專利名稱：全電壓自動(dòng)調(diào)壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電源自動(dòng)控制領(lǐng)域，涉及一種自動(dòng)調(diào)壓器，特別是涉及到一種能實(shí)現(xiàn)從110V至420V范圍內(nèi)任意輸入50HZ交流電壓時(shí)，均能輸出安全范圍交流電壓187V－235V，造價(jià)、體積和通用流行自調(diào)壓器接近、輸入低壓時(shí)有較好性能的全電壓自動(dòng)調(diào)壓器。
本人多年在維修實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，目前市售的自動(dòng)調(diào)壓器圖紙說明和線路原理都沒有超出140V至270V的輸入使用電壓范圍。如航空航天部上海華航工貿(mào)公司的自動(dòng)調(diào)壓器系列產(chǎn)品，輸入交流電壓范圍在140V至270V。
在靠近交流供電源附近的用戶，使用的交流電壓常超出240V，不正常時(shí)間時(shí)有高出280V的現(xiàn)象；工業(yè)區(qū)附近和小型民用發(fā)電設(shè)施的用戶，使用的交流電壓經(jīng)常大幅度變化；用電高峰期用戶電壓跌落在110V至150V之間。
對(duì)于這些反?，F(xiàn)象，廣大用戶有電不能使用。必用電器如炎夏的電扇、空調(diào)器，某些有時(shí)間制約的小型加工生產(chǎn)工藝和各種行業(yè)的試驗(yàn)，還有種種不能缺電的環(huán)境場(chǎng)合，目前通用流行自動(dòng)調(diào)壓器已不能工作而失去作用。
本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提出一種能在各種不正常輸入交流電壓時(shí)和正常輸入交流電壓時(shí)，都能正常保證用戶的安全供電的全電壓自動(dòng)調(diào)壓器。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是在現(xiàn)有的自動(dòng)調(diào)器電路的基礎(chǔ)上完成的。
現(xiàn)有的自動(dòng)調(diào)壓器主要由自耦變壓器和控制電路組成，自耦變壓器線壓按高段、中壓段、低壓段串聯(lián)繞制，由控制電路驅(qū)動(dòng)繼電器，分別將輸入和輸出電壓接至不同電壓段的端點(diǎn)，取得一個(gè)有正負(fù)比例范圍誤差的安全電壓段輸出至負(fù)載端。
本實(shí)用新型的內(nèi)容是，在現(xiàn)有自動(dòng)調(diào)壓器的基礎(chǔ)上，在低壓段另外并聯(lián)一相同圈數(shù)的繞組N3，由雙組觸點(diǎn)的繼電器路控制，接觸點(diǎn)的不同連接方式，將另外增加的繞組N3構(gòu)成與原低壓段繞組的串聯(lián)或并聯(lián)的狀態(tài)。
在串聯(lián)狀態(tài)時(shí)，由于自耦變壓器分段繞制的繞組圈數(shù)總和，是設(shè)計(jì)比例的數(shù)值限定的，其電壓上限值，可適應(yīng)輸入交流電壓380V＋10％。
在并聯(lián)狀態(tài)時(shí)，并聯(lián)的低壓繞組N3按設(shè)計(jì)比例可適應(yīng)輸入交流電壓110V－170V。若輸入為110V時(shí)，輸入回路電流將增大為正常電壓(220V)時(shí)的2倍。在這種狀態(tài)時(shí)，另外增加的低壓段并聯(lián)繞組有效的起到了分流作用，防止了原低壓段線圈N44的過電流發(fā)熱損壞。
本實(shí)用新型的特征在于它由自耦變壓器電路1的J1輸入端點(diǎn)與高低壓變換路電路2的R4和輸入調(diào)整電路3的R5連接，自耦變壓器電路1的線圈繞組N1的上端點(diǎn)與輸出調(diào)整電路5的R16連接，自耦變壓器電路1的線圈繞組N5的兩端點(diǎn)，與機(jī)內(nèi)供電變換電4的D10正極和D11正極連接，延時(shí)定時(shí)輸出電路6為一獨(dú)立的直流閉環(huán)工作電路。
