CN2625947Y - 智能调压节电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种“智能调压节电器”，属于电子技术与机电一体化技术领域。其特征是调压器的转轴上安装了智能驱动器，所述驱动器包括一只电动机和控制器。所述调压器的电压输出反馈给控制器，控制器利用比较器或单片机使调压器的电压输出以一定的精度稳定在用户设定的电压输出值上，而用户可以方便地使用调压旋钮或单片机编程器给定所述电压输出值。该控制器还可以利用时控器或单片机时间控制来实现不同的时间使调压器有不同的电压输出。这种调压节电器可以实现连续的电压调节，从而可以使电压输出不受输入电压变化和输出负载变化的影响，不仅能达到最佳的调压节电的目的，而且能使要节电的用电器保持正常工作。

Description

智能调压节电器

技术领域  本发明涉及一种智能调压节电器，属于电子技术与机电一体化技术领域。

背景技术  目前国内外有多种调压节电器，即在给照明、家电、设备提供交流电源时，先用调压器降压，不同的用电器节电时需要的降压幅度不尽相同，因而调压器需要进行不同的控制。国内外的调压节电器大都是在调压器次极上采用多抽头，切换不同的抽头可以获得不同的输出电压，例如专利ZL01221024.2文献中所描述的那样。多抽头方法有结构简单、容易用接触器控制的优点，但是当输出电压需要不断电变化时，输出电压将出现台阶式的跳跃现象。无连续调压能力。不仅如此，当输入电压变化或者负载变化时，输出电压也将变化，表现为输出电压不稳定，不利于节能和用电器正常运行。有一种可控硅调压技术，可以实现连续调压和稳定电压输出，但是可控硅调压将产生严重的谐波污染，用户不愿意使用。

发明内容  为了解决上述问题，本发明提出了一种新的智能调压节电器，包括线圈、铁心、机壳、电压输入与电压输出端子、碳刷，其特征是所述机壳上安装了智能驱动器。所述智能驱动器包含有电动机和与之相连的控制器。所述智能驱动器的电动机直接安装在所述机壳上或者通过变速装置安装在所述机壳上。所述控制器的反馈端子与所述电压输出端子连接。所述控制器的时控端子与时控器的输出端子连接。所述控制器的反馈端子通过整流桥和采样电阻与电压比较器连接。所述控制器的调压端子接有调压旋钮。所述控制器可以是单片机控制器。所述控制器接有用户编程面板和显示屏。

很显然，这种电动机驱动器的调压器可以象人手旋转所述转轴那样使调压器的输出电压连续变化，不可能出现上述多抽头方法的输出电压台阶式的跳跃现象。此外，当用户使用所述调压旋钮或用户编程面板给定一种电压输出值时，利用所述电压输出端子的反馈和所述电压比较器或单片机来控制所述电动机正向或反向旋钮来改变输出电压，直到输出电压与用户给定的电压输出值在一定的精度下相等为止。当输入电压改变或者负载变化时，输出电压将改变。但是，只要输出电压与所述给定电压有差别，所述比较器或单片机就要控制所述电动机驱动所述调压器的转轴旋钮，通过改变所述碳刷的位置来消除这一差别，从而可以保证输出电压的稳定。显然，这是一种智能调压。因为没有可控硅斩波问题，所以没有电网的谐波污染问题。由于调压器的滤波作用，还可以提高配电系统的功率因数。

当发明产品用于照明节电时，存在一个时控问题。例如，路灯在前半夜要求比后半夜亮因而前半夜输出电压要求比后半夜高。这时，需要一只时控器与上述控制器的时控端相接，定时来改变给定的电压输出值。当然也可以在所述单片机中用软件设定时控，这是一个极简单的数字控制问题，一般电子技术人员可以轻松设计和编程，在此不必赘述。

此项发明的有益效果是：1、克服了现有技术的输出电压台阶式的跳跃现象，具备了连续调压能力；2、克服了现有技术的输出电压随输入电压变化或者负载变化而变化的缺点，使输出电压稳定，有利于节能和用电器正常运行；3、因为没有可控硅斩波问题，所以没有电网的谐波污染问题。由于调压器的滤波作用，还可以提高配电系统的功率因数。

