CN200962523Y

CN200962523Y - 低压动态节电器

Info

Publication number: CN200962523Y
Application number: CN 200620059613
Authority: CN
Inventors: 梁忠民
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-05-25
Filing date: 2006-05-25
Publication date: 2007-10-17
Anticipated expiration: 2016-05-25

Abstract

本实用新型采用一种多抽头自耦变压器在内的特殊的固态调压器平滑地调整负载的电源电压，具有抑制供电线路的杂波干扰，清洁电网及其周边的空间环境，降低机械噪音；自动提供无功补偿，提高电线路的功率因数；稳定线路电压，减少电源的三相不平衡度，减轻供电线路的负荷水平；自身容量大，损耗小，节约电能，延长负载的平均寿命，保护供电线路及其设备的安全运行，提高电能效率的特点。适合于有必要实施节电、环保改造的存在较大静态和动态浪费空间的电机、照明灯具等交流负载和过剩电压较高的供电电网。

Description

低压动态节电器

技术领域

本实用新型涉及一种低压动态节电器，是一种针对存在着动态和静态浪费空间的包括电动机在内的低压电器的电能节省装置。尤其是能够根据使用单相或者三相交流正弦波电源供电的负载的现场工况要求，及时迅速地提供避免浪费的电源电压进行节电，不会污染供电***内、外部环境的节电技术。

背景技术

对于存在动态浪费空间的电机类负载的节电措施是用变频、转子能量反馈和相控等变流技术，对负载的供电电源进行节电改造。但此类节电产品在应用时存在高频电磁辐射污染、负载异常发热、机械噪声大、使用寿命缩短现象，由半导体元件构成的主回路还存在着安全隐患。用于照明灯的单灯节电器属于电子镇流器技术，灯光中含有损害人体健康的高频大剂量电磁辐射，对供电环境也有高频污染。在遭遇雷击、高温、严寒、及强大电磁干扰时，还存在极易损坏的安全隐患。对于存在过剩电压或长期轻载的稳定浪费空间的负载，相对安全、环保的节电措施是采用有固定抽头的自耦变压器，通过换挡改变负载电压的方式进行节电改造。但此种方式在使用过程中存在着换挡时负载的电源电压突变幅度较大，容易造成照明灯熄灭和线路跳闸的现象，在节电状态和旁路状态相互切换时也容易使用户的电气设备受到冲击而损坏。

发明内容

为了克服上述技术的不足，本实用新型提出一种低压动态节电器，其特征在于它是一种适合于存在着动态和静态浪费空间的包括电动机在内的低压电器的电能节省装置。无论是处于单相或者是三相电源***中，它都是利用一个能够实现无触点平滑连续调压技术的固态调压器TY(1)作为核心部件，适时跟踪负载用能的变化情况，在不影响负载的用电效果和不改变负载电源的频率、波形的前提下，平滑迅速地调整负载的电源电压，直接实现对负载有功功率的调整效果，排除动态和静态浪费空间，达到节电、环保的目的。本实用新型还包括能够在不停电状态下及时投入或者撤出固态调压器TY(1)的电流线圈的旁路单元PL(2)和跟据负载M的电流I₀、电压U₀或者其他物理量传感器CG经变送器所传递的信号的大小，调整负载M的电能需求量，提供合适的供电电压U₀的智能控制器KZ(3)，具有很好的节电、环保效果。

本实用新型采用一种多抽头自耦变压器在内的特殊的固态调压器，它能够平滑连续地调整负载的电源电压，具有抑制供电线路的杂波干扰，清洁电网及其周边的空间环境，降低机械噪音；自动提供无功补偿，提高电线路的功率因数；稳定线路电压，减少电源的三相不平衡度，减轻供电线路的负荷水平；自身容量大，损耗小，节约电能，延长负载的平均寿命，保护供电线路及其设备的安全运行，提高电能效率的特点。适合于有必要实施节电、环保改造的存在较大静态和动态浪费空间的电机、照明灯具等交流负载和过剩电压较高的供电电网。

