专利名称：节电变压器中自动转换升压、衡压及降压的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种装置，它具有自动调节电压的功能，在一种节电装置，比如一个变压器中，即使输入电压上升或下降超过了电压的预定范围，这种装置的输出电压也能在预定范围之内。
在一种常规节电装置中，如图3所示，多个励磁线圈L3、L4、L7和L8联接在多个主线圈L1、L2、L5和L6端头之间，励磁线圈相互串联绕在一个单相芯式铁芯(9)上，主线圈相绕在这个单相芯式铁芯(9)上，其中励磁线圈L3、L4、L7和L8的组合由可控硅(1、2)控制。可控硅与装设在主线圈L1、L5输入端的电压传感器联接，由此，可以防止输入电压不必要的降低。
例如，一个励磁线圈组合电路，在输入电压为100V时能使输出电压降低6V，这个电路在预定输入电压值时自动转换到另一个降压比率为3V的电路，这样，当输入电压下降时，可防止电压不必要的下降，以便尽可能抑制对负载的影响。
但是，在常规节电装置中，为了防止不必要地降低输入电压，输出电压的调节只是通过控制输入电压的下降值，所以，当输入电压值小于负载所要求的最低电压值时，电压会进一步下降，从而影响负载。
为解决前面提到的弊端，如下将要叙述那样，本发明提供一种节电装置，用来将电压自动调节在预定范围内，实现稳定输出，而不管输入电压值的大小。
在一个单相三线制或单相双线制的自耦变压器中，一个带有升压---衡压---降压自动转换装置的节电变压器。其特征在于多组联接到输入端的主线圈相绕在一个单相芯式铁芯上；通过多种联接组合，将相互串联绕在该单相芯式铁芯上的多组励磁线圈联接在主线圈端头之间；多个可控硅联接在所述主线圈端头和所述励磁线圈之间，它们依据联接到输入端的电压传感器测得的电压值进行“接通/断开”切换；通过“接通/断开”切换所述可控硅，使所述主线圈端头和所述励磁线圈之间切断和连接，以便对应输入电压以不停电方式自动将输出电压转换到升压、衡压和降压电路上。
根据本发明的节电装置，一旦电压传感器探测到输入电压上升或下降超出电压值的预定范围，可控硅就接到从电压传感器发送的输出信号，控制上述多组励磁线圈联接的组合，以便调节输入电压值的降压或升压比率，使输出电压能一直在预定范围之内。此外，当输入电压值在预定范围内，电压不需要增加或降低时，输出电压与输入电压数值相等。
当输入电压上升或下降时，改变升压比率或降压比率，输入电压值的差别会产生磁滞效应。因此，当励磁线圈改变联接组合时，由装置造成的错误得以防止，线圈不会过载，从而得到保护。
由于使用零相端，即使R相和T相的输入电压相差很大，也可以防止励磁线圈流过的电流过大而被烧毁。
根据前面所述的本发明，通过降低输出电压，自然地节省了电力。而且，即使输入电压上升或下降超过电压预定范围，也可以便利地将输出电压值自动调节到预定范围内，使得对负载不会产生不良影响。此外，本发明中，输出电压的自动调节是通过简单地改变励磁线圈的联接，因此它有一个优点，就是可以很容易运用到常规装置中。
本发明上述及其它的目的、特征和优点可以从下面参照附图的叙述中看出。
图1是一个根据本发明的带有升压--衡压--降压自动转换装置的节电变压器的简要电路图；图2是一线图，表示按照本发明的带有升压--衡压---降压自动转换装置的节电变压器的输入电压和输出电压变化；以及图3是一个常规节电装置的简要电路图。
下面将参照附图叙述本发明。