自耦變壓器電路1的線圈繞組N1、N2、N4為三個(gè)串聯(lián)連接的繞組，高低壓變換繞組N3與低壓段繞組N4上端點(diǎn)連接，N3下端點(diǎn)與輸入一端點(diǎn)連接，同時(shí)通過1／2J3觸點(diǎn)與N4下端點(diǎn)連接；繼電器J3受控動(dòng)作后，N3上端點(diǎn)通過1／2J3與N4下端點(diǎn)連接，N3下端點(diǎn)與輸入一端點(diǎn)連接。
高低壓變換電路2由BG1、BG2、J3、J4、C4、R3連接組成的執(zhí)行電路，由R1、D1、R2、W1、C2、C3連接組成的取樣電路，由R4、C1、D2、D3、DW1、C5連接組成的整流穩(wěn)壓電路構(gòu)成。
機(jī)內(nèi)供電變換電路4由D10、C14、D11、C13連接組成的整流濾波電路，由BG7、BG8、R24連接組成的輸入交流低壓供電路，由R22、DW2、D12、D13、R23、BG6連接組成的輸入正常電壓時(shí)的截止電路，由D14與BG8、IC1連接組成的隔離電路，由IC1、C15連接組成的穩(wěn)壓濾波電路，由R25。DW4連接組成的參考電壓電路。
現(xiàn)在描述本實(shí)用新型的工作過程輸入交流電壓從110V開始，控制電路單元3、5、6得到工作電壓，輸入調(diào)整電路單3因取樣電壓低于比較電壓，繼電器J1J2吸合，交流電壓輸入端被連接至低壓段繞組N3N4兩端點(diǎn)，低壓段工作。
輸入交流電壓逐漸升高至170V，輸入調(diào)整電路單元3的取樣支路電壓在W2中點(diǎn)高于比較電壓，繼電器J2動(dòng)觸點(diǎn)釋放至中壓段N2上端點(diǎn)，低壓段與中壓段串聯(lián)接于交流輸入電壓兩端點(diǎn)工作。
輸入交流電壓從170V又升高到240V時(shí)，輸入調(diào)整電路單元3的取樣支路電壓在W3中點(diǎn)高于比較電壓，繼電器J1動(dòng)觸點(diǎn)釋放至高壓段上端點(diǎn)，N1N2和并聯(lián)的N3N4串聯(lián)后接于交流輸入網(wǎng)端點(diǎn)工作。
輸入交流電壓從240V升至280V時(shí)，高低壓變換電路單元2的取樣支路電壓升高，雙組繼電器J3吸合，N3通過兩個(gè)動(dòng)觸點(diǎn)接至輸入交流電壓的下端點(diǎn)，N1N2N3N4全部為串聯(lián)狀態(tài)，這時(shí)因N1N2N4串聯(lián)的電壓總和，被N3的分離而降低，輸入調(diào)整電路單元3的取樣支路電壓取自該電壓總和中的一個(gè)變量，也跟隨降低，W2和W3中點(diǎn)取樣電壓低于比較電壓J1J2吸合，控制過程恢復(fù)至輸入交流電壓110V時(shí)的狀態(tài)。
輸入交流電壓從280V繼續(xù)升高，輸入調(diào)整電路單元重復(fù)從輸入交流電壓110V開始的過程，升至420V為止。高低壓變換單元2的繼電器J3保持吸合狀態(tài)。
輸入交流電壓下降時(shí)各電路單元工作過程相反。
本實(shí)用新型輸出電路單元，為一獨(dú)立單元電路。
高壓段繞組N1兩端點(diǎn)作為輸出電壓選擇點(diǎn)，由繼電器在分別連接，下端點(diǎn)為常接占，當(dāng)下端點(diǎn)電壓≤187V時(shí)繼電器動(dòng)作，變換為上端點(diǎn)與繼電器輸出點(diǎn)連接。輸出端電壓經(jīng)延時(shí)繼電器輸出至負(fù)載。在輸入交流電壓為187V－235V時(shí)，交流電壓輸入端兩點(diǎn)經(jīng)繼電器變換連接至高壓段繞組N1下端點(diǎn)和低壓段N4下端點(diǎn)，為直接輸出狀態(tài)，輸出效率為100％，輸出容量為繼電器觸點(diǎn)容量。
