CN110957649A - 一种改善电能质量的电能质量补偿装置 - Google Patents

一种改善电能质量的电能质量补偿装置 Download PDF

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Abstract

本发明适用于电能补偿技术领域，提供了一种改善电能质量的电能质量补偿装置，包括本体组件和用于检测电路中电压和电流的检测组件，所述检测组件包括熔断器、变压器、电流互感器、电压互感器、固定板、单片机、报警器和电容器，所述电流互感器位于所述变压器的下方，所述电压互感器靠近所述电流互感器，所述单片机位于所述固定板的上表面，所述报警器位于所述电流互感器和所述固定板之间；通过设置所述检测装置，使得所述电流互感器和所述电压互感器将电路中的数值先进行测量，并将测量的数值通过电信号传递给所述单片机，所述单片机收到信号的数值低于设定的数值时，导通所述报警器，从而告知操作人员需要补偿电路中的无功功率。

Description

一种改善电能质量的电能质量补偿装置
技术领域
本发明属于电能补偿技术领域，尤其涉及一种改善电能质量的电能质量补偿装置。
背景技术
用于无功补偿和谐波治理的装置如：无源电力滤波器，该设备兼有无功补偿和调压功能，一般要根据谐波源的参数和安装点的电气特性以及用户要求专门设计；静止无功补偿装置(SVC)装置是一种综合治理电压波动和闪变、谐波以及电压不平衡的重要设备。有源电力滤波器(APF)，APF是一种新型的动态抑制谐波和补偿无功的电力电子装置，它能对频率和幅值都发生变化的谐波和无功电流进行补偿，主要应用于低压配电***，而功率因数是治理无功补偿的重要数值；功率因数是电力***的一个重要的技术数据，功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数，功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大，从而降低了设备的利用率，增加了线路供电损失，进一步的使电能质量下降。
现有的补偿装置无法在电路需要的时间段进行补偿，而没有规律的去补偿电路，容易造成电能损坏，影响操作人员使用，另一方面现有的补偿装置，在使用时会散发出大量的热，而这种热不及时排出，会造成线路短路的风险。
发明内容
本发明提供一种改善电能质量的电能质量补偿装置,旨在解决现有的补偿装置无法在电路需要的时间段进行补偿，而没有规律的去补偿电路，容易造成电能损坏，影响操作人员使用，另一方面现有的补偿装置，在使用时会散发出大量的热，而这种热不及时排出，会造成线路短路的风险。
本发明是这样实现的，一种改善电能质量的电能质量补偿装置，包括本体组件和用于检测电路中电压和电流的检测组件，所述本体组件包括箱体和箱门，所述箱门位于所述箱体的前表面，且所述箱门和所述箱体转动连接，所述箱体的一侧设置有散热组件；
所述检测组件包括熔断器、变压器、电流互感器、电压互感器、固定板、单片机、报警器和电容器，所述熔断器位于所述箱体内部，并与所述箱体固定连接，所述变压器位于所述熔断器的一侧，并与所述箱体固定连接，所述电流互感器位于所述变压器的下方，并与所述变压器通过电线电性连接，所述电压互感器靠近所述电流互感器，并与所述变压器通过电线电性连接，所述固定板位于所述箱体内部下表面上，并与所述箱体固定连接，所述单片机位于所述固定板的上表面，所述报警器位于所述电流互感器和所述固定板之间，所述电流互感器、所述电压互感器和所述报警器均通过电线与所述单片机电性连接；
所述电容器位于所述报警器远离所述单片机的一侧，所述电容器的上方设置有无功补偿器，所述无功补偿器位于所述电压互感器远离所述电流互感器的一侧，并与所述箱体固定连接，所述熔断器、所述变压器、所述无功补偿器和所述电容器均通过电线依次电性连接。
