专利名称：自耦式三相平衡变压器及智能节电系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及变压器技术领域，尤其是具有两组或两组以上输出分接线的自耦式三相平衡变压器以及以其为基础的智能节电系统。
技术背景在我国传统的三相四线制配电系统中，为了补偿压降，常采用提高供电变压器输 出端电压的措施，从而使靠近供电变压器的线路中存在电压过剩的问题；由于三相负载不 平衡，引起三相电压、电流的不平衡，导致零序电流的增大，这都会使供配电系统中的损耗 增加。而且，现有的三相平衡系统只能够机械地平衡三相电压，当电网三相电压改变或者用 电情况发生改变时，不能够自动地调整以适应上述的改变。
发明内容本实用新型的目的是提供一种自耦式三相平衡变压器及智能节电系统，该变压器 能够有效平衡三相电压，提高用电系统的功率因数；智能节电装置能够智能选择输出，自动 调节过剩电压，减少电力浪费。为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案一种自耦式三相平衡变压器，设 有输入端和输出端，其特征在于由日字形铁芯及绕在铁芯柱上的三相绕组组成，每相绕组 分别由主线圈和耦合线圈串联组成，其中耦合线圈与主线圈绕向相反，且分别在铁芯两个 不同的磁柱上绕制，三相绕组为星形连接。本实用新型还可通过以下方案进一步实现所述的自耦式三相平衡变压器，其中变压器三相绕组包括一次绕组nl、n2、η3, 其中主线圈nl、n 3和耦合线圈η2，二次绕组η5、η6、η7，其中主线圈η5、η7和耦合线圈η6， A相主线圈与C相耦合线圈绕制在铁芯左磁柱上，B相主线圈与A相耦合线圈绕制在铁芯中 磁柱上，C相主线圈和B相耦合线圈绕制在铁芯右磁柱上；分别在A、B、C三相η 3线圈尾端 引出输出分接头，组成三相输出端01 ；变压器三相绕组至少还包括主线圈π4，分别在Α、B、 C三相η4线圈尾端引出输出分接头，组成三相输出端02 ；由此形成具有两种或两种以上输 出变压比的三相平衡变压器。即必要时增加主线圈η8、η9、η10...，分别在A、B、C三相n8、 η9、η10...线圈尾端引出输出分接头，组成三相输出端03、04、05...；由此形成具有三种、 四种、五种...输出变压比的三相平衡变压器。—种带有自耦式三相平衡变压器的多路输出供电线路，所述的自耦式三相平衡变 压器的输入端和输出端，分别通过不同的交流接触器连接至供电线路总输出端，所述的交 流接触器的通断由智能控制系统控制。其中所述的交流接触器至少为三个，其中一个为控制旁路输出的交流接触器，其 余为分别控制各输出端输出的交流接触器。如设置三个时，其分布为一个控制旁路输出 的交流接触器，另外二个为分别控制01、02输出端输出的交流接触器；设置四个时，其分布 为一个控制旁路输出的交流接触器，另外三个为分别控制01、02、03输出端输出的交流接触器；设置五个时，其分布为一个控制旁路输出的交流接触器，另外四个为分别控制01、 02、03、04输出端输出的交流接触器；设置六个时，其分布为一个控制旁路输出的交流接 触器，另外四个为分别控制01、02、03、04、05输出端输出的交流接触器...。一种控制带有自耦式三相平衡变压器的多路输出供电线路的智能控制系统，其 中智能控制系统由可编程逻辑控制器PLC、输出接口电路和交流接触器控制电路组成， PLC根据其存储器存储的程序分析用电情况，选择合理的输出，发出脉冲信号给相应的继电 器，通过继电器常闭开关、常开开关的通断控制交流接触器，来实现电路的接通与断开；从 而通过控制供电线路中的交流接触器的接通与断开，实现智能地选择输出电压。所述的自耦式三相平衡变压器，其中交流接触器为一组继电器所控制，一组继电 器分主继电器和副继电器，其中主继电器负责控制本交流接触器的闭合，副继电器负责控 制其它交流接触器的断开，如交流接触器为三个时，继电器A负责控制交流接触器的闭合， 继电器A'控制交流接触器B、C的断开；继电器B控制交流接触器B的闭合，继电器B'控 制交流接触器A、C的断开；继电器C控制交流接触器C的闭合，继电器C'控制交流接触器 A、B的断开；可编程逻辑控制器PLC向主继电器发出接通指令的同时，延时输出信号给相应 的副继电器，延时断开原来接入电路的输出端。