科技論文發表一種基于旋轉變壓器的照明調壓方

　　論文摘要：本文基于大功率旋轉變壓器可實現無級、無接觸控制的特點，研究了一種道路照明調壓方法，通過調節旋轉角度來控制輸出電壓，輸出功率大，調壓精度高，是目前路燈節能控制的較好解決方案。

　　論文關鍵詞：科技論文發表 ,旋轉變壓器,照明調壓,節能

　　路燈是我國經濟發展和國家建設中必需的用電設備，它在我國的整體用電量中所占比例巨大。為實現節能照明，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電方式，這種方式通過降低供電電壓不但可以節能，還可延長照明燈具的壽命，是一種較好的節能方式。但絕大多數照明調壓裝置無法實現無級調壓，在電壓切換過程中還會引起“閃斷”，所以本文采用大功率旋轉變壓器作為調壓裝置，它能夠實現大功率(最高承載功率165kW)、無級、無接觸式調壓節電，使用壽命也較普通調壓裝置要長許多(壽命約為15年)。

　　1大功率旋轉變壓器

　　旋轉變壓器是輸出電信號與轉子轉角成某種函數關系的電感式角度傳感元件。當勵磁繞組以一定頻率的交流電壓勵磁時，旋轉變壓器輸出繞組的電壓幅值與轉子轉角成正弦、余弦函數關系。基于旋轉變壓器的工作原理，本文提出通過通過調節轉子角度來改變輸出電壓的方案。

　　由于旋轉變壓器在結構上保證了其定子和轉子(旋轉一周)之間空氣間隙內磁通分布符合正弦規律，因此當勵磁電壓加到定子繞組上時，通過電磁耦合，轉子繞組便產生感應電勢。如圖1為大功率旋轉變壓器結構示意圖。

　　圖1大功率旋轉變壓器結構示意圖

　　當接線方式采用自耦式旋轉變壓器方案，如圖2所示，

即為旋轉變壓器定子繞組的勵磁電壓 ， 為轉子繞組中的感應電勢， 是轉子的轉角，變壓器的輸出電壓為 ，推導后得出 。

 

　　由上式可知，調節轉子的轉角

(-70°～70°)，就可以改變輸出電壓。

 

　　

 

　　圖2定、轉子接線方式

　　2照明調壓控制

　　如何高精度控制旋轉變壓器，從而實現照明電壓控制，需要設計一個控制系統，在這一控制系統中需要調節的參數包括輸出電壓、定轉子溫度、旋轉角度等。

　　2.1輸出電壓控制

　　本系統中采用單片機控制步進電機從而帶動旋轉變壓器的轉子轉動來實現輸出電壓控制。要通過步進電機來改變旋轉變壓器轉子的角度，并且電壓穩定精度需達到

0V，為了兼顧穩定性、轉矩和功耗，步進電機選用4相8拍混合式步進電機，是家用空調步進電機。因為所選步進電機的步距角 ，旋轉變壓器轉子的旋轉角度設定為(-70°～70°)，調壓范圍是(-50V～50V)，考慮步進電機接收脈沖的誤差是 個脈沖，所以整個調壓系統的控制精度達到 ，即精度是 ,遠小于技術要求中的 V，調壓精度較高。

 

　　2.2旋轉變壓器定、轉子溫度控制

　　溫升對旋轉變壓器的工作影響很大，直接影響其工作壽命，所以需要針對溫升，及時啟動冷卻風機。

　　旋轉變壓器定、轉子工作容許溫度105℃，本設計中采用溫敏磁控開關來實時測溫。溫敏磁控開關動作精度可達±1℃，滯后溫度小于1℃，它本身又具有開關動作功能，結構簡單可靠。

　　根據旋轉變壓器的工作情況，干簧溫控開關應選擇工作溫度在-40～120℃的型號，它的最大交流開關電壓是250V，最大工作電流(當工作在最高電壓時)≤0.3A。干簧溫控開關輸出的開關量送給單片機，當測得旋轉變壓器定、轉子溫度大于105℃，單片機將驅動冷卻風機運轉降溫，從而達到控溫的目的，圖3是溫度控制框圖。

　　

 

　　圖3溫度控制框圖

　　2.3轉子旋轉角度控制

　　控制系統中調整角范圍是-70°～70°，所以需要對轉子的旋轉角度范圍加以控制，避免電機到了極限位置不停止運行，出現損壞。控制方法是在轉子的接線夾上安裝電渦流接近開關，在70°和-70°的極限位置設置一塊鐵片稍微高出平面，當轉子轉動到極限位置時，電渦流接近開關輸出開關量給單片機，單片機控制旋轉變壓器的轉子停轉。如圖4是角度控制示意圖。

　　

 

　　圖4角度控制示意圖

　　3小結

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

　　參考文獻

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