專利名稱：一種數(shù)碼節(jié)能器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電力系統(tǒng)技術領域，尤其是涉及一種數(shù)碼節(jié)能器。
背景技術：
隨著社會的進步，經(jīng)濟的發(fā)展，人們對能源的需求 日益增加，全球資源逐漸減少，能源緊缺已成為現(xiàn)代社會必須解決的頭等大事，節(jié)約能源變成了全球的重點解決的熱點問題，節(jié)能是有效解決能源緊缺的主要手段和措施。節(jié)約電能是電力生產(chǎn)、供應企業(yè)、工礦企業(yè)和廣大消費者共同關心的問題，對于發(fā)電和供電企業(yè)而言，降低煤耗和降低線損是主要的節(jié)能方向，而對于各工礦企業(yè)及其它廣大用電消費者而言，減少有功、無功損耗、減少用電是主要的節(jié)電途徑。在電力輸送過程中，電力公司為了避免輸送電力過程中的損耗及尖峰用電時造成用戶端電壓過低，就會以較高的電壓輸送，因此用戶實際所承受的電壓會高于設備的額定電壓，多余的電壓不僅不能讓設備更有效的運轉(zhuǎn)，反而導致設備因過壓而發(fā)熱，從而會造成用電的空耗增加，增加電費支出，以及各種設備過壓而發(fā)熱造成設備使用壽命縮短。此外，隨著現(xiàn)代化工業(yè)的高速發(fā)展，電力系統(tǒng)的非線性負載日益增多，如各種換流設備、變頻電源、電力電子裝置以及電磁爐、電氣化鐵路、電抗電容設備等非線性負載遍及全電力系統(tǒng)，以及民用電器如電視機、節(jié)能燈、熱泵空調(diào)壓縮機、電腦等日用電器廣泛使用，這些非線性負載產(chǎn)生的諧波電流注入電網(wǎng)，使共用電網(wǎng)的電壓波形產(chǎn)生畸變,嚴重地污染了電網(wǎng)環(huán)境，威脅著電網(wǎng)中的各種電氣設備的安全經(jīng)濟運行。國內(nèi)外現(xiàn)狀國內(nèi)外同類節(jié)能產(chǎn)品有電容補償柜主要功能是提高用電電網(wǎng)的功率因數(shù)，減少電路中的無功損耗；諧波濾波器主要功能是濾除電路中的各種諧波保護設備的安全運行；調(diào)壓穩(wěn)壓器主要的功能是調(diào)整電路中的電壓，使電壓穩(wěn)定，可以延長設備的使用壽命；以上幾種節(jié)能產(chǎn)品其功能單一，對現(xiàn)有復雜電網(wǎng)只能起到部分的保護作用，不能綜合對電網(wǎng)進行有效的防護。用戶為了保護用電設備，必須購置多套產(chǎn)品才能達到其所需的效果，但同時各種產(chǎn)品功能上的差異又會導致整體電路的匹配不良，而出各種各樣的問題，其維護費用可能比設備本身的成本還要高。為此，本申請人有鑒于上述習知節(jié)能產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)缺陷和不便之處，秉持著研究創(chuàng)新、精益求精之精神，利用其專業(yè)眼光和專業(yè)知識，研究出一種數(shù)碼節(jié)能器。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術的缺陷，提供一種既能節(jié)約電網(wǎng)和用戶電能，又能消除和減低因諧波干擾而引起的電能消耗，同時又能以數(shù)控調(diào)節(jié)功率因數(shù)及濾波、輸出平衡及抗沖擊能力的功能，達到節(jié)電、濾波、調(diào)節(jié)電壓平衡輸出三種功能綜合治理效果的數(shù)碼節(jié)能器。為達到上述目的，本實用新型采用如下技術方案一種數(shù)碼節(jié)能器，其由雙芯變壓器構(gòu)成主電路，變壓器的輸入端采用三角形接法，輸出端采用星形Z接法，在調(diào)壓電路的輸出端上對應連接有調(diào)諧濾波電路，該調(diào)諧濾波電路由三個LC濾波器構(gòu)成，三個LC濾波器的一端分別與調(diào)壓電路的A、B、C三相輸出端連接，而三個LC濾波器的另一端相互連接構(gòu)成星形聯(lián)接結(jié)構(gòu)，同時在電路的相線與零線之間嵌入數(shù)碼主控模塊。所述雙芯變壓器的輸出相電壓超前30°或0°。所述調(diào)壓電路的輸出端上并聯(lián)設置一組或多組由三個LC濾波器構(gòu)成的調(diào)諧濾波電路。所述雙芯變壓器的每個芯柱的兩個次級輸出繞組繞在主鐵上，初級繞在主、副鐵上。