[发明专利]一种电刷功率损耗很小的中大功率交流调压器

说明书

技术领域

本发明涉及调压器领域，特别涉及一种电刷功率损耗很小的中大功率交流调压器。

背景技术

现有的交流调压器有很多种，如环形铁心接触式调压器、抽头式自耦调压器、移圈调压器、磁性调压器、感应调压器、转心调压器、可控硅调压器及数字调压器等。

环形铁心接触式调压器能输出正弦波交流电压，能在整个调压区间内均匀调节电压且电压连续，效率较高而造价不高，环形铁心接触式调压器的综合性能价格比相当高，因而应用十分广泛。

但环形铁心接触式调压器有一个显著的缺点，就是中大功率的环形铁心接触式调压器电刷的功率损耗很大。例如，要制造一个功率容量为250千伏安的的环形铁心接触式调压器，就需要用一个能承受额定电流1000安的电刷。该电刷的电阻即使只有万分之一欧，电刷上的功率损耗也可达100瓦。更糟糕的是，功率容量为250千伏安的环形铁心接触式调压器相邻两匝铜线之间的电压一般不小于1伏，若电刷短接相邻两匝铜线时的电阻仍为万分之一欧，则电刷上的功率损耗将不小于10千瓦，这种情况是绝对不允许的。即使采用了特制的电刷，能在电刷导流电阻仍为万分之一欧的前提下将电刷短接相邻两匝铜线时的电阻增大为千分之一欧，电刷上的功率损耗也不小于1千瓦，仍然不允许。

电刷上的功率损耗过大除了降低效率之外还会减少电刷寿命甚至烧坏电刷并烧坏和电刷接触的铜线磨光面附近的绝缘，所以环形铁心接触式调压器的功率容量上限严重受制于电刷。

虽然可以用多个环形铁心接触式调压器并联的方式来提高功率容量上限，但是必须加装输出平衡电抗器以限制环流，这就会增加体积、重量和造价。而其它类型的中大功率交流调压器的综合性价比都小于环形铁心接触式调压器，因此，有必要研制一种新的交流调压器，它既具有环形铁心接触式调压器的基本优点，又不因电刷功率损耗过大而降低交流调压器的功率容量上限。

和环形铁心接触式调压器相比，抽头式自耦调压器具有体积小、重量轻、效率高、可以以铝代铜等优点，且功率容量可以很大。有些抽头式自耦调压器在调压时也可保证电压连续。但抽头式自耦调压器有一个严重的缺点，就是相邻两档之间的电压不能太小，原因就在于转换开关的档数不能太多。因此，抽头式自耦调压器在调压时只能粗调，不能细调。

如果将环形铁心接触式调压器和抽头式自耦调压器结合起来，保留它们的大部分优点，克服它们的缺点，就可以制造出一种性能优越的交流调压器。但是，将现有的抽头式自耦调压器和环形铁心接触式调压器放在一起，无论怎样联接，都不会得到性能优越的交流调压器。只有对环形铁心接触式调压器进行变革，才能使其和抽头式自耦调压器有机地结合在一起，从而得到性能优越的交流调压器。

发明内容

为了弥补以上不足，本发明提供了一种电刷功率损耗很小的中大功率交流调压器。

本发明的技术方案为：

一种电刷功率损耗很小的中大功率交流调压器，包括：

抽头式自耦调压器1，其输入端及公共端接交流电源；

双绕组环形铁心接触式调压器，由初级绕组2、铁心3和次级绕组5构成，初级绕组2和次级绕组5均绕在铁心3上；所述初级绕组2外接交流电源；所述次级绕组5的一端接抽头式自耦调压器1的输出端，所述次级绕组5的磨光面接电刷4；

电压表6，并联设置在所述抽头式自耦调压器1的公共端及电刷4之间，用于测量调整后的输出电压。

作为优选方案，所述双绕组环形铁心接触式调压器的初级绕组2绕在内层，次级绕组5绕在外层。

作为优选方案，所述电刷4为金属石墨电刷。

作为优选方案，所述双绕组环形铁心接触式调压器的调压范围比抽头式自耦调压器1每相邻两抽头之间的电压大。

进一步地，所述双绕组环形铁心接触式调压器的调压范围比抽头式自耦调压器1每相邻两抽头之间的电压大1-3V。

作为优选方案，所述交流电源的电压为220V。

本发明的基本原理是：电刷短接相邻两匝铜线时的功率损耗等于这两匝铜线之间电压U的平方除以电刷在这两匝铜线之间的电阻R(一匝铜线的电阻可忽略不计)。若电压U不变，只是因采用金属石墨电刷而使电阻R减小为原来的十分之一，则功率损耗增大为原来的十倍。但若减小两匝铜线之间电压U，使电压U和电阻R同时减小为原来的十分之一时，则电刷的功率损耗反而降为原来的十分之一。

本发明的有益效果为：