优选的，所述散热组件包括伺服电机、第一齿轮、皮带、第二齿轮、转轴、第一扇叶和第二扇叶，所述伺服电机远离所述箱体连接所述单片机的一侧，且所述伺服电机的输出轴贯穿所述箱体，所述第一齿轮位于所述伺服电机的输出轴上，并与所述伺服电机的输出轴固定连接，所述皮带套设在所述第一齿轮上，所述第二齿轮位于所述第一齿轮的上方，且所述第二齿轮和所述第一齿轮通过所述皮带连接；
所述第一扇叶靠近所述第二齿轮，所述转轴的一端贯穿所述箱体、所述第二齿轮，并与所述第一扇叶固定连接，所述第二扇叶远离所述转轴连接所述第一扇叶的一端，并与所述转轴固定连接；
所述箱体连接所述伺服电机的一侧开设有散热孔。
优选的，所述散热组件还包括角接触轴承，所述角接触轴承位于所述转轴和所述箱体的连接处，且所述角接触轴承的外侧壁和所述箱体固定连接，所述角接触轴承的内侧壁和所述转轴固定连接。
优选的，所述散热孔的内侧壁上设置有滤网。
优选的，所述箱体和所述箱门的连接处设置有合页，且所述箱门通过所述合页与所述箱体转动连接。
优选的，所述固定板为防静电尼龙板。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过设置所述检测装置，使得所述电流互感器和所述电压互感器将电路中的数值先进行测量，并将测量的数值通过电信号传递给所述单片机，所述单片机收到信号的数值低于设定的数值时，导通所述报警器，从而告知操作人员需要补偿电路中的无功功率；使得操作人员开启所述无功补偿器和所述电容器，使得在所述无功补偿器和所述电容器的作用下，为电路提供感性负载所消耗的无功功率，从而减少电网电源直接提供感性负荷，使得无功功率的流动大幅度的减少，进一步提升电能的功率因数，增加电能的质量；通过设置所述散热组件，使得所述伺服电机带动两个齿轮转动，从而带动两个扇叶转动，使得在所述第一扇叶的转动下，加快所述箱体内的空气流动，在所述第二扇叶的作用下排出所述箱体内的空气，从而降低所述箱体内的温度。
附图说明
图1为本发明箱体内部结构示意图；
图2为本发明正视图；
图3为本发明箱体上A处放大图；
图4为本发明***框架结构示意图；
图中：1-本体组件、11-箱体、111-散热孔、12-箱门、13-散热组件、131-伺服电机、132-第一齿轮、133-皮带、134-第二齿轮、135-转轴、136-第一扇叶、137-第二扇叶、138-角接触轴承、14-合页、2-检测组件、21-熔断器、22-变压器、23-电流互感器、24-电压互感器、25-固定板、26-单片机、27-报警器、28-电容器、29-无功补偿器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1-4，一种改善电能质量的电能质量补偿装置，包括本体组件1和用于检测电路中电压和电流的检测组件2，本体组件1包括箱体11和箱门12，箱门12位于箱体11的前表面，且箱门12和箱体11转动连接，箱体11的一侧设置有散热组件13；
检测组件2包括熔断器21、变压器22、电流互感器23、电压互感器24、固定板25、单片机26、报警器27和电容器28，熔断器21位于箱体11内部，并与箱体11固定连接，变压器22位于熔断器21的一侧，并与箱体11固定连接，电流互感器23位于变压器22的下方，并与变压器22通过电线电性连接，电压互感器24靠近电流互感器23，并与变压器22通过电线电性连接，固定板25位于箱体11内部下表面上，并与箱体11固定连接，单片机26位于固定板25的上表面，报警器27位于电流互感器23和固定板25之间，电流互感器23、电压互感器24和报警器27均通过电线与单片机26电性连接；
电容器28位于报警器27远离单片机26的一侧，电容器28的上方设置有无功补偿器29，无功补偿器29位于电压互感器24远离电流互感器23的一侧，并与箱体11固定连接，熔断器21、变压器22、无功补偿器29和电容器28均通过电线依次电性连接。