所述副鐵按開八鐵七隙且每隙均勻設計的結(jié)構(gòu)制作；雙芯變壓器的空載電流指標 取為額定電流的20%。本實用新型采用降低無功功率損耗、提高功率因數(shù)和抑制與消除諧波干擾三項共有特征組合措施，從而達到降損節(jié)能、釋放容量、三相輸出高度平衡達到提高供電質(zhì)量的效果。在變壓器輸入端設計多組電壓調(diào)整線圈，首尾相連成三角線圈構(gòu)成調(diào)壓電路，可以精準實現(xiàn)調(diào)整輸出電壓，電路的輸出端上對應連接有調(diào)諧濾波電路，該調(diào)諧濾波電路由三個LC濾波器構(gòu)成，三個LC濾波器濾波器的一端分別與調(diào)壓電路的A、B、C三相輸出端連接，而三個LC濾波器的另一端相互連接構(gòu)成星形聯(lián)接結(jié)構(gòu)，可以有效地濾除3、5、7_次諧波，調(diào)諧濾波電路可根據(jù)使用設備的需求并聯(lián)設置一組或多組，在電路的相線與零線之間嵌入數(shù)碼主控模塊，可有效自動調(diào)節(jié)功率，借助三角繞組為三次諧波電流形成回路，它使磁通曲線和感應的一、二次電勢曲線都接近正弦波形，有效提高電路的功率因數(shù)，降低有功功率損耗，保障供電質(zhì)量。本實用新型再一優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，科學合理，體形小，投資成本低，且操作運行簡便，維護檢修十分方便，大大提高了設備的運行率和可操作性。


附圖I為本實用新型的結(jié)構(gòu)設計原理圖；附圖2為本實用新型之雙芯變壓器設計原理圖；附圖3為本實用新型之雙芯變壓器的主、副鐵芯繞制圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型進一步說明參閱圖1、2、3所示，本實用新型所述的一種數(shù)碼節(jié)能器，其是由雙芯變壓器構(gòu)成主電路，變壓器的輸入端采用三角形接法，輸出端采用星形Z接法，在調(diào)壓電路的輸出端上對應連接有調(diào)諧濾波電路，該調(diào)諧濾波電路由三個LC濾波器構(gòu)成，三個LC濾波器的一端分別與調(diào)壓電路的A、B、C三相輸出端連接，而三個LC濾波器的另一端相互連接構(gòu)成星形聯(lián)接結(jié)構(gòu)，同時在電路的相線與零線之間嵌入數(shù)碼主控模塊10，數(shù)碼主控模塊10可實現(xiàn)數(shù)字化控制及調(diào)節(jié)，準確性更高，方便操作，直觀性好，數(shù)碼主控模塊為現(xiàn)有成熟技術，因而在此不再詳細贅述。本實用新型中，雙芯變壓器的輸出相電壓超前30°或0°，從而達到整流控制穩(wěn)定要求，輸出相電壓與輸入相電壓0相位或超前30°的設計，并采用DZnO的“Z”接法，加重電路的適應1:6的峰電流輸出，Z接法是三相線圈相互串接，使三相磁路長度相等，三相電壓平衡輸出達到0. 25%，滿足用電設備高質(zhì)量要求。根據(jù)需要，在所述調(diào)壓電路的輸出端上并聯(lián)設置一組或多組由三個LC濾波器構(gòu)成的調(diào)諧濾波電路。圖中所示有兩組LI和C1、L2和C2組成的三個LC濾波器，對工頻起無功補償作用，調(diào)諧濾波電路用于濾除和抑制多次諧波分量，從而達到改善電壓波形和提升電能質(zhì)量。本實用新型中，變壓器由A、B、C三相線圈首尾相連成三角形原邊，原邊內(nèi)置副變構(gòu)成集成電抗器，可降低電機啟動時沖擊電流和高次諧波，三角線圈構(gòu)成了三次諧彼濾彼器，變壓器輸入端設計多組電壓調(diào)整線圈，可以精準實現(xiàn)調(diào)整輸入電壓，從而保證輸出電壓的穩(wěn)定。實施例制作時，整機的絕緣度要求達到H級；變壓器(含補償電感)材料部分絕緣紙采用 0. 08,0. 13N0MEX紙，漆包扁線采用高強度(200°C)漆包扁銅線，線圈骨架采用5 =2. 0杜幫紅崗紙，絕緣漆采用H級高強度166F1絕緣漆，并都要通過UL認證。補償電路材料采用智能功率因子補償器，高性能電容器，主電路開關是用ABB品牌，電線采用國際知名品牌的UL線，所有材料必須滿足歐盟的RoHS要求。變壓器繞制時，每個芯柱的兩個次級輸出繞組繞在主鐵101上，初級繞在主鐵101、副鐵102上。副鐵102按開八鐵七隙且每隙均勻設計的結(jié)構(gòu)制作；雙芯變壓器的空載電流指標取為額定電流的20%。