附图说明  图1是智能调压节电器的剖视图，其中智能驱动器的电动机[11]直接安装在机壳[8]上，图中与电动机[11]连接的右侧电路部分是控制器。

图2是智能调压节电器的剖视图，其中智能驱动器的电动机[11]通过变速装置[26]连接到机壳[8]上，图中与电动机[11]连接的右侧电路部分是控制器。

图3是智能调压节电器的控制器的电路图，其中连接了时控器[34]借以定时改变输出电压的阀值。

图4是智能调压节电器的控制器的电路图，其中连接了调压旋钮[43][44]借以改变输出电压的阀值。

图5是智能调压节电器的控制器的电路图，其中所述控制器是含有单片机[47]的控制器，所述控制器接有用户编程面板[45]和显示屏[46]。

具体实施方式  图1所示为本发明提出的一种新的智能调压节电器，所述智能调压节电器包括线圈[1]、铁心[2]、机壳[8]、电压输出端子[3]和零线端子[4](构成节电器线圈的原级)以及电压输出端子[5]、碳刷[6]、调压器转轴[7]。转轴[7]的两端有与机壳[8]连接的轴承[9]，其特征是调压器转轴[7]的上端通过连轴节[10]与电动机[11]的转轴相接，电动机[11]的端面法兰盘与机壳[8]上端固定，碳刷[6]与调压器转轴[7]通过碳刷架[12]相连接，碳刷[6]与输出端子[5]电相连(与零线构成节电器线圈的次级)。所述控制器[13]与电动机[11]通过3根线相接从而构成了所述智能驱动器。3根线分别是零线、正转线、反转线。此外，零线端子[4]和电压输出端子[5]也与所述控制器[13]的反馈端子[14][15]相接，构成了另一特征。

所述智能调压节电器工作原理如下：

当需要使用节电器工作时，交流电压AX将通过电压输出端子[3]和零线端子[4]进入节电器线圈[1]原级，线圈[1]次级将给输出电压ax(若是三相输入，则应有3个线圈[1]和3个输入端子[3]与3个输出端子[5]，则是三相输出)。输出电压除了供给负载FZ使用外，还作为反馈电压信号通过反馈端子[14][15]输入给控制器[13]。非常简单的，反馈端子[14][15]接一只整流桥[16]，整流桥[16]的直流侧并接两只串联的分压电阻[17]和采样电阻[18]。采样电阻[18]并联滤波电容[19]后将上端的采样信号输入给所述比较器1[20](这里采用同相输入)。阀值信号由稳压二极管[21]给出(这里采用反相输入)，电阻[22]是与之串联的限流电阻。所述比较器[20]的输出接控制电动机[11]的正转开关[23]，以便使电动机[11]驱动所述调压器转轴[7]对高于给定值正差限(由阀值信号和采样电阻进行标定)的输出电压进行修正。如果将上述同相反相颠倒一下，就有比较器2[24]，其输入与比较器1[20]相似(在图3中有较详细的描述，其中两只采样电阻[18]的大小是不相等的，这是为了使受控的输出电压有一个合理的正差负差限。如果采样电阻[18]相等，则应时两只稳压管[21]给出的阀值有所不同以达到相同的目的。)，在此予以省略。其输出接控制电动机[11]的反转开关[25]，可以使电动机[11]驱动所述调压器转轴[7]对低于给定值负差限的输出电压进行修正。显然，当输入电压改变或者负载变化时，输出电压将在一定的精度下不变。所述开关[23][25]也可以是双相可控硅，此时比较器输出提供触发电平等等。所述两只开关的常开触点通过接线端子[50][51][52]分别串并接到电动机的配电线路中。接线端子[50][51]分别接电动机的正反线，接线端子[52]接相线同时接所述两只开关的常开触点的另一端。电动机零线端子[53]接电动机的零线。端子[52][53]并接交流电源(若电动机是直流电动机则接直流电源)。

图2所示为本发明提出的一种新的智能调压节电器，其特征是所述智能驱动器的电动机[11]通过变速装置[26](虚线框中示)连接到所述调压器转轴上。这里的调压器转轴[7]的安装有变速装置[26]的末端传动轮[27](这里是皮带轮)，电动机[11]的转轴安装有变速装置[26]的初端传动轮[28](这里是皮带轮，中间有皮带[29]将二者联系。电动机[11]则通过连接架[30]固定到所述调压器的机壳[8]上。其他的内容与图1示的实施例1完全相同，在此不予重述。