本實(shí)用新型在本內(nèi)容說明中將增加的低壓段繞組N3簡(jiǎn)稱為高低壓變換繞組N3。高低壓變換繞組N3與原低壓段繞組N4在并聯(lián)狀態(tài)時(shí)，自耦變壓器高壓段、中壓段、低壓段三段比例取113，電壓數(shù)值取5050150。經(jīng)過計(jì)算和安裝試驗(yàn)，在經(jīng)控制線路的驅(qū)動(dòng)下，輸入115V－420V的交流電壓，可準(zhǔn)確的輸出187V－235V的安全范圍交流電壓。在體積略有增加的低壓段，對(duì)低壓輸入的適應(yīng)性增強(qiáng)，使輸出效率、安全系數(shù)得到提高。
本實(shí)用新型高低壓變換繞組N3由單獨(dú)的控制和取樣單元電路組成，輸入電壓超過設(shè)定數(shù)值時(shí)由獨(dú)立的取樣電路經(jīng)取樣放大后，驅(qū)動(dòng)獨(dú)立的輸出電路執(zhí)行并聯(lián)／串聯(lián)狀態(tài)的變換。該單元電路與其它單元電路無連接和影響。
以上為本實(shí)用新型的內(nèi)容的主要特征。下面繼續(xù)寫明本實(shí)用新型的內(nèi)容。
本實(shí)用新型的輸入調(diào)整電路為一獨(dú)立單元電路，它由一路電壓取樣電路和兩路放大執(zhí)行電路構(gòu)成，其工作原理與目前通用流行自動(dòng)調(diào)壓器相同。
本實(shí)用新型的延時(shí)電路單元兼帶定時(shí)功能，線路簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，延時(shí)和定時(shí)功能可手動(dòng)予以解除。
本實(shí)用新型各路單元的直流供電有兩個(gè)整流輸出電路。1.交流電壓輸入兩端點(diǎn)電壓經(jīng)電容降壓整流，穩(wěn)壓后供高低壓變換繞組N3的單元電路工作。2.經(jīng)自耦變壓器兩組串聯(lián)的次級(jí)線圈N5N6分別整流出兩路直流電壓，在不同輸入交流電壓范圍分別工作，供應(yīng)除高低壓變換繞組N3的單元電路以外的所有控制單元電路工作。
本實(shí)用新型的以上單元電路構(gòu)成的整體電路具備了目前通用流行自動(dòng)調(diào)壓器的調(diào)整、延時(shí)功能，同時(shí)拓寬了對(duì)交流電壓的使用范圍，用較低的成本和用簡(jiǎn)單的線路控制了300伏的變化電壓(115V－420V)，在國內(nèi)屬于首創(chuàng)，為目前通用流行自動(dòng)調(diào)壓器控制范圍120(150V－270V)的2.5倍。不但用戶的安全用電時(shí)間效率得到保障，消除了不正常用電電壓的影響和威脅，還可以在380V的三相電源直接使用220V交流電。若不考慮部分效率的降低，根據(jù)需要在輸出端可以另外增加一組簡(jiǎn)單的零壓控制可控硅輸出電路，便可以得到一路從120V－420V輸入交流電壓范圍，輸出為220V(±1％)的穩(wěn)定的交流電壓，供用戶選擇使用。本實(shí)用新型用很低的造價(jià)增加了定時(shí)功能方便了用戶，并且根據(jù)不同需要還可以增加充電、報(bào)警、逆變等等多種功能，在各種供電環(huán)境場(chǎng)所發(fā)揮其優(yōu)越性能。根據(jù)本實(shí)用新型電路原理可引伸為部分需要地區(qū)中小型用電場(chǎng)所，經(jīng)過對(duì)線路增補(bǔ)改進(jìn)的使用作參考。


圖1為本實(shí)用新型的方框圖，圖中數(shù)字為1、為自耦變壓器電路單元，該單元同時(shí)描述自耦變壓器與各功能繼電器的連接。
2、為高低壓變換控制電路單元。
3、為輸入調(diào)整電路單元，該單元與目前通用流行自動(dòng)調(diào)壓器工作原理相同。