图1表示一个根据本发明的节电变压器的简要电路图，其中如图中电路图所示，与输入端R、T分别联接的多个主线圈L1、L2和L5、L6相绕在单相芯式铁芯(9)上，而多组分别串联的励磁线圈L3、L4和L7、L8绕在单相芯式铁芯(9)上，并且通过多种组合联接联在主线圈L2和L6的端头之间。此外，变压器输出端r联接在上述铁芯(9)的主线圈L2和励磁线圈L3之间，另一个输出端t联接在主线圈L6和励磁线圈L7之间，零相的输入端N和输出端n彼此联接。
探测输入电压的电压传感器(未画出)设计在一个底板(未画出)上，其中一端联接到主线圈L1、L5的输入端，另一端联接到分别设在励磁线圈之间的可控硅(1，2，3，4，5，6，7，8)。可控硅通过电压传感器测得的电压值进行“接通/断开”切换，来控制电路中主线圈L1、L2、L5和L6与励磁线圈L3、L4、L7和L8联接组合，实现输出电压的自动调节。
如图1所示，上述可控硅(1，2，3，4，5，6，7，8)分别联接在线圈之间。可控硅(1)联接在主线圈L6和励磁线圈L3之间。可控硅(2)联接在主线圈L2和励磁线圈L7之间。可控硅(3)联接在主线圈L2和励磁线圈L3之间。可控硅(4)联接在主线圈L6和励磁线圈L7之间。可控硅(5)联接在励磁线圈L3和L7之间。可控硅(6)联接在励磁线圈L4和L8之间。可控硅(7)联接在主线圈L2和励磁线圈L4之间。可控硅(8)联接在主线圈L6和励磁线圈L8之间。
例如，如果预定的降压比率或升压比率限定为3％和6％，相对于100V的输入电压，线圈限定为使电压保持在衡压为0％(0V)，降压或升压为3％(3V)或6％(6V)，负载的最低电压值为95V，输入电压和输出电压的变化将参照图2中线图详细说明。
如图2线图所示，输入电压开始下降，电路的联接使输出电压比起始输入电压降低6V。更具体地说，在图1电路图中，通过设在底板上的电压传感器所测得的输出信号，可控硅(3，4，5)切换到“接通”状态，其它可控硅(1，2，6，7，8)切换在“断开”状态。这里，举例说，当输入端R和T分别加上105V电压，通过励磁线圈L3、L7，主线圈L1、L2、L5和L6分别下降3V，产生为12V的总压降。因此，从输出端r和t的每个输出端，输出电压为(105×2-12)/2＝99(V)，意味着输出电压下降(105-99)＝6(V)。如图2线图所示，在输入电压刚达到101V之前，使用这个降压电路，这样当输入电压降低6V，输出电压降到95V以下。
当输入电压达到101V，降压电路转换到将输入电压降低3V的降压电路，自动降低电压比率以防止不必要的压降。这个降压电路的状态是可控硅(3，4，6)“接通”，可控硅(1，2，5，7，8)“断开”。这时，所有励磁线圈L3、L4、L7、L8都联上了，利用励磁线圈L3、L4、L7和L8，主线圈L1、L2、L5和L6的电压分别下降1.5V，总电压下降6V。更具体地说，例如，当输入端R和T所加电压分别为100V，每个输出端r和t的输出电压为(100×2-6)/2＝97(V)，也就是说，电压输出的压降为(100-97)＝3V。图2线图表示在输入电压从101V降到98V之前使用这个降压电路，此时输出电压不会降到95V以下。
当输入电压达到98V，为防止电压不必要降低，电路自动转换为一个衡压电路，这时可控硅(3，4，7，8)切换到“接通”，其它可控硅(1，2，5，6)切换到“断开”。在衡压电路中，电流从主线圈L1、L2流经励磁线圈L3、L4，从主线圈L5、L6流经励磁线圈L7、L8，磁通相互抵消，使电压保持不变。因此，输入电压值和输出电压值相等。如图2线图所示，使用衡压电路是在输入电压从98V降到95V前，这时就象上述降压电路情况一样，输出电压不会降到95V以下。因为输入电压与输出电压等值，输出电压线与输入电压线重合。