图3所示为本发明提出的一种新的智能调压节电器，其特征是所述控制器[13]的时控端子[31][32][33]分别与时控器[34]的输出端子[35][36][37]连接。所述时控器[34]是一种市售的可编程的24小时可循环的定时控制器，当所述智能调压节电器在不同的时间要求有不同的电压输出时，可以设定某一时刻开始将比较器1[20]和比较器2[24]电路中的稳压二极管[21]并联上一只阀值更小的新的稳压二极管[38]。其方法是两只稳压二极管[38]与两只稳压二极管[21]正极相接，两只稳压二极管[38]的两只负极即为所述时控端子[31][32]，分别与时控器的两只常开静触点即为所述时控器[34]的输出端子[35][36]连接；两只稳压二极管[21]的负极(共地)即为所述时控端子[33]与时控器[34]的公用常开的动触点(若有两只分开的常开动触点，可以把它们连接到一起)也即所述时控器[34]的输出端子[37]相接。当设定的某一时刻到来时，时控器[34]常开触点闭合，新的稳压二极管[38]代替稳压二极管[21]，产生了新的阀值，输出电压也将稳定到新的水平上。

如果时控器[34]只有一对常开与常闭触点共3个输出端子，那么接线方法略有改变，其中时控端子[32]改到采样电阻上(此时比较器2[24]的采样电阻由两只电阻串联而成，时控端子[32]接在该串联点上)而所述时控器的输出端子[36]改到常闭触点上。在时控器动作前该常闭触点使采样电阻较小(所述的串联中的一只电阻)，动作后断开的常闭触点使采样电阻值较大(所述的串联中的两只电阻)，同样的实现了上述两种电压输出的控制。本实施例的其他部分与图1、图2完全相同，在此不予赘述。

图4所示为本发明提出的一种新的智能调压节电器，其特征是所述控制器[13]设有调压端子[41][42]，他们分别是两只分压电阻[17]的下端，分别接在调压旋钮1[43]和调压旋钮2[44]的各一端，而另一端则并联地接到所述控制器[13]的‘地’上。其物理实际是把前述的两只采样电阻[18]分别换成调压旋钮1[43]和调压旋钮2[44]，而所述调压旋钮就是可变电阻或电位器。本实施例的其他部分与图1、图2完全相同，在此不予赘述。

图5所示为本发明提出的一种新的智能调压节电器，其特征是所述控制器[13]是单片机控制器，所述控制器接有用户编程面板[45]和显示屏[46]。前述时控器的功能可以由单片机[47]来执行。实际上上述时控器也是装有单片机的，取消时控器后其功能及方法可以平移到新的单片机控制中，定时改变单片机中的输出电压之阀值即可。不仅如此，所述比较器的功能可以极其容易的在单片机中用数字方法实现而只须将采样电阻[18]获得的电压信号输入给具有A/D转换口的单片机。因而，采样电阻[18]的上端接单片机[47]的A/D端子。上述控制电动机的两只开关[23][25]则接受单片机OUT口控制。如果所述开关是继电器，则单片机OUT口直接或通过三极管间接驱动继电器线圈。在这里采用三极管间接驱动方式，OUT口1和OUT口2分别通过限流电阻[57][58]连接所述两只三极管[48][49]的基极，而它们的集电极接线圈[55][56](可分别并联续流二极管)、发射极接地。

本实施例设置一只编程面板[45]和一个显示屏[46]，用户利用编程面板[45]向单片机输入设定的节电器输出电压值和工作模式(例如是否定时改变输出电压等)。编程面板[45]和显示屏[46]都是能够采购到的通用器件，它们分别按照产品使用说明书连接到单片机的输入和输出口上。

其余内容与图1所述的实施例一完全相同，不在重复。

上述实施例获得了很好的效果，应用到路灯节能工程中前后半夜合计获得了54％的节电率。考虑到性能价格比，实施例一为最佳实施例。

Claims (10)

1、一种智能调压节电器，包括线圈、铁心、机壳、电压输入与电压输出端子、碳刷，其特征是所述机壳上安装了智能驱动器。

2、据权利要求1所述智能调压节电器，其特征是所述智能驱动器包含有电动机和与之相连的控制器。

3、据权利要求1或2所述智能调压节电器，其特征是所述智能驱动器的电动机直接安装在所述机壳上。

4、权利要求1或2所述智能调压器，其特征是所述智能驱动器的电动机通过变速装置安装在所述机壳上。

5、根据权利要求2所述智能调压节电器，其特征是所述控制器的反馈端子与所述电压输出端子连接。

6、据权利要求2所述智能调压节电器，其特征是所述控制器的时控端子与时控器的输出端子连接。

7、根据权利要求2或5所述智能调压节电器，其特征是所述控制器的反馈端子通过整流桥和采样电阻与电压比较器连接。

8、根据权利要求2所述智能调压节电器，其特征是所述控制器的调压端子接有接有调压旋钮。

9、根据权利要求2所述智能调压节电器，其特征是所述控制器是单片机控制器。

10、根据权利要求2所述智能调压节电器，其特征是所述控制器接有用户编程面板和显示屏。

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