在本实施方式中，第二扇叶137的径向长度大于第一扇叶136的径向长度，使得第二齿轮134转动时，第二扇叶137转动时产生的负压高于第一扇叶136转动时产生的负压，使得箱体11内的空气不断从散热孔111流出；伺服电机131的型号为DMK24-DEC2430，熔断器21的型号为RT29，变压器22的型号为ZN35150BA，电流互感器23的型号为MSQ-30，电压互感器24的型号为LMK-0.66，单片机26的型号为AT89S52，报警器27的型号为TBD-3T，无功补偿器29的型号为DELIXI；
通过设置散热组件13，当伺服电机131内部通电后，伺服电机131的输出轴转动，带动第一齿轮132转动，使得在皮带133的作用下，带动第二齿轮134和转轴135转动，从而带动第一扇叶136和第二扇叶137转动，由于第一扇叶136的径向长度短于第二扇叶137的长度，使得第一扇叶136转动时产生的压力小于第二扇叶137产生的压力，从而第一扇叶136的转动起到为箱体11内部的空气加速，第二扇叶137的转动，使得箱体11内的空气通过散热孔111不断的排出，从而使得箱体11内形成负压，当伺服电机131停止运动时，外界的空气进入到箱体11内部，从而不断重复使用，达到不断换气的作用；
通过设置熔断器21，由于熔断器21是由金属导体作为熔体串接于电路中，当过载或短路电流通过熔体时，金属导体自身发热而熔断，从而达到分断电路的目的；通过设置变压器22，由于变压器22是由初级线圈、次级线圈和铁芯构成，其中铁芯设置有两个，初级线圈和次级线圈分别绕在两个铁芯上，当变压器22中的一个线圈通电后，铁芯中便产生交变磁通，使得在交变磁通的作用下，另一个线圈产生高电压低电流，从而在变压器22的作用下，大幅度的减少电能在输送过程中的损失，使得电能的输送距离达到更远；
通过设置电流互感器23，由于电流互感器23和变压器22的内部相差不大，唯一的区别在与一次线圈匝数很少，二次线圈匝数较多，使得一次线圈串联到电流线路中，二次线圈串接到测量仪表中，并且二次线圈的回路始终闭合，从而使得阻抗很小，使得大电流进过一次线圈时，通过二测线圈的作用转化为数值较小的二次电流，从而该二次电流为额定电流；
通过设置电压互感器24，由于电压互感器24由一次绕组和二次绕组以及铁芯组成，使得两个绕组都装在铁芯上，并且两个绕组之间以及绕组与铁心之间都有绝缘，使两个绕组之间以及绕组与铁心之间都有电气隔离，使得电压互感器在运行时，一次绕组并联接在线路上，二次绕组并联接仪表上，从而通过电压互感器24的作用下，测得电路中的额定电压；
通过设置单片机26，由于单片机26是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU，使得单片机26为一个微型电脑，将功率因数＝有功功率/视为功率，以及视为功率＝额定电流×额定电压，输入到单片机26中，其中有功功率是设备上必标的数值，使得有功功率为定值，从而通过电流互感器23以及电压互感器24将测定的电流和电压传递到单片机26中，单片机26通过计算得到功率因数数值，接着在于设定的功率因数数值进行对比，若小于设定的值则导通报警器27，告知操作人员需要补充电路中的无功功率；
通过设置电容器28和无功补偿器29，使得无功补偿器29与电容器28配合，为电路提供感性负载所消耗的无功功率，减少电网电源直接提供感性负荷，从而减少了无功功率在电网中的流动，因此可以降低变压器因输送无功功率而造成的电能损耗，从而增加了电能质量。
在本实施方式中，将电路接通到本装置上，并设定单片机26的数值，使得电流在变压器22的作用下，转化为高压低电流，使得电能输送距离更远，接着通过电流互感器23和电压互感器24收集电路中的电流和电压，并转化为电信号传递给单片机26，使得单片机26根据公式计算得到功率因数，并与设定的数值进行对比，若低于该数值，导通报警器27，使得通过报警器27告知操作人员需要补充无功功率，此时操作人员开启无功补偿器29和电容器27，使得无功补偿器29与电容器28相互配合，为电路提供感性负载所消耗的无功功率，减少电网电源直接提供感性负荷，从而减少了无功功率在电网中的流动，降低了电能损耗，从而增加了电能质量；
