[实用新型]一种带瞬变高压抑制的电磁调压式节电器

说明书

技术领域

本实用新型公开一种带瞬变高压抑制的电磁调压式节电器。

背景技术

节能节电是全世界的大事，也是我国大力提倡、强力推动的重大项目。在我国，以路灯、景观灯为代表的照明节电，已广泛启动，目前基本上都采用电磁调压式节电器。目前的电磁调压式节电器采用高效的电磁材料，经特殊的线圈绕制，实现电能的传输与电参数(如电压)的调整；并采用电子技术做精准检测、快速计算、根据负载的需要实时控制能量输出，达到减少浪费、节省电能的目的。请参看图1，图1是当前电磁调压式节电器最广泛采用的电路结构，图1是以三个档位为例的“电磁调压节电(能)器的结构图”，共分为三部份。调压主线圈L10连接在输入火线上，从输入提供负载的主要能源。档位调压线圈L11的一端连接在调压主线圈L10的输出端上，档位调压线圈L11的另一端与档位调压线圈L12和选档开关S11相连，选档开关S11的另一端连接输入零线N，而档位调压线圈L12的的另一端与档位调压线圈L13和选档开关S112相连，选档开关S113的一端连至输入零线N，而档位调压线圈L13的另一端连至选档开关S113的一端，选档开关S113的另一端连接输入零线N；通过选档控制开关和调压线圈的配合，调节输出到负载的三个不同的输出电压，如：V01、V02、V03。在图1结构中，每次调压换档时，都要断开S111、S112、S113三个开关，即断开零线N，而又无任何补救措施，这就是图1结构的致命缺陷。进行调压换档时，瞬时给电网(含设备)附加一个电压幅度极大的脉冲式波形(即称瞬变)，使原本为正弦的电网产生波形畸变，根据设备功率和不同的制造参数；就目前的设备而言，此瞬变的电压幅度(VP)可达3～6千伏，甚至更高；持续时长(TP)可达数几百毫秒(MS)。在当前“电磁调压节电”设备中所用的电磁模组(俗称自耦式调零变压器)，既有换能作用，也有储能作用。为使分析更加直观，将“图1”简化为“图2”。当开关S211接通时，电流“I”流过绕组L21，那么在L21中存储的电量Q0：(在此为避免冗长的叙述和公式推演，采用简单直观的欧姆定律和电量计算方式，作定性表述。)

Q0＝Vout×Io×ΔT₀＝(Io×|JWL|)×Io×ΔTo

其中W为电源周波频率，ΔT₀是绕组达到饱和时所需要的时间。两者均为常数；所以：

Q0与(αI²×L)成正比(α为系数).........(表达式2.2)

能量释放是产生瞬变的根源：图2中，当开关S211突然断开时，存储于L中的能量Q0，将沿Vo经过负载释放。

释放是一个渐变过程：由于图2中释放开始时W(频率)极高，所以流经L(感抗)的电流I²极小，(这就是常说的“流过电感的电流不能突变”的原因)。根据(表达式2.2)，在放电过程中D点的电压Ud1也可以改变成：

Q0＝Q1+Q2+Q3+……

Q1＝Ud1×I1×ΔT1

Ud1＝Q1÷(I1×ΔT1)............(表达式2.3)

当释放开始时：I1→0；ΔT1→0；

(注：Q1+Q2+Q3+....即为原存储的电量Q0。)

因此，当放电刚开始时，根据表达式(2.3)，极端地说，Vd1为无穷大。实际上由于杂散电容、漏感和绕线电阻等影响，Vd1不是无穷大。随时间延续、电流逐渐变大、以及频率降低，于是Vd2、Vd3...逐渐降低。

瞬变对输出(Vo)的影响：由于Q0经过直接回路(L21)和电磁组件的励磁耦合，节点D的瞬压Vd将使输出Vo(对“零线N”)，出现幅度极大的瞬变负脉冲。示波器实测的负脉至少达到2500伏，由于瞬态过程难捕捉，实际幅度更大。负脉冲的宽度将取决于Q0和放电回路的电抗。

由于瞬变而带来如下的严重后果，严重污染电网：严格来说，这类设备应该不准许进入电网使用。瞬变会危及设备自身控制系统，目前社会上很多这类设备常因控制故障，而被烧毁。瞬变还会使电磁组件慢性击穿：因为这种瞬变脉冲幅度，已超过磁组绝缘层的耐压，使磁组慢性击穿、碳化，恶性循环，以致最后被烧毁。因此，影响产品的信誉度：由于这类节电器经常被烧毁，且现场很恐怖，严重影响到使用者的心态，甚至产生拒绝心理。

发明内容

针对上述提到的现有技术中的电磁调压式节电器调压换挡时会产生瞬变的缺点，本实用新型提供一种新的带瞬变高压抑制的电磁调压式节电器，其在各个调压分线圈之间串接有分段控制开关，通过分段控制开关控制调压分线圈的接入，从而可将瞬变减小减弱，避免了瞬变对输出的影响等几项重大缺点。