动。通过调整晶闸管导通角的大小，控制绕组铁芯的磁状态，使其饱和度受晶闸管导通角控制，从而使高压交流绕组的感抗受晶闸管到导通角大小的控制。

实施例5：

如图4所示，本实施例与实施例4不同点仅在于：A相调压机构、B相调压机构和C相调压机构三组公上轭123、下轭124和旁轭125，更省材料，从而也就降低了成本。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (4)

1.一种电磁调压器，包括单相调压机构（1），所述单相调压机构（1）为结构相同的A相调压机构、B相调压机构、C相调压机构中的任意一个，其特征在于：

所述单相调压机构（1）包括相互平行排列的第一铁芯（101）和第二铁芯（102）、绕于所述第一铁芯（101）的第一感应绕组（103）、第一高压绕组（104）、第二感应绕组（105）和第二高压绕组（106）、绕于所述第二铁芯（102）的第三感应绕组（107）、第三高压绕组（108）、第四感应绕组（109）和第四高压绕组（110）；

所述第一感应绕组（103）的中部设有第一抽头（111），末端设有第五抽头（115）；所述第二感应绕组（105）的首端设有第二抽头（112）；所述第三感应绕组（107）的末端设有第三抽头（113），所述第四感应绕组（109）的中部设有第四抽头（114），首端设有第六抽头（116）；

所述第一抽头（111）与第二抽头（112）之间连接有第一晶闸管（117），并且所述第一晶闸管（117）的阳极与所述第一抽头（111）连接，所述第一晶闸管（117）的阴极与所述第二抽头（112）连接；

所述第三抽头（113）与第四抽头（114）之间连接有第二晶闸管（118），并且所述第二晶闸管（118）的阴极与所述第三抽头（113）连接，所述第二晶闸管（118）的阳极与所述第四抽头（114）连接；

所述第五抽头（115）连接有二极管（119），所述二极管（119）的正极与所述第五抽头（115）连接，所述二极管（119）的负极与所述第三抽头（113）连接；所述第六抽头（116）与所述第五抽头（115）跨接；所述第二抽头（112）与所述第三抽头（113）跨接；

所述第一高压绕组（104）的首端与第三高压绕组（108）的首端连接并且作为第一公共端（120）；所述第二高压绕组（106）的末端与第四高压绕组（110）的末端连接并且作为第二公共端（121）；

所述第一高压绕组（104）的末端与所述第四高压绕组（110）的首端跨接，所述第二高压绕组（106）的首端与所述第三高压绕组（108）的末端跨接；

所述第一感应绕组（103）的首端与第三感应绕组（107）的首端连接；所述第二感应绕组（105）的末端与所述第四感应绕组（109）的末端连接；所述第一感应绕组（103）的末端与所述第四感应绕组（109）的首端跨接；所述第二感应绕组（105）的首端与所述第三感应绕组（107）的末端跨接；

所述第一公共端（120）为A相调压机构的A端、B相调压机构的B端、C相调压机构的C端中的任意一个；

所述第二公共端（121）为A相调压机构的X端、B相调压机构的Y端、C相调压机构的Z端中的任意一个。

2.根据权利要求1所述的电磁调压器，其特征在于;

包括三个单相调压装置（1），具体为A相调压机构、B相调压机构、C相调压机构。

3.根据权利要求1或2所述的电磁调压器，其特征在于：

所述第一铁芯（101）绕有第五绕组（121），所述第二铁芯（102）绕有第六绕组（122）；

所述第五绕组（121）的末端和第六绕组（122）的首端跨接。

4.根据权利要求1或2所述的电磁调压器，其特征在于：

所述第一铁芯（101）和第二铁芯（102）位于由上轭（123）、下轭（124）和旁轭（125）组成的框架（126）内。