如附图1所示，本实用新型无论是在单相或者三相低压电源***中，电源电压U_i通过主回路电源开关K的输出端分别接有两个互相并联的支路，连接到负载M的电源输入端上。一路是通过旁路单元PL(2)并穿过旁路电流互感器CT_P连接到负载M上；另一路是通过固态调压器TY(1)并穿过省电电流互感器CT_S连接到负载M上。旁路电流互感器CT_P和省电电流互感器CT_P以及其他物理量传感器CG经变送器所传递的信号都直接与智能控制器KZ(3)相互连接；固态调压器TY(1)通过数据传输通道D₁～D_n与智能控制器KZ(3)相互连接；输入电压U_i在通过电源开关K之后与输出电压U₀都直接接入智能控制器KZ(3)的取样电压输入端；预补偿电容器组C直接跨接在电源开关K之后的电源端上。

智能控制器KZ(3)是一整套带有人工智能操作显示面板和通用的电子智能单元的控制装置。智能控制器KZ(3)自身带有标准的I/O接口设置，具有能够根据现场工况设置控制方式、控制逻辑、***自检、自动学习、控制和编程等功能；操作面板上设有编程输入键盘，状态指示灯、参数计量显示板、手动控制键钮等。

本实用新型是通过以下的技术方案实现的。

下面以浪费空间为动态形式出现的电机负载为例加以说明。如附图3和附图4所示的两种不同的接线方法，其节电效果完全相同。交流电源U_i通过减去一个来自于电源电压U_i本身的，未改变其波形形状和频率的控制电压ΔU，它是一个由智能控制器KZ根据电流互感器CT_S所传递的输出电流i₀的取样信号的大小所决定的电压值U₀＝U_i-ΔU，将U₀施加在负载M上，当负载电流I₀突然加大时，智能控制器KZ将会立即跟随减小控制电压ΔU，以使负载及时得到所需要的更大的电源电压U₀＝U_i-ΔU。，电容器C可以补偿因I₀的加大和负载端电压U₀的提高带来的线路所需的容性电流。相反，当负载较轻的时候，智能控制器KZ则会根据电流I₀的稳定度不断地尝试逐渐减少供给动态负载的电源电压U₀，直到I₀的平均有效值趋近于相对稳定的动态平衡，即主动限制轻载时负载的输入功率，令其刚好能够维持预先设定的电流值为度；在负载处于三相电源之下，如附图3和附图4所示的固态调压器选用的是如附图2所示的三相自耦变压器与SSR固态继电器阵列组成的三相固态调压器。本实用新型所采用的三相固态调压器具有抑制来自于电源端三相不平衡、高次谐波、尖峰电压、浪涌电流的作用和瞬时提高线路功率因数的作用。当负载的浪费空间的形式属于静态的时候，则需要预先按照一定的逻辑关系在智能控制器KZ中设定适合于负载工作需要的程序，固定一定的取样参数，使智能控制器KZ适时跟踪线路或者负载的工作状态，在不影响负载正常工作的前提下，调整本节电设备的输出电压值以达到最大限度地节约电能和环境保护的目的。

低压动态节电器，其特征在于它所用的固态调压器TY(1)如附图2中的图2-a所示，是一个由多抽头的自耦变压器变压器与固态继电器SSR元件阵列一起组成，智能控制器KZ(3)通过D₀～D_n的数据端口，改变固态继电器SSR1～SSRn所组成的如附图2中的图2-b所示的阵列中应当接通或者关闭的单个元件，使ΔU从1％U_i～n％U_i在几个到几百个毫秒或者更长的时间里以电源电压有效值的百分之一或更小的单位量级持续、平滑地连续调控变化，达到调整ΔU和U₀从而调整负载上所获得的有功功率的目的。