当箱体11内的温度过高时，开启伺服电机131，使得第一齿轮132和皮带133转动，带动第二齿轮134和转轴135转动，从而带动第一扇叶136和第二扇叶137转动，由于第一扇叶136的径向长度短于第二扇叶137的长度，使得第一扇叶136转动时产生的压力小于第二扇叶137产生的压力，从而第一扇叶136的转动为箱体11内部的空气加速，第二扇叶137的转动，使得箱体11内的空气通过散热孔111不断的排出，从而使得箱体11内形成负压，当伺服电机131停止运动时，外界的空气进入到箱体11内部，从而不断重复使用，达到不断换气降温的作用。
进一步的，散热组件13包括伺服电机131、第一齿轮132、皮带133、第二齿轮134、转轴135、第一扇叶136和第二扇叶137，伺服电机131远离箱体11连接单片机26的一侧，且伺服电机131的输出轴贯穿箱体11，第一齿轮132位于伺服电机131的输出轴上，并与伺服电机131的输出轴固定连接，皮带133套设在第一齿轮132上，第二齿轮134位于第一齿轮132的上方，且第二齿轮134和第一齿轮132通过皮带133连接；
第一扇叶136靠近第二齿轮134，转轴135的一端贯穿箱体11、第二齿轮134，并与第一扇叶136固定连接，第二扇叶137远离转轴135连接第一扇叶136的一端，并与转轴135固定连接；
箱体11连接伺服电机131的一侧开设有散热孔111。
在本实施方式中，通过设置散热组件13，当伺服电机131内部通电后，伺服电机131的输出轴转动，带动第一齿轮132转动，使得在皮带133的作用下，带动第二齿轮134和转轴135转动，从而带动第一扇叶136和第二扇叶137转动，由于第一扇叶136的径向长度短于第二扇叶137的长度，使得第一扇叶136转动时产生的压力小于第二扇叶137产生的压力，从而第一扇叶136的转动起到为箱体11内部的空气加速，第二扇叶137的转动，使得箱体11内的空气通过散热孔111不断的排出，从而使得箱体11内形成负压，当伺服电机131停止运动时，外界的空气进入到箱体11内部，从而不断重复使用，达到不断换气降温的作用。
进一步的，散热组件13还包括角接触轴承138，角接触轴承138位于转轴135和箱体11的连接处，且角接触轴承138的外侧壁和箱体11固定连接，角接触轴承138的内侧壁和转轴135固定连接。
在本实施方式中，由于角接触轴承138能承受较大单向轴向负荷，使得角接触轴承138的接触角越大，承受负荷能力越大，从而在角接触轴承138的作用下，稳定转轴135的转动，从而保证了第一扇叶136和第二扇叶137转动的精度，防止第一扇叶136和第二扇叶137转动时产生偏移，影响箱体11的换气。
进一步的，散热孔111的内侧壁上设置有滤网。
在本实施方式中，通过在散热孔111的内侧壁上设置有滤网，使得通过滤网的作用下，格挡外界的灰尘以及异物进入到箱体11中，保证箱体11内的干净度。
进一步的，箱体11和箱门12的连接处设置有合页14，且箱门12通过合页14与箱体11转动连接。
在本实施方式中，通过设置合页14，使得在合同14的作用下，箱门12能在箱体11上转动，从而方便操作人员打开箱门12，将装置放入到箱体11中。
进一步的，固定板25为防静电尼龙板。
在本实施方式中，由于防静电尼龙板是一种以尼龙为基料的产品，使得防静电尼龙板具有机械强度高、耐老化性好、导电性能强，有效的防止带电性能的产生，从而大幅度的减少箱体11内的静电产生。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种改善电能质量的电能质量补偿装置，包括本体组件(1)和用于检测电路中电压和电流的检测组件(2)，其特征在于：所述本体组件(1)包括箱体(11)和箱门(12)，所述箱门(12)位于所述箱体(11)的前表面，且所述箱门(12)和所述箱体(11)转动连接，所述箱体(11)的一侧设置有散热组件(13)；
