科技論文發(fā)表一種基于旋轉(zhuǎn)變壓器的照明調(diào)壓方

　　論文摘要：本文基于大功率旋轉(zhuǎn)變壓器可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)、無(wú)接觸控制的特點(diǎn)，研究了一種道路照明調(diào)壓方法，通過(guò)調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度來(lái)控制輸出電壓，輸出功率大，調(diào)壓精度高，是目前路燈節(jié)能控制的較好解決方案。

　　論文關(guān)鍵詞：科技論文發(fā)表 ,旋轉(zhuǎn)變壓器,照明調(diào)壓,節(jié)能

　　路燈是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)家建設(shè)中必需的用電設(shè)備，它在我國(guó)的整體用電量中所占比例巨大。為實(shí)現(xiàn)節(jié)能照明，路燈主要有以下照明控制方式：降壓方式、降流方式、移相控制方式等，目前廣泛采用的是降壓節(jié)電方式，這種方式通過(guò)降低供電電壓不但可以節(jié)能，還可延長(zhǎng)照明燈具的壽命，是一種較好的節(jié)能方式。但絕大多數(shù)照明調(diào)壓裝置無(wú)法實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)壓，在電壓切換過(guò)程中還會(huì)引起“閃斷”，所以本文采用大功率旋轉(zhuǎn)變壓器作為調(diào)壓裝置，它能夠?qū)崿F(xiàn)大功率(最高承載功率165kW)、無(wú)級(jí)、無(wú)接觸式調(diào)壓節(jié)電，使用壽命也較普通調(diào)壓裝置要長(zhǎng)許多(壽命約為15年)。

　　1大功率旋轉(zhuǎn)變壓器

　　旋轉(zhuǎn)變壓器是輸出電信號(hào)與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角成某種函數(shù)關(guān)系的電感式角度傳感元件。當(dāng)勵(lì)磁繞組以一定頻率的交流電壓勵(lì)磁時(shí)，旋轉(zhuǎn)變壓器輸出繞組的電壓幅值與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角成正弦、余弦函數(shù)關(guān)系。基于旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理，本文提出通過(guò)通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子角度來(lái)改變輸出電壓的方案。

　　由于旋轉(zhuǎn)變壓器在結(jié)構(gòu)上保證了其定子和轉(zhuǎn)子(旋轉(zhuǎn)一周)之間空氣間隙內(nèi)磁通分布符合正弦規(guī)律，因此當(dāng)勵(lì)磁電壓加到定子繞組上時(shí)，通過(guò)電磁耦合，轉(zhuǎn)子繞組便產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。如圖1為大功率旋轉(zhuǎn)變壓器結(jié)構(gòu)示意圖。

　　圖1大功率旋轉(zhuǎn)變壓器結(jié)構(gòu)示意圖

　　當(dāng)接線方式采用自耦式旋轉(zhuǎn)變壓器方案，如圖2所示，

即為旋轉(zhuǎn)變壓器定子繞組的勵(lì)磁電壓 ， 為轉(zhuǎn)子繞組中的感應(yīng)電勢(shì)， 是轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角，變壓器的輸出電壓為 ，推導(dǎo)后得出 。

 

　　由上式可知，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角

(-70°～70°)，就可以改變輸出電壓。

 

　　

 

　　圖2定、轉(zhuǎn)子接線方式

　　2照明調(diào)壓控制

　　如何高精度控制旋轉(zhuǎn)變壓器，從而實(shí)現(xiàn)照明電壓控制，需要設(shè)計(jì)一個(gè)控制系統(tǒng)，在這一控制系統(tǒng)中需要調(diào)節(jié)的參數(shù)包括輸出電壓、定轉(zhuǎn)子溫度、旋轉(zhuǎn)角度等。

　　2.1輸出電壓控制

　　本系統(tǒng)中采用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)從而帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出電壓控制。要通過(guò)步進(jìn)電機(jī)來(lái)改變旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子的角度，并且電壓穩(wěn)定精度需達(dá)到

0V，為了兼顧穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)矩和功耗，步進(jìn)電機(jī)選用4相8拍混合式步進(jìn)電機(jī)，是家用空調(diào)步進(jìn)電機(jī)。因?yàn)樗x步進(jìn)電機(jī)的步距角 ，旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度設(shè)定為(-70°～70°)，調(diào)壓范圍是(-50V～50V)，考慮步進(jìn)電機(jī)接收脈沖的誤差是 個(gè)脈沖，所以整個(gè)調(diào)壓系統(tǒng)的控制精度達(dá)到 ，即精度是 ,遠(yuǎn)小于技術(shù)要求中的 V，調(diào)壓精度較高。

 

　　2.2旋轉(zhuǎn)變壓器定、轉(zhuǎn)子溫度控制

　　溫升對(duì)旋轉(zhuǎn)變壓器的工作影響很大，直接影響其工作壽命，所以需要針對(duì)溫升，及時(shí)啟動(dòng)冷卻風(fēng)機(jī)。

　　旋轉(zhuǎn)變壓器定、轉(zhuǎn)子工作容許溫度105℃，本設(shè)計(jì)中采用溫敏磁控開關(guān)來(lái)實(shí)時(shí)測(cè)溫。溫敏磁控開關(guān)動(dòng)作精度可達(dá)±1℃，滯后溫度小于1℃，它本身又具有開關(guān)動(dòng)作功能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠。

　　根據(jù)旋轉(zhuǎn)變壓器的工作情況，干簧溫控開關(guān)應(yīng)選擇工作溫度在-40～120℃的型號(hào)，它的最大交流開關(guān)電壓是250V，最大工作電流(當(dāng)工作在最高電壓時(shí))≤0.3A。干簧溫控開關(guān)輸出的開關(guān)量送給單片機(jī)，當(dāng)測(cè)得旋轉(zhuǎn)變壓器定、轉(zhuǎn)子溫度大于105℃，單片機(jī)將驅(qū)動(dòng)冷卻風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)降溫，從而達(dá)到控溫的目的，圖3是溫度控制框圖。

　　

 

　　圖3溫度控制框圖

　　2.3轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角度控制

　　控制系統(tǒng)中調(diào)整角范圍是-70°～70°，所以需要對(duì)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度范圍加以控制，避免電機(jī)到了極限位置不停止運(yùn)行，出現(xiàn)損壞。控制方法是在轉(zhuǎn)子的接線夾上安裝電渦流接近開關(guān)，在70°和-70°的極限位置設(shè)置一塊鐵片稍微高出平面，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)到極限位置時(shí)，電渦流接近開關(guān)輸出開關(guān)量給單片機(jī)，單片機(jī)控制旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子停轉(zhuǎn)。如圖4是角度控制示意圖。

　　

 

　　圖4角度控制示意圖

　　3小結(jié)

　　本文提出了一種基于旋轉(zhuǎn)變壓器的照明調(diào)壓方法，為路燈照明提供一種科學(xué)有效的節(jié)電方案，一臺(tái)大功率旋轉(zhuǎn)變壓器可以控制一條線路的路燈，所以本文中的節(jié)電控制方法是針對(duì)每一條線上的路燈而言，若要控制多條線路的照明，還需添加遠(yuǎn)程通信控制系統(tǒng)。

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