所述的自耦式三相平衡变压器，其中所述的可编程逻辑控制器PLC的结构是输 入接口通过输入寄存器连接CPU (中央处理单元)，CPU再连接输出寄存器，输出寄存器的输 出端各相由通断显示器(可由发光二极管和电阻串联组成)与继电器并联；CPU上连接存 储器和外部设备(如显示器、编程器等)。所述的可编程逻辑控制器PLC还连接传感器，传感器的输出接端连接到可编程逻 辑控制器PLC的输入接口上。本实用新型具有以下有益效果1、三相平衡变压器能够有效平衡三相电压，提高 用电系统的功率因数。2、通过PLC存储的程序控制，智能地控制三相平衡系统，以适应不同 的用电情况。从而实现自动调节过剩电压，减少电力浪费。
图1为本实用新型三相平衡变压器原理示意图。图2为本实用新型与供电线路连 接示意图。图3为本实用新型控制线路示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，并使本实用新型的上述目 的、特征和优点能够更加明显易懂，
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的 说明。如图1所示，三相平衡变压器，由日字形铁芯及绕在铁芯柱上的三相绕组组成，三 相绕组为星形连接，每相绕组分别由主线圈和耦合线圈串联组成，所述耦合线圈与主线圈 绕向相反，且分别在铁芯两个不同的磁柱上绕制，A、B、C三相绕组分别包括主线圈nl、n3、 η4、η5、η7和耦合线圈n2、n6，A相主线圈与C相耦合线圈绕制在铁芯左磁柱上，B相主线圈 与A相耦合线圈绕制在铁芯中磁柱上，C相主线圈和B相耦合线圈绕制在铁芯右磁柱上。这 样，一相的耦合线圈与另一相的主线圈在同一铁芯磁柱上通过磁通耦合，使磁通量趋于平衡，从而使三相电压、电流趋于平衡。分别在A、B、C三相n3线圈尾端引出输出分接头组成 三相输出端01，分别在Α、B、C三相η4线圈尾端引出输出分接头组成三相输出端02 ；由此 形成具有两种输出变压比的三相平衡变压器。在同一铁芯磁柱的不同相线圈产生的磁通互 相叠加，使各铁芯柱内的磁通趋于平衡，从而使输出电压趋于平衡。其供电线路如图2所示，标有KMOO，KMOl，ΚΜ02的开关是交流接触器的主电路触点 开关。KMOO为控制旁路输出的交流接触器，KMOl为控制01输出端输出的交流接触器，ΚΜ02 为控制02输出端输出的交流接触器。其控制线路如图3所示，PLC为可编程逻辑 控制器，其输入接口可以和传感器等相 连，编写不同的程序可使该系统适用于不同的场合。KAOO，KATOO，KAO1，KATO1，KA02，KAT02 均是继电器，标有ΚΑ00，KATOO, KAO1, KATO1, KA02, KAT02的开关是继电器的常开及常闭开 关。标有ΚΜ00，KM01，KM02的是交流接触器，标有ΚΜ00，KM01，KM02的开关是交流接触器的 常开开关。LED是发光二极管，用于指示电路的通断状态。R是电阻，用于保护LED。继电器KAOO用于控制闭合交流接触器KMOO，继电器KAOl用于控制闭合交流接触 器KMO1，继电器KA02用于控制闭合交流接触器KM02 ；继电器KATOO用于控制断开交流接触 器KMO1、KM02，继电器KATO1用于控制断开交流接触器KMOO、KM02，继电器KAT02用于控制 断开交流接触器ΚΜ00、KMOl0当需要改变系统供电输出时，先使要求的输出端接入供电线 路，再延时2秒断开原来接入供电线路的输出端，PLC先向用于控制某一输出电路中交流接 触器闭合的继电器KAO发出脉冲信号，延时2秒再向控制另外两输出电路断开的继电器KAT 发出脉冲信号，这样可有效减弱电压跳变以及避免瞬时供电中断。控制原理通过PLC程序处理，选择出合适的输出，输出信号给相应的继电器电路，通过继电 器控制相应交流接触器，该交流接触器的主电路触点开关接通，PLC延时两秒输出信号给相 应的继电器，用于断开原来接入电路的输出端。比如，程序计算结果为选择01输出端输出，则PLC输出脉冲信号给继电器KAOl所 在的电路，KAOl的常开开关闭合，交流接触器KMOl得电，其常开开关KMOl闭合，使交流接 触器KMOl所在电路实现自锁供电，而主线路中KMOl的触点开关闭合，输出端01接入电路； PLC输出脉冲信号给继电器KAOl所在的电路之后，延时两秒输出脉冲信号给继电器KAT01， KATOl的常闭触点断开，使原来得电的交流接触器KMOO或KM02断电，其常开开关断开，同时 交流接触器的主电路触点开关断开，原来接入电路的输出端断开。