段永偉 樊安國(guó) 張蕾

前言

本實(shí)用新型節(jié)電濾波器與電器設(shè)備或元器件并聯(lián)連接，它采用智能控制技術(shù)，通過對(duì)檢測(cè)的各類過電壓與負(fù)載的無(wú)功損耗，以納秒級(jí)響應(yīng)和控制，進(jìn)而使被保護(hù)的設(shè)備及元器件上實(shí)際承受的電壓就遠(yuǎn)低于過電壓幅值，從而能將危險(xiǎn)的尖峰過電壓切掉，使電器設(shè)備和元器件免遭過電壓沖擊的危害，同時(shí)能將基波以外的某些能量變害為益，為用電系統(tǒng)提供潔凈能源、降低無(wú)功損耗、提高功率因數(shù)，達(dá)到延長(zhǎng)電器設(shè)備及元器件使用壽命，促進(jìn)安全生產(chǎn)，節(jié)電增容等立竿見影的效果。

1、存在問題及分析

1）電機(jī)、變壓器等感性負(fù)荷由于受到大量浪涌電壓的沖擊，磁滯損耗增加，造成電機(jī)溫升過高，能耗加大，容易因過熱而燒毀；更嚴(yán)重的，電機(jī)、變壓器的絕緣極易被高電壓脈沖擊穿；2）各種電器開關(guān)因受到高能量的瞬流的侵害，觸頭嚴(yán)重?zé)g，造成接觸不良并生成氧化性碳膜層，造成阻值加大、溫升過高、電耗增加、影響正常供電；同時(shí)開關(guān)壽命大力縮短，容易引起停產(chǎn)事故；3）燈具及照明設(shè)施因受浪涌電壓的沖擊，造成電極材料移位，燈具兩端發(fā)黑，光照度下降，耗電加大，極易損壞；4）大型電子儀器、電腦、通訊設(shè)施、儀表等，由于精密度很高，運(yùn)算速度極快，對(duì)不規(guī)則的浪涌電壓脈沖極其敏感，高壓脈沖不到一個(gè)毫秒就可造成一個(gè)程序不規(guī)則，出現(xiàn)電腦死機(jī)、數(shù)據(jù)丟失、燒壞部件等現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)整個(gè)系統(tǒng)會(huì)造成癱瘓，損失巨大；5）變頻調(diào)速器在雨季運(yùn)行時(shí)，有相當(dāng)數(shù)量的變頻器被雷電感應(yīng)電壓所破壞，這已成為較普遍的現(xiàn)象；6）不明原因的電源線短路現(xiàn)象會(huì)造成火災(zāi)；7）整個(gè)用電系統(tǒng)，從弱電到強(qiáng)電，都經(jīng)受著浪涌電壓的侵害，現(xiàn)代研究表明，有90%的電能問題都與浪涌電壓有關(guān)。

2、具體實(shí)施方式

2.1本實(shí)用新型濾波器的電路原理（見圖1）

2.2本實(shí)用新型濾波器的限幅、吸收單元工作原理

如圖2、圖3所示，所述的限幅單元包括第一限幅單元1、第二限幅單元2、第三限幅單元3，第一限幅單元1、第二限幅單元2、第三限幅單元3均包括晶界電阻6、晶粒電阻5、晶界電容4和電子開關(guān)K，其中晶界電阻6和晶界電容4并聯(lián)，晶界電阻6和晶界電容4的第一端通過晶粒電阻5與電子開關(guān)K的第一端連接，電子開關(guān)K的第二端為首，晶界電阻6和晶界電容4的第二端為尾；第一限幅單元、第二限幅單元、第三限幅單元首尾相連形成三角形連接，其連接的公共端和負(fù)荷的電源輸入端連接。在沒有出現(xiàn)過電壓時(shí)，限幅單元端電壓小于其壓敏電壓，其導(dǎo)電屬于熱激發(fā)電子電導(dǎo)機(jī)理，通過限幅單元的阻性電流僅為毫安級(jí)，可看為開路；當(dāng)出現(xiàn)過電壓時(shí)，電子開關(guān)K被控制單元控制導(dǎo)通，其導(dǎo)電屬于隧道擊穿電子電導(dǎo)機(jī)理，其伏安特性呈優(yōu)異的非線性電導(dǎo)特性，以I=CVα（I是通過限幅單元的電流、V表示限幅單元的端電壓、C是與配方和工藝有關(guān)的常數(shù)，α是非線性系數(shù)）可知，限幅單元端電壓微小變化可引起電流的急劇變化，則限幅單元即利用該特性來(lái)抑制過電壓幅值和吸收或?qū)Φ蒯尫胚^電壓引起的浪涌能量。

如圖4所示，吸收單元包括由限幅單元組成的三角形連接方式形成的近似電容器組C，與電機(jī)有功消耗電阻和電機(jī)電感串聯(lián)后相并聯(lián)，其三個(gè)公共端分別和負(fù)載的電源輸入端連接。吸收單元的作用是把電網(wǎng)中的雜波進(jìn)行過濾，再把雜波電能有的濾掉，有的保存起來(lái)，然后再與電機(jī)電感諧振過程中按基波的頻率供給電機(jī)使用，使其變害為利，進(jìn)而使功率因數(shù)得到了提高，降低了無(wú)功損耗。

3、取得的效果

本實(shí)用新型節(jié)電濾波器將限幅單元和吸收單元科學(xué)地結(jié)合，經(jīng)過對(duì)負(fù)荷電壓的動(dòng)態(tài)循環(huán)高速檢測(cè)和無(wú)功損耗的檢測(cè)，對(duì)檢測(cè)的無(wú)論雷電過電壓或是瞬態(tài)操作過電壓以納秒級(jí)迅速響應(yīng)，按照測(cè)得數(shù)據(jù)分析和計(jì)算后，以智能控制技術(shù)為核心，通過對(duì)限幅單元的驅(qū)動(dòng)控制，以納秒級(jí)時(shí)間迅速呈現(xiàn)優(yōu)良非線性導(dǎo)電特性，通過裝置中壓敏電阻器伏安特性，抑制過電壓幅值和吸收或?qū)Φ蒯尫胚^電壓引起的浪涌能量，同時(shí)利用電容器組的特有功能以達(dá)到提高功率因數(shù)和降低無(wú)功損耗的目的。本實(shí)用新型接線簡(jiǎn)單，只需要把引線分別并聯(lián)連接于負(fù)荷處即可，其接線不分相序，保證地線可靠亦可。

（作者單位：安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司）