從而避免變壓器副鐵進入飽和及抑制副鐵開隙放電感產(chǎn)生的噪音，盡管變壓器的空載電流較大，但當變壓器置于節(jié)能器系統(tǒng)中時，由于變壓器原邊為感性，勵磁電流滯后90度，變壓器副邊并有大容量交流濾波電容，電流超前90度，原副邊電流相位相反，副邊電流藕合到原邊后會導致原邊電流被抵消，因此在節(jié)電系統(tǒng)中變壓器原邊的空載電流值就會非常小，自身的損耗是非常小。實施過程分析與結(jié)果I、照明類節(jié)電效果照明和電熱等線性電路的降壓節(jié)電功效是采用電磁平衡技術原理，使輸出電壓調(diào)整到用電設備最經(jīng)濟運行的設定電壓點上，即從Ul調(diào)整到U2，以取得最大的節(jié)電率。節(jié)電率計算公式n=l —(U2/U1) 2，根所公式可見，在確保供電電壓合格范圍內(nèi)，適當降低配電運行電壓水平，在適合用電設備的電壓前題下，可取得最佳經(jīng)濟的節(jié)電功效，其功能可通過數(shù)碼主控模塊10更準角的調(diào)壓達到。2、異步電機的調(diào)壓節(jié)電功率異步電機的調(diào)壓節(jié)電在國家標準《三相異步電動機經(jīng)濟運行》中做了詳細的論述與肯定，其節(jié)電原理為降壓引起鐵損和勵磁電流產(chǎn)生的銅損減少，對異步電機而言，空載時鐵芯損耗占主要地位，故對異步電機采取降壓運行能減少電機的損耗而提高其用電效率。(計算公式)異步電機損耗隨電壓變化的計算公式為A P=Pfw + PsN ^ 2/Ku2+PfeN+Ku2Pcu2N ^ 2/Ku2 + PcuOX Ku2+(PculN 一 PcuO) 3 2/Ku2式中Pfw------機構(gòu)損耗PcuO-----勵磁電流引起定子銅損PsN------雜散損耗PculN-----負載電流引起定子銅損PfeN------定子損耗@-----負載系數(shù)[0037]Pcu2N------轉(zhuǎn)子損耗Ku-----最佳調(diào)壓系數(shù)一般中小型異步電機使用電源電壓在390V以上，通過調(diào)節(jié)電壓可達到8% 12%的節(jié)電效果；如多臺小容量電動機可達到10% 20%的節(jié)電效果，空載異步電機將有15% 30%的節(jié)電效果。隨著現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展，電網(wǎng)中被注入了眾多的背景和特征諧波，從而使電機損耗加大，電機絕緣因過熱而加速老化，縮短了電機使用壽命，此外諧波還將嚴重影響到用戶無功補償，因諧波電流大而導致發(fā)熱甚至損壞，以至電網(wǎng)中大量用戶的無功補償裝置無法正常安全的運行，加裝本實用新型后，其調(diào)諧波電路將對低諧諧波產(chǎn)生旁路作用，如對3、5、7、11、13 等諧波電流產(chǎn)生抑制和消除。使用本裝置后，電動機啟動電流減少到2倍左右，降低了起動過程的電能損耗，而且還可以減少電動機啟動時對系統(tǒng)的沖擊，降低電壓波動，提聞了供電品質(zhì)。 改善三相電壓的不平衡造成電機的附加損耗，三相不平衡電壓可用對稱分量法求得正序、負序、和零序分量，負序分量產(chǎn)生電機反轉(zhuǎn)矩，是反向制動力矩，造成電機克服反向轉(zhuǎn)矩的附加損耗，三相不平衡產(chǎn)生中心點位移，因此而產(chǎn)生零序分量將使電機產(chǎn)生振動和漏磁損耗，同時出增加附加損耗，本節(jié)電器能降低電壓不平衡度，從而帶來了節(jié)電功效；消弱了配電系統(tǒng)的閃變和浪涌，節(jié)電器非線性元件，特別是電磁電感元件，由U=Ld/cW作用，故對配電系統(tǒng)閃變和浪涌具有緩沖抑制作用。在線路末端裝設本實用新型，可把負載所產(chǎn)生的電磁無功就近吸收后通過節(jié)能設備轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏玫挠泄﹄娔茉俅螢樨撦d供電，從而可以減少負載對電源的需求來降低線路電流。本實用新型具有如下優(yōu)點I、雙芯隔離變壓器內(nèi)置集成電感與輸出繞組“Z”接法構(gòu)成加重電路，降低電機啟動時沖擊電流和高次諧波。2、雙芯隔離變壓器輸入端三角形線圈及內(nèi)置集成電感與無功補償器構(gòu)成多次諧波濾波器，抑制了多次諧波磁通和多次諧波電勢的有害影響。