4、為機(jī)內(nèi)供電變換電路單元，在不同輸入交流電壓時(shí)由兩組不同次級(jí)繞組整流后的直流電壓經(jīng)自動(dòng)變換電路變換為分別供電。
5、為輸出調(diào)整電路單元。
6、為延時(shí)定時(shí)輸出電路單元。
在下面原理圖說明中的各電路單元名稱，按圖一方框圖中名稱說明使用。
圖2為本實(shí)用新型的原理圖。描述的是不通電靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)各元器件之間的連接關(guān)系。
下面根據(jù)圖2按自耦變壓器結(jié)構(gòu)和輸入輸出電壓關(guān)系，進(jìn)一步描述實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的最好方式。
自耦變壓器電路1中的N3繞組，其特征在于與N4繞組并聯(lián)，而兩端頭不與任何繞組直接連接。輸入交流電壓在115V－280V時(shí)，N3繞組上端點(diǎn)通過1／2J3觸點(diǎn)與N4上端點(diǎn)連接，N3下端點(diǎn)與輸入一端點(diǎn)連接，同時(shí)通過1／2J3觸點(diǎn)與N4下端點(diǎn)連接構(gòu)成N3N4的并聯(lián)狀態(tài)。輸入交流電壓在115V－170V時(shí)，由于輸入回路電流很大，并聯(lián)的N3繞組起到了有效的分流作用。繼電器J3為一雙組觸點(diǎn)繼電器也可用兩只單組觸點(diǎn)繼電器。
當(dāng)輸入交流電壓高于280V時(shí)，通過高低壓變換電路控制繼電器J3動(dòng)作，將N3上端點(diǎn)通過1／2J3與N4下端點(diǎn)連接，N3下端點(diǎn)直接與輸入端連接，構(gòu)成N3與N4、N2、N1串聯(lián)狀態(tài)，能適應(yīng)從280V－420V的交流電壓輸入范圍。串聯(lián)連接后，不影響對(duì)輸入輸出變化電壓的繼續(xù)調(diào)整。
自耦變壓器B1的N1N2N4為串連常接的三個(gè)線圈繞組，N1上端點(diǎn)至N4下端點(diǎn)設(shè)為輸入交流電壓110V－280V輸出187V－235V的公共線段，N4下端點(diǎn)設(shè)為這條公共線段的公共地線。(這條公共線段假設(shè)排除J3和單元電路2的存在，就是目前普通的自動(dòng)調(diào)壓器)高低壓變換電路單元2。其特征在于本電路單元有整流供電支路R4、C1、D2、D3、C5、DW4，整流取樣支路R1、D1、C2、R2、C3、W1，放大輸出電路BG1、BG2、R3、C4、D4、J3組成。整流供電支路電容C1對(duì)輸入電壓降壓后經(jīng)D2D3整流出脈動(dòng)直流電壓，C5對(duì)脈動(dòng)直流電壓中的交流成份進(jìn)行濾波，由DW1穩(wěn)壓為12V的直流供電電源。整流取樣支路整流二級(jí)管D1經(jīng)R1限流降壓后，整流出脈動(dòng)直流電壓，由電容器C2濾波，電阻R2分壓后供給W2取樣電壓。C3進(jìn)一步濾除電路中的高頻成份，防止雜散信號(hào)干擾。輸入交流電壓升高至某一數(shù)值時(shí)W2中點(diǎn)電位大于BG1和BG2的發(fā)射結(jié)串聯(lián)電壓之和，BG1導(dǎo)通推動(dòng)BG2輸出電流使J1吸合。在110V－420V范圍內(nèi)，高低壓變換電路繼電器J3只在280V時(shí)動(dòng)作吸合或釋放一次。
輸入調(diào)整電路單元3。其特征在于本電路單元有中高壓段轉(zhuǎn)換控制電路1／4IC2、R11、R12、BG4、D6、C9、J1，中低壓段轉(zhuǎn)換控制電路1／4IC2、R14、R15、BG3、D7、C8、J2，參考電壓R10，參考電壓R13，整流取樣支路R5、R6、D5、C6、R7、R8、W2、W3、C7、R9組成。兩個(gè)控制電路的參考電壓經(jīng)R10、R13取自同一參考點(diǎn)，取樣比較電壓由R5、R6降壓限流，D5整流，C6濾波后，從R7、R6、W2、W3、R9串聯(lián)分壓回路中由W2、W3的中點(diǎn)取得。
