變壓器的閘流體調壓方法的設計

2022-08-21 15:21:04 字數 1585 閱讀 6846

筆者提出了閘流體組合變壓器副邊繞組改變高壓鈉燈兩端電壓,在微控制器控制下精確降壓並穩壓。筆者採用串聯變壓器副邊,利用其多繞組的不同組合,靈活公升高、降低負載電壓,並結合微控制器檢測實時電壓以控制閘流體,達到定時精確調壓、隨時穩壓的目的。此方法非常適合我國道路照明的實情及節能需要。

1 調壓原理

1. 1 變壓器調壓

在高壓鈉燈主線路中串入變壓器副邊,如圖1所示。該副邊有多個匝數不同的繞組,各繞組的空載電勢分別為e 1,e2,e 3 等。通過開關k1 ~ k12的開斷將各繞組組合,可得到不同的e ab,從而改變eb c。

如k2,k3,k5,k8,k9,k12閉和時,e ab = e2 + e3 - e1。因此只需選擇合理的控制方案,就可精確得到預定電壓。同時,由於本方案調控範圍大,精度高,故在需穩壓時也可通過k1 ~ k12的開斷來調控負載電壓。

圖1 高壓、穩壓原理

圖2 方案改進示意圖

另外,閘流體具有動作迅速、無電弧等特點被廣泛作為開關應用於工業生產中。筆者所提方案中可將其代替圖1中的k1 ~ k12,利用其觸發角的可控性,靈活選擇開斷時間。

1. 2 控制電路設計

本文中控制電路需要實現電壓取樣比較,閘流體觸發訊號的產生,實時時鐘、實時電壓顯示及人機對話等功能。微控制器具有執行速度快,工作電壓低,功耗低,輸入輸出直接驅動能力大,**低,體積小等特點,因此得到廣泛應用。89c51片內的4 k 程式儲存器是flash 工藝的,這種工藝的儲存器使用者可以用電的方式瞬間擦除、改寫,而且對開發裝置的要求很低,開發時間也大大縮短。

寫入微控制器內的程式還可以進行加密。另外,其售價比8031還低,市場**也很充足。因此本文採用89c51作為控制晶元,完成變壓器調壓控制。

1. 3 主電路改進

1. 1中當調壓範圍擴大時副邊繞組數目增加,閘流體的數目也隨之增加,不僅加大了控制難度,還增大了電路規模。若將原方案按圖2 改進,顯然,變壓器二次繞組容量大約提高了一倍,但每相接通的閘流體開關數目比圖1減少,這有利於閘流體開關工作可靠性提高。

2 副邊電勢的確定

變壓器副邊繞組個數、匝數等應根據具體情況而定。一般情況下,三個典型數值是必需的,即e 1 =1 v,e2 = 3 v,e3 = 9 v。通過閘流體的組合可組成±1 v~ ± 13 v 精度為± 1 v共25檔補償電壓。

若再增加乙個20 v 繞組,則可將調壓範圍擴大。因此在理論上,本文方案可將調壓範圍擴大至無窮。

3 例項分析

把本文所提方案應用於蔡關線——工學院道路照明系統。取a相為實驗相,其他兩相為參照相。各相所接高壓鈉燈220 v,250 w 共25 盞,均配有電容器。

表1 節能模式及其工作電壓時

採用2. 5 kva,220 v 單相變壓器,副邊有四組電壓: 1 v,3 v,9 v,20 v。

依據時間及具體交通狀況,按時間分為四個模式: 啟動、正常、高峰及節能模式。對應各模式的調壓穩壓範圍如表1所示。

2023年4月1日- 4月3日測量引數如表2所示。表2表明,採用本文所提方案後可明顯降低能耗,同時由於電網電壓波動使未採取措施的路燈耗能浮動較大。

表2 4月1日-4月3日耗電量

4 小結

本文所提調壓穩壓方法具有精度高、調節範圍寬、可頻繁動作且不易產生電弧等優點。不僅可以用於道路照明,還可用於其他採用高壓鈉燈且有調壓空間的場合。

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