3、通過并聯(lián)無功補償器，吸收無功功率，釋放有功功率，使電勢曲線都接近正弦波形，提高了功率因數(shù)，達到降低有功功率損耗。4、通過雙芯隔離變壓器多繞組調(diào)壓手段來降低載有功功率損耗，減少設備使用過程中的用電量。5、調(diào)壓器采用自耦變壓器的星形接法，改善三相負載電流不平衡，減少負載的附加損耗。6、在補償電路的相線與零線間嵌入數(shù)碼主控模塊，使補償功率實現(xiàn)數(shù)字化控制；并能自動偵測系統(tǒng)中之總耗用電并精確計算用控制所需之電流負載量，掌握全程效率，有效提高輸電效率，達到穩(wěn)、省、凈之用電品質(zhì)。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，科學合理，體形小，投資成本低，且操作運行簡便，維護檢修十分方便，大大提高了設備的運行率和可操作性；采用降低無功功率損耗、提高功率因數(shù)和抑制與消除諧波干擾三項共有特征組合措施，從而達到節(jié)電、濾波、調(diào)節(jié)電壓平衡輸出三種功能綜合治理的效果。當然，以上實施例僅為本實用新型的較佳實施方式，并非以此限定本實用新型的實施范圍，故，凡是依照本實用新型之原理做等效變化或修飾，均應涵蓋于本實用新型的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種數(shù)碼節(jié)能器，其特征在于該數(shù)碼節(jié)能器由雙芯變壓器構(gòu)成主電路，變壓器的輸入端采用三角形接法，輸出端采用星形Z接法，在調(diào)壓電路的輸出端上對應連接有調(diào)諧濾波電路，該調(diào)諧濾波電路由三個LC濾波器構(gòu)成，三個LC濾波器的一端分別與調(diào)壓電路的A、B、C三相輸出端連接，而三個LC濾波器的另一端相互連接構(gòu)成星形聯(lián)接結(jié)構(gòu)，同時在電路的相線與零線之間嵌入數(shù)碼主控模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種數(shù)碼節(jié)能器，其特征在于所述雙芯變壓器的輸出相電壓超前30°或0°。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種數(shù)碼節(jié)能器，其特征在于所述調(diào)壓電路的輸出端上并聯(lián)設置一組或多組由三個LC濾波器構(gòu)成的調(diào)諧濾波電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種數(shù)碼節(jié)能器，其特征在于所述雙芯變壓器的每個芯柱的兩個次級輸出繞組繞在主鐵上，初級繞在主、副鐵上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種數(shù)碼節(jié)能器，其特征在于所述副鐵按開八鐵七隙且每隙均勻設計的結(jié)構(gòu)制作；雙芯變壓器的空載電流指標取為額定電流的20%。
專利摘要本實用新型涉及電力系統(tǒng)技術領域，尤其是涉及一種數(shù)碼節(jié)能器。該數(shù)碼節(jié)能器是由雙芯變壓器構(gòu)成主電路，變壓器的輸入端采用三角形接法，輸出端采用星形Z接法，在調(diào)壓電路的輸出端上對應連接有調(diào)諧濾波電路，該調(diào)諧濾波電路由三個LC濾波器構(gòu)成，三個LC濾波器的一端分別與調(diào)壓電路的A、B、C三相輸出端連接，而三個LC濾波器的另一端相互連接構(gòu)成星形聯(lián)接結(jié)構(gòu)，同時在電路的相線與零線之間嵌入數(shù)碼主控模塊。本實用新型既能節(jié)約電網(wǎng)和用戶電能，又能消除和減低因諧波干擾而引起的電能消耗，同時又能以數(shù)控調(diào)節(jié)功率因數(shù)及濾波、輸出平衡及抗沖擊能力的功能，達到節(jié)電、濾波、調(diào)節(jié)電壓平衡輸出三種功能綜合治理的效果。
文檔編號H02J3/01GK202474860SQ201220069638
公開日2012年10月3日 申請日期2012年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月29日
發(fā)明者黃淡城 申請人:東莞市銘祥節(jié)能科技有限公司