所述检测组件(2)包括熔断器(21)、变压器(22)、电流互感器(23)、电压互感器(24)、固定板(25)、单片机(26)、报警器(27)和电容器(28)，所述熔断器(21)位于所述箱体(11)内部，并与所述箱体(11)固定连接，所述变压器(22)位于所述熔断器(21)的一侧，并与所述箱体(11)固定连接，所述电流互感器(23)位于所述变压器(22)的下方，并与所述变压器(22)通过电线电性连接，所述电压互感器(24)靠近所述电流互感器(23)，并与所述变压器(22)通过电线电性连接，所述固定板(25)位于所述箱体(11)内部下表面上，并与所述箱体(11)固定连接，所述单片机(26)位于所述固定板(25)的上表面，所述报警器(27)位于所述电流互感器(23)和所述固定板(25)之间，所述电流互感器(23)、所述电压互感器(24)和所述报警器(27)均通过电线与所述单片机(26)电性连接；
所述电容器(28)位于所述报警器(27)远离所述单片机(26)的一侧，所述电容器(28)的上方设置有无功补偿器(29)，所述无功补偿器(29)位于所述电压互感器(24)远离所述电流互感器(23)的一侧，并与所述箱体(11)固定连接，所述熔断器(21)、所述变压器(22)、所述无功补偿器(29)和所述电容器(28)均通过电线依次电性连接。
2.如权利要求1所述的一种改善电能质量的电能质量补偿装置，其特征在于：所述散热组件(13)包括伺服电机(131)、第一齿轮(132)、皮带(133)、第二齿轮(134)、转轴(135)、第一扇叶(136)和第二扇叶(137)，所述伺服电机(131)远离所述箱体(11)连接所述单片机(26)的一侧，且所述伺服电机(131)的输出轴贯穿所述箱体(11)，所述第一齿轮(132)位于所述伺服电机(131)的输出轴上，并与所述伺服电机(131)的输出轴固定连接，所述皮带(133)套设在所述第一齿轮(132)上，所述第二齿轮(134)位于所述第一齿轮(132)的上方，且所述第二齿轮(134)和所述第一齿轮(132)通过所述皮带(133)连接。
3.如权利要求2所述的一种改善电能质量的电能质量补偿装置，其特征在于：所述第一扇叶(136)靠近所述第二齿轮(134)，所述转轴(135)的一端贯穿所述箱体(11)、所述第二齿轮(134)，并与所述第一扇叶(136)固定连接，所述第二扇叶(137)远离所述转轴(135)连接所述第一扇叶(136)的一端，并与所述转轴(135)固定连接；
所述箱体(11)连接所述伺服电机(131)的一侧开设有散热孔(111)。
4.如权利要求3所述的一种改善电能质量的电能质量补偿装置，其特征在于：所述散热组件(13)还包括角接触轴承(138)，所述角接触轴承(138)位于所述转轴(135)和所述箱体(11)的连接处，且所述角接触轴承(138)的外侧壁和所述箱体(11)固定连接，所述角接触轴承(138)的内侧壁和所述转轴(135)固定连接。
5.如权利要求4所述的一种改善电能质量的电能质量补偿装置，其特征在于：所述散热孔(111)的内侧壁上设置有滤网。
6.如权利要求1所述的一种改善电能质量的电能质量补偿装置，其特征在于：所述箱体(11)和所述箱门(12)的连接处设置有合页(14)，且所述箱门(12)通过所述合页(14)与所述箱体(11)转动连接。
7.如权利要求1所述的一种改善电能质量的电能质量补偿装置，其特征在于：所述固定板(25)为防静电尼龙板。
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