当输入电压进一步降到95V，可控硅(1，2，6)自动切换到“接通”，其它可控硅(3，4，5，7，8)自动切换到“断开”，使衡压电路转换到一个相对于输入电压增压为3V的升压电路。在这个升压电路中，通过励磁线圈L3、L4、L7和L8，每个主线圈L1、L2、L5和L6都感应产生1.5V电压，总电压为6V，也就是说，通过升压，输出电压高于输入电压。例如，当输入端R和T分别加上95V电压，输出端r和t分别输出的输出电压为(95×2+6)/2＝98V，通过加上(98-95)＝3(V)的增压，输出电压上升了。如图2线图所示，这个升压电路用于输入电压从95V降到92V之前。因此，例如当输入电压分别为95V和93V时，输出电压分别为98V和96V，结果，电压永远不会低于95V这一负载的最低电压值。
当输入电压变为92V，可控硅(1，2，5)自动切换到“接通”，其它可控硅(3，4，6，7，8)自动切换到“断开”，使这个升压电路转换到一个相对于输入电压增压为6V的升压电路。在这个升压电路中，通过励磁线圈L3和L7，每个主线圈L1、L2、L5、L6感应产生3V电压，总共为12V，也就是说，相对于输入电压，这个输出电压比前面提到的升压电路多增加3V。例如，当输入端R和T所加电压分别为90V，从输出端r和t分别输出的输出电压为(90×2+12)/2＝96(V)，输出电压增加了(96-90)＝6(V)。如图2线图所示，假定输入电压从下限值90V开始上升，这个升压电路用在输入电压从92V降到90V之前以及输入电压从90V升到93V之前。由于此升压电路，即使输入电压为90V，电压输出也能在96V，因此负载上的最低电压值不会低于95V，结果不会对负载产生不良影响。
当输入电压正在上升或下降时，改变励磁线圈，变换升压比率和降压比率，输入电压值会产生磁滞，因此，当输入电压上升时，在输入电压达到93V之前使用产生6V的升压电路。这样，消除了装置造成的错误，降低了每个线圈的负载。也就是说，当输入电压下降，产生3V电压的升压电路在输入电压值为92V时转换到产生6V的升压电路。但是，如果输入电压上升时的电路限定为与输入电压下降时一样，即产生3V的升压电路转换到产生6V的升压电路，装置本身会产生错误，结果线圈过载。
当输入电压进一步上升到93V，通过将可控硅(1，2，6)自动地切换到“接通”，其它的可控硅(3，4，5，7，8)自动切换到“断开”，前面提到的升压电路就转换到产生3V的升压电路。通过从产生6V的升压电路转换成产生3V的升压电路，可防止输入电压不必要地上升，使得输出电压值保持在预定范围之内，防止影响负载。如图2所示，前面提到的升压电路用在输入电压从93V上升到96V之前。
如图2线图所示，当输入电压上升时，在转换到产生3V电压的升压电路之后，输出电压的最小值为96V，因为，如上所述，当输入电压上升和下降时，改变升压比率和降压比率，由于输入电压的差别将产生磁滞，但是因为负载上最低输出电压没有低于95V，所以使用根据本发明的节电变压器不会造成不利影响。
当输入电压上升到96V后，通过可控硅(3，4，7，8)自动切换到“接通”，其它可控硅(1，2，5，6)自动切换到“断开”，前面提到的升压电路转换到衡压电路，这时，输入电压值和输出电压值相等，因此，如图2线图所示，输入电压线与输出电压线重合。这个衡压电路用在输入电压上升到99V之前。