在所設(shè)公共線段的不同電壓范圍內(nèi)，W2中點(diǎn)電位在輸入交流電壓170V時(shí)由1／4IC2經(jīng)參考電位比較后翻轉(zhuǎn)一次，由R15交連至BG3導(dǎo)通，J2吸合?；蚪刂笿2釋放。W3中點(diǎn)電位在輸入交流電壓240V時(shí)由1／4IC2經(jīng)參考電位比較后翻轉(zhuǎn)一次由R11交連至BG4導(dǎo)通J1吸合，或截止J1釋放，完成輸入變化電壓中的一次轉(zhuǎn)換過程。
輸出調(diào)整電路5。其特征在于本電路單元有整流取樣支路R16、D8、C10、R18、W4、C11、R20，比較回路R17，控制電路1／4IC2、R19、R21、BG5、D9、C12、J4組成。整流取樣支路并接在所設(shè)公共線段的全段的范圍內(nèi)，W4中點(diǎn)電位在所搞公共線段的187V由1／4IC2與參考電位比較后翻轉(zhuǎn)一次，經(jīng)R21交連到BG5導(dǎo)通J4吸合，或截止J4釋放，完成輸出電壓的一次轉(zhuǎn)換過程。
延時(shí)定時(shí)輸出電路6。其特征在于本電路單元有偏壓限流電路R26、D15、D16、D17、BG9和時(shí)間常數(shù)電路R27、W5、C16，閥門電路DW3、BG10，參考電路R28，時(shí)間常數(shù)電路R29、C17，放電電路D16，解除按紐AN，放大輸出電路1／4IC2、R32、BG11、D19、C18、J5組成。有直流電源電壓時(shí)，R29、R17組成的時(shí)間常數(shù)電路開始充電，充電電壓低于R28連接的參考電位電壓，1／4IC2比較端反向偏置輸出為0，J5不動(dòng)作，無交流輸出。充電電壓高于參考電壓(延時(shí)結(jié)束)時(shí)，1／4IC2輸出經(jīng)R32交連至BG11導(dǎo)通J5吸合，交流輸出電壓經(jīng)J5動(dòng)觸點(diǎn)切換至負(fù)載。停電時(shí)C17兩端電壓經(jīng)D18向電路泄放，以備來電時(shí)充電，D18在電路有電時(shí)反向不導(dǎo)通。AN連接時(shí)C17正端接電源正端，可解除充電延時(shí)時(shí)間。
定時(shí)電路W5為帶開關(guān)的電位器，開關(guān)關(guān)閉時(shí)DW3(閥門)入地?zé)o輸出。BG9的工作電流由R26，打開開關(guān)以后的C16，時(shí)間常數(shù)電阻R27、W5決定，由于只有W5是變量值，所以調(diào)整W5決定了C16充電時(shí)間。開始充電電壓低于DW3的閥門導(dǎo)通電壓，不影響后級(jí)的延時(shí)和輸出，當(dāng)充電電壓高于DW3閥門電壓(定時(shí)結(jié)束)時(shí)，BG10被DW3導(dǎo)通飽和，1／4IC2的正比較端被短路入地而無輸出，BG11截止J5釋放，交流電壓無輸出。
機(jī)內(nèi)供電變換電路4。其特征在于本電路單元有整流濾波電路D10、C14，整流濾波電路D11、C13，交流輸入低壓時(shí)供電電路BG7、BG8、R24，交流輸入正常時(shí)截止電路R22、DW2、D12、D13、R23、BG6，隔離電路D14，穩(wěn)壓濾波電路IC1、C15，參考電壓電路R25、DW4組成。在輸入110V交流電壓時(shí)，N5設(shè)計(jì)為12V，保障經(jīng)整流穩(wěn)壓后的工作電壓足以使各電路單元正常工作(即啟動(dòng))。這時(shí)D10輸出電壓至BG8集電極，經(jīng)R24提供電流BG7、BG8導(dǎo)通輸出至D14、IC1再進(jìn)一步濾波輸出。當(dāng)輸入交流電壓正?；蚪?jīng)調(diào)整正常后，N6繞組的D11輸出電壓升高恢復(fù)為正常工作電壓，D10輸出的電壓跟隨上升，這時(shí)DW2經(jīng)限流電阻R22、D12、D13被升高的電壓擊穿導(dǎo)通，BG6經(jīng)R23供電飽和導(dǎo)通將BG7基極短路入地，BG8射極無輸出，輸出直流電壓由D11連接至D14負(fù)極，經(jīng)IC1穩(wěn)壓濾波后輸出至各單元電路。