附图说明

附图1是本实用新型的原理方框示意图，说明了本实用新型的组成结构和原理。

附图2为根据本实用新型固态调压器的结构所作出的具体的电气原理图。其中图2-a是在三相电源***中所使用的三相固态调压器的原理示意图。图2-b是由三相固态继电器SSR元件所组成的SSR阵列的原理示意图。图2-b中的GND端子代表来自于智能控制器KZ(3)的数据端口的公共地线端子。

附图3为本实用新型在单相或者三相交流电源***中的电气接线示意图。图中所标注的L和N端子分别代表电源的相线和零线端子。

附图4为本实用新型中的固态调压器TY在***中的另一种接法示意图。图中所标注的L和N端子分别代表电源的相线和零线端子。

具体实施方式

实施例一：如附图3所示，本实用新型的特征在于，在单相或三相电机M上应用时，由软启动器RQ、省电电流互感器CT_S、旁路电流互感器CT_P、普通接触器J₁、J₂的触点等元件组成旁路单元PL(2)和由单相自耦变压器、固态继电器SSR元件阵列组成的固态调压器TY(1)直接并联并且连接到负载电机M上，其他物理量传感器CG、普通接触器J₁、J₂的触点控制线圈的控制线、电源电压的输入U_i、输出U₀取样信号与智能控制器KZ(3)直接相连；固态调压器TY(1)与智能控制器KZ(3)通过数据端口D₁～D_i直接相连。当电源开关K接通时，***处于旁路状态，电源通过软启动器RQ直接启动电机M。此后，***通过自动测试程序决定是否对电机M的电源电压加以限制，自动完成节电功能。在必要时***可以通过智能控制器KZ控制接触器J₁、J₂的触点，在不停电的情况下撤出或者投入固态调压器TY(1)的电流线圈。

实施例二：如附图2所示，本实用新型的特征在于，用于存在静态的浪费空间的路灯或酒店照明负载以及负载率很小的恒功率电机M时，除了出现严重欠压和过流的情况以外，无需使控制器KZ主动跟踪负载电流或其他物理量传感器信号，可以令智能控制器KZ以非常缓慢的速度调整输出电压，并且设置在每个运行周期中以较少的调整次数和稳定的电压或者电流参数，使用电负载在不被用户察觉的情况下最大限度地节约电能。

本实用新型的提出，对于缓冲目前资源逐渐紧俏、用电环境逐渐恶化的实际问题，提供了一套可供选择的技术方案。

Claims

1、一种低压动态节电器，包括负载连接端，其特征在于，所述的负载连接端串联有固态调压器。

2、根据权利要求1所述的低压动态节电器，其特征在于，所述的固态调压器并联有旁路单元。

3、根据权利要求1或2所述的低压动态节电器，其特征在于，还包括智能控制器，所述智能控制器设有多个数据端口，并通过多个数据端口与固态调压器电连接。

4、根据权利要求3所述的低压动态节电器，其特征在于，所述的固态调压器包括自耦变压器和固态继电器元件阵列，所述自耦变压器包括多个抽头，并通过多个抽头与固态继电器元件阵列电连接，所述固态继电器元件阵列包括多个固态继电器元件，每个固态继电器元件分别与智能控制器的一个数据端口电连接。

5、根据权利要求3所述的低压动态节电器，其特征在于，所述的旁路单元串联有软启动器和第一接触器，所述固态调压器串联有第二接触器，所述第一接触器和第二接触器的触点控制线圈分别与所述智能控制器电连接。6、根据权利要求3所述的低压动态节电器，其特征在于，所述的旁路单元连接有旁路电流互感器，所述固态调压器连接有省电电流互感器，所述旁路电流互感器和省电电流互感器分别与所述智能控制器电连接。

7、根据权利要求3所述的低压动态节电器，其特征在于，所述的负载连接端连接有电压采样单元和/或电流采样单元和/或物理量传感器，所述电压采样单元、电流采样单元、物理量传感器分别与所述智能控制器电连接。