[实用新型]电感电容式交流稳压器

说明书

本实用新型涉及一种铁磁饱和式交流稳压器。

目前，铁磁饱和式交流稳压器是利用变压器的次级线圈的铁心达到磁饱和状态的情况下，次级线圈的输出电压在输入电压变化的情况下能保持较好的稳定的特点，从而获得比较稳定的输出电压。传统铁磁饱和式交流稳压器中采用一个磁隙很大的铁心作扼制器或分磁器，其缺点是：稳压范围窄(约-20％至+10％)，效率低，输出功率小，过载时电流强度小，如2KVA的铁磁饱和式交流稳压器启动不了1KVA鼠笼式异步电机。

本实用新型的目的在于提供一种稳压范围大、效率高，输出功率大，过载时电流强度大的铁磁饱和式交流稳压器。

本实用新型是这样实现的：

电容器和一个电抗器组成的并联谐振线路与另一个电抗器串联。电容器起谐振作用称之为谐振电容器。与谐振电容器组成并联谐振线路的电抗器的铁心处于磁饱和状态，它起稳压作用称之为稳压电抗器。另一个电抗器起调压作用称之为调压电抗器，它两端的电压随输入电压的变化而变化。调压电抗器有两个线圈：匝数多的线圈是主线圈，匝数少的线圈是矫正线圈(或者称为补偿线圈)。如图1所示，电容器C₁、C₂和稳压电抗器L₂组成的并联谐振线路与调压电抗器的主线圈K₁₁串联。A和P两点的电压用U₁表示，输出电压用U_o表示，P和O两点的电压用U₂表示。设调压电抗器L₁的铁心达到磁饱和状态时，U₁＝U_1m。设稳压电抗器L的铁心达到磁饱和状态时，U₂＝U_2m。输入电压为U_i，空载时，调压电抗器L₁的铁心未处于磁饱和状态，稳压电抗器的铁心由于C₁、C₂和L₂的并联谐振而处于磁饱和状态，若U_i＜U_2m，则U_i＝U_2m-U₁，若U_i＝U_2m，则U₁＝O，若U_i＞U_2m，则U_i＝U_2m+U₁。稳压电抗器由于并联谐振铁心达到磁饱和状态后其自感系数很小，调压电抗器由于铁心未达到磁饱和状态(稳压电抗器和调压电抗的铁心尽量是闭合的，磁隙尽量小)，自感系数很大。当输入电压变化时，调压电抗器L₁的主线圈K₁₁两端的电压U₁变化大，稳压电抗器的线圈两端的电压变化很小，而且被矫正线圈两端的电压的变化所抵消，所以输出电压U_o能保持不变。接上一定功率的负载后，调压电抗器的铁心达到磁饱和状态，随着负载功率的变化，稳压电抗器的电流有所变化，输出电压略有变化。当稳压电抗器的线圈磁化场退到使铁心磁场处于磁饱和临界状态时的负载功率为满载功率也称为最大稳压输出功率。不考虑绕线电阻、铁心的涡流、磁滞和漏磁的影响，电感电容式交流稳压器最大稳压输出功率(满载功率)为： P M ≈ 2 π fCU 2 m 2 4 U 2 m 2 U 1 m 2 ( U 2 m 2 + U 1 m 2 - U i 2 ) 2 - 1 , ]]>负载为电阻性负载，C≈C₁+M²C₂(M≈U_o/U₂)，若负载为电感性负载，则满载功率变小，即C变小，若负载为电容性负载，则满载功率变大，即C变大。满载功率P_M与电容C、输入电压U_i、调压电抗器的饱和电压U_1m有关，C越大，P_M越大；满载功率P_M随输入电压U_i增大而增大，当大U_i大于 U 2 m 2 + U 1 m 2 ]]>时，P_M变成无穷大，不受C大小的限制。空载时，电感电容式交流稳压器输入电压的范围是：U_2m-U_1m＜U_i＜U_2m+U_1m。当输入电压大于U_o+U_1m时稳压电抗器和调压电抗器都处于磁饱和状态，电流很大，会把线圈烧坏；输入电压小于U_2m-U_1m时，稳压电抗器未达到磁饱和状态，输出电压低于稳压值。输入电压降低到接近U_o-U_1m时，满载功率很小，而当输入电压升高到接近U_o+U_1m时，接上负载后，稳压电抗器的电流强度变得很大。若U_2m＝200V、U_1m＝120V，则空载时稳压范围是80V至320V，工作时实际稳压范围大约是140V至300V。低压电网的电压变化一般在180V至260V之间，在电感电容式交流稳压器的稳压范围内。电感电容式交流稳压器的输出端短路时调压电抗器电流很大，不能短路，所以它在一般情况下能将电机起动。稳压电抗器的优劣直接影响电感电容式交流稳压器的质量，首先稳压电抗器在铁心达到磁饱和状态后感抗要小，铁心选饱和磁化强度大矫顽力小的磁性材料。稳压电抗器的线圈的绕线电阻要小，除了考虑因电流通过而发热的问题外，还要考虑因电阻产生压降随电流变化而对输出电压的影响。