隔離二極管D14在反向偏置時(shí)起隔離作用，保護(hù)BG8不至于因低電位擊穿。D12、D13起電壓限位作用，保護(hù)BG6正常工作。
權(quán)利要求1.一種能適應(yīng)全電壓段的全自動(dòng)調(diào)壓器，其特征在于它由自耦變壓器電路1的J1輸入端點(diǎn)與高低壓變換路電路2的R4和輸入調(diào)整電路3的R5連接，自耦變壓器電路1的線圈繞組N1的上端點(diǎn)與輸出調(diào)整電路5的R16連接，自耦變壓器電路1的線圈繞組N5的兩端點(diǎn)，與機(jī)內(nèi)供電變換電4的D10正極和D11正極連接，延時(shí)定時(shí)輸出電路6為一獨(dú)立的直流閉環(huán)工作電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全電壓自動(dòng)調(diào)壓器，其特征在于自耦變壓器電路1的線圈繞組N1、N2、N4為三個(gè)串連連接的繞組，高低壓變換繞組N3與低壓段繞組N4上端點(diǎn)連接，N3下端點(diǎn)與輸入一端點(diǎn)連接，同時(shí)通過1／2J3觸點(diǎn)與N4下端點(diǎn)連接；繼電器J3受控動(dòng)作后，N3上端點(diǎn)通過1／2J3與N4下端點(diǎn)連接，N3下端點(diǎn)與輸入一端點(diǎn)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的全電壓自動(dòng)調(diào)整器，其特征在于高低壓變換電路2由BG1、BG2、J3、J4、C4、R3連接組成的執(zhí)行電路，由R1、D1、R2、W1、C2、C3連接組成的取樣電路，由R4、C1、D2、D3、DW1、C5連接組成的整流穩(wěn)壓電路等構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的全電壓自動(dòng)調(diào)壓器，其特征在于機(jī)內(nèi)供電變換電路4由D10、C14、D11、C13連接組成的整流濾波電路，由BG7、BG8、R24連接組成的輸入交流低壓供電路，由R22、DW2、D12、D13、R23、BG6連接組成的輸入正常電壓時(shí)的截止電路，由D14與BG8、IC1連接組成的隔離電路，由IC1、C15連接組成的穩(wěn)壓濾波電路，由R25。DW4連接組成的參考電壓電路。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種交流電源的全電壓自動(dòng)調(diào)壓器，它由自耦變壓器電路1、高低壓變換電路2、輸入調(diào)整電路3、機(jī)內(nèi)供電變換電路4、輸出調(diào)整電路5、延時(shí)定時(shí)輸出電6組成，能適應(yīng)115V、380V兩種電源，在低壓和超低壓時(shí)效率優(yōu)于目前流行產(chǎn)品。本實(shí)用新型有延時(shí)，定時(shí)功能，線路簡(jiǎn)單成本和流行正規(guī)產(chǎn)品接近，適應(yīng)惡劣供電環(huán)境，提高了家用和其他電器的利用率，便于普及。根據(jù)線路原理可引伸為大功率，多用途的電壓輸出裝置，為目前國內(nèi)首創(chuàng)。
文檔編號(hào)G05F1/12GK2209347SQ94242550
公開日1995年10月4日 申請(qǐng)日期1994年9月15日 優(yōu)先權(quán)日1994年9月15日
發(fā)明者陸新國 申請(qǐng)人:陸新國