当输入电压进一步上升到99V，通过将可控硅(3，4，6)自动切换到“接通”，其它可控硅(1，2，6，7，8)自动切换到“断开”，前面提到的衡压电路转换到相对于输入电压压降为3V的降压电路，这个降压电路用在输入电压达到102V之前。达到102V以后，可控硅(3，4，5)切换到“接通”，而其它可控硅(1，2，6，7，8)切换到“断开”，使降压电路变换到压降为6V。当输入电压重新开始下降，顺序过程又回到实施例的起始点，使其遵循如图2所示相似的电路。
根据本发明的带有升压---衡压---降压自动转换装置的节电变压器，可根据电压传感器测得的输入电压值，控制位于主线圈端头和励磁线圈之间的可控硅，自动转换电路，使负载的电压高于适当限定的最低电压值，其中上述转换按照不论何时输入电压是上升或下降，都要使输出电压保持在预定电压范围之内。
在该实施例中，预定的升压比率或降压比率对输入电压为100V限定为3％(3V)和6％(6V)，但是，比率可以有选择地调整。此外，虽然负载的最低电压说明为95V，但是负载的最低电压可由装置上的开关(未画出)进行调整，例如，根据本发明的节电变压器，可依据其安装位置，限定为96V或97V。
虽然参考优先实施例，对本发明进行了详细的图示和叙述，但本领域技术人员能懂得，在不偏离本发明的精神和范围内，可以在形式和细节上作出上述和其它更改。
权利要求
1.一种节电变压的方法，用于单相三线制或单相双线制的自耦变压器，包括以下步骤将多组与输入端相联的主线组圈相绕在单相芯式铁芯上；通过多种联接组合，将多组励磁线圈联接在主线圈端头之间，励磁线圈相互串联绕在单相芯式铁芯上；将多个可控硅联接到所述主线圈端头和所述励磁线圈之间，它们依据联接在输入端的电压传感器测得的电压值进行“接通/断开”切换；在不断电下，通过所述可控硅的依次“接通/断开”切换，使所述主线圈端头与所述励磁线圈之间切断和联接，以便把输出电压自动转换到升压、衡压和降压电路上。
2.根据权利要求1的节电变压方法，还包括在输入电压上升和下降时，改变升压比率和降压比率，通过输入电压的差别来产生磁滞的步骤。
3.根据权利要求1或2的节电变压方法，其中所述升压或降压比率约为3％、6％或其它多种分级。
4.一个在单相三线制或单相双线制的自耦变压器中的节电变压器，包括多组主线圈，与输入端相联，相绕在单相芯式铁芯上；多组励磁线圈，相互串联绕在单相芯式铁芯上，并且通过多种联接组合，联接在所述主线圈端头之间；以及多个可控硅，联在所述主线圈端头和所述励磁线圈之间，依据联接输入端的电压传感器测得值进行“接通/断开”切换，这样，通过所述可控硅每个单元的“接通/断开”切换，在所述主线圈端头和所述励磁线圈之间联接或切断一个或多个所述线圈，在不断电下，把输出电压自动转换到升压、衡压和降压电路上。
5.根据权利要求4的节电变压，还包括当输入电压上升和下降时，改变升压比率和降压比率，由输入电压值的差别所产生的磁滞。
6.根据权利要求4或5的节电电压，其中所述的升压或降压比率约为3％、6％或其它多种分级。
全文摘要
在一个单相三线制或单相双线制的自耦变压器中,多个与输入端相联的主线圈相绕在单相芯式铁芯上,而且,通过多种组合联接,多个相互串联绕在该单相芯式铁芯上的励磁线圈联接在主线圈端头之间。此外,联在上述端头和励磁线圈之间的多个可控硅,通过联接到上述输入端的电压传感器测得的数值控制“接通/断开”。因此,根据输入电压的上升和下降,电路自动转换,使输出电压一直在预定范围内,结果不会对负载产生不良影响。
文档编号G05F1/20GK1175121SQ9611123
公开日1998年3月4日 申请日期1996年8月28日 优先权日1996年8月28日
发明者岛津邦男, 岛津智幸 申请人:爱好电机株式会社