这样可有效减弱电压跳 变，并防止供电瞬时中断。图2和图3的电流是各自独立的，安装位置可有很多选择，考虑散热的要求，智能 控制装置安装在三相平衡变压器的上方。本实施例以具有两个输出端的三相平衡变压器为例进行说明的，根据需要，三相 平衡变压器可设置三个或三个以上的输出端，其电路连接部分和智能控制系统部分可相应 增加。以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式
，但本实用新型的保护范围并不局限 于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变 化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权 利要求所界定的保护范围为准。
权利要求一种自耦式三相平衡变压器，设有输入端和输出端，其特征在于由日字形铁芯及绕在铁芯柱上的三相绕组组成，每相绕组分别由主线圈和耦合线圈串联组成，其中耦合线圈与主线圈绕向相反，且分别在铁芯两个不同的磁柱上绕制，三相绕组为星形连接。
2.根据权利要求1所述的自耦式三相平衡变压器，其特征在于变压 器三相绕组包括 一次绕组nl、n2、n3，其中主线圈nl、n3和耦合线圈η2，二次绕组η5、η6、η7，其中主线圈η5、 η7和耦合线圈n6，A相主线圈与C相耦合线圈绕制在铁芯左磁柱上，B相主线圈与A相耦合 线圈绕制在铁芯中磁柱上，C相主线圈和B相耦合线圈绕制在铁芯右磁柱上；分别在A、B、C 三相n3线圈尾端引出输出分接头，组成三相输出端Ol ；变压器三相绕组至少还包括主线圈 π4，分别在Α、B、C三相η4线圈尾端引出输出分接头，组成三相输出端02 ；由此形成具有两 种或两种以上输出变压比的三相平衡变压器。
3.一种带有自耦式三相平衡变压器的多路输出供电线路，其特征在于权利要求2所 述的自耦式三相平衡变压器的输入端和输出端，分别通过不同的交流接触器连接至供电线 路总输出端，所述的交流接触器的通断由智能控制系统控制。
4.根据权利要求3所述的带有自耦式三相平衡变压器的多路输出供电线路，其特征在 于所述的交流接触器至少为三个，其中一个为控制旁路输出的交流接触 器，其余为分别控 制各输出端输出的交流接触器。
5.用于控制权利要求3或4所述的一种多路输出供电线路的智能控制系统，其特征 在于智能控制系统由可编程逻辑控制器PLC、输出接口电路和交流接触器控制电路组成， PLC根据其存储器存储的程序分析用电情况，选择合理的输出，发出脉冲信号给相应的继电 器，通过继电器常闭开关、常开开关的通断控制交流接触器，来实现电路的接通与断开。
6.根据权利要求5所述的多路输出供电线路的智能控制系统，其特征在于交流接触 器为一组继电器所控制，一组继电器分主继电器和副继电器，其中主继电器负责控制本交 流接触器的闭合，副继电器负责控制其它交流接触器的断开，可编程逻辑控制器PLC向主 继电器发出接通指令的同时，延时输出信号给相应的副继电器，延时断开原来接入电路的 输出端。
专利摘要自耦式三相平衡变压器及智能节电系统，涉及变压器技术领域，变压器由日字形铁芯及绕在铁芯柱上的三相绕组组成，每相绕组分别由主线圈和耦合线圈串联组成，其中耦合线圈与主线圈绕向相反，且分别在铁芯两个不同的磁柱上绕制，三相绕组为星形连接，变压器设有两个或两个以上输出端，形成两种或两种以上变压比输出；智能节电系统，由接有上述变压器的供电线路和智能控制系统组成，智能控制系统通过内部的程序处理，智能地改变供电线路的输出，以适应不同的用电情况。本实用新型有益效果是三相平衡变压器能够有效平衡三相电压，提高用电系统的功率因数；通过智能控制系统的程序控制，选择最合理的输出，减少电力浪费提高供电质量。
文档编号H02M5/10GK201741559SQ201020227710
公开日2011年2月9日 申请日期2010年6月18日 优先权日2010年6月18日
发明者刘培帅, 张凯 申请人:张战营