專利名稱：變壓器冷卻器控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于變壓器的部件或稱組件，是變壓器冷卻器的控制裝置，適用于變壓器的強迫油循環風冷卻器、風冷散熱器和水冷卻器。
目前，變壓器冷卻器的控制裝置或稱電氣控制箱，是由動力電源及其控制電路、冷卻器運行及其控制電路、信號指示及保護電路、外殼及結構件等構成。其中動力電源及其控制電路提供兩路獨立電源及電源故障自動切換控制電路；信號指示及保護電路可對一些工作故障進行指示并發出必要的跳閘信號；冷卻器運行及其控制電路接有變壓器溫度控制器，可以根據變壓器運行時的繞組或油面溫度變化，自動控制冷卻器的投入或切除，或分組投入或切除。其不足之處是這種變壓器冷卻器的控制裝置只能控制冷卻器的投入或切除，或分組投入或切除，而冷卻器一旦投入，冷卻器油泵或風扇電動機就會在其額定轉速和額定功率下運行，因此，這種控制裝置不能根據變壓器溫度的變化自動均勻平滑地調整冷卻器的冷卻容量，致使冷卻器運行時噪聲大，能耗也大。
本實用新型的目的在于克服上述已有技術中的不足之處，而提供一種能夠根據變壓器的溫度變化自動均勻平滑地調整冷卻器的冷卻容量，從而使冷卻器運行時噪聲小、能耗小、可靠性高的變壓器冷卻器控制裝置。
本實用新型的目的可以通過以下措施來達到它包括動力電源及其控制電路、信號指示及保護電路、外殼等，其特殊之處在于在動力電源與冷卻器油泵或風扇電動機間有由空氣開關、變頻器、交流接觸器依次串聯構成的變頻電路，變頻電路中的交流接觸器與冷卻器油泵或風扇電動機間還串聯有電動機保護熱繼電器，變頻器的控制端與比例積分調節器的輸出端相連，比例積分調節器的第一輸入端與兩端接有直流電源的變壓器溫度給定信號電位器的可調端相接，比例積分調節器的第二輸入端與兩端和變壓器溫度傳感器相接的變壓器溫度信號電位器的可調端相接；比例積分調節器由運算放大器、運算放大器輸出端與其反相輸入端間并聯的穩壓管支路、運算放大器輸出端與其反相輸入端間并聯的由積分電容和反饋電阻相串聯組成的支路、運算放大器反相輸入端并接的分別構成比例積分調節器第一輸入端和第二輸入端的兩個等值電阻、運算放大器同相輸入端與地間串聯的平衡電阻等構成，或還可以在運算放大器的輸出端與其反相輸入端間再并聯一個抑制運算放大器零點漂移的電阻。
運行時，通過調節變壓器溫度給定信號電位器設定變壓器溫度的給定信號，變壓器溫度信號電位器引入由安裝在變壓器上的變壓器溫度傳感器測出的變壓器溫度信號。這樣，在運算放大器的反相輸入端可得到變壓器溫度給定信號與變壓器溫度信號的差值。比例積分調節器的輸出由比例和積分兩部分組成，比例部分迅速反映調節作用，積分部分致力于消除靜態偏差。當變壓器溫度發生變化時，在運算放大器的輸入端可得到反映，并通過比例積分調節器去控制變頻器輸出電源的頻率，以調節冷卻器油泵或風扇電動機的轉速，達到均勻平滑地調節冷卻器的冷卻容量的目的。
為了提高冷卻器運行的可靠性，本實用新型還在動力電源與變頻電路的交流接觸器的輸出端間并聯有由空氣開關、交流接觸器依次串聯構成的工頻電路，其與變頻電路間的手動和自動切換控制電路為由熔斷器從動力電源引出的一相電源線與中性線間至少要并聯兩條支路，在其中的第一條支路中，由第一中間繼電器的常閉觸點、第一時間繼電器的延時線圈、變頻電路中的交流接觸器線圈依次串聯構成第一個分支路，由第一中間繼電器的第一常開觸點、第二時間繼電器的延時線圈、工頻電路中的交流接觸器線圈依次串聯構成第二個分支路，然后，將這兩個分支路并聯，再與冷卻器油泵或風扇電動機保護熱繼電器的常閉觸點串聯后引至中性線，第二條支路是第一中間繼電器的第二常開觸點與第二中間繼電器的常閉觸點串聯后與手動開關并聯，然后，再串聯第一中間繼電器的線圈后引至中性線，另外，在與上述同一相電源線上的變頻器輸入端再引出兩條支路，一條是經變頻器的常開報警觸點連至第一中間繼電器的第二常開觸點與第二中間繼電器的常閉觸點的連接處，另一條是變頻器的常閉報警觸點與第二中間繼電器的線圈串聯后引至中性線。
在變頻器發生故障或檢修時，可通過上述電路實現自動或手動控制，使得冷卻器油泵或風扇電動機從由變頻器供電轉到由電網工頻供電。這樣，就提高了冷卻器運行的可靠性。
下面，將結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳述

圖1為本實用新型實施例的結構方框圖；圖2為本實用新型的變頻電路、工頻電路及其控制電路的實施例典型電路圖；圖3為本實用新型中比例積分調節器的另一種實施例電路圖；圖4為本實用新型中適用于變壓器的強迫油循環風冷卻器的一種實施例電路圖；參照圖1。本實用新型主要包括已有技術中的外殼K及其結構件、動力電源及其控制電路、信號指示及保護電路，以及根據需要還可以加入加溫及其控制電路。本實用新型的主要特殊之處是用變頻電路、工頻電路及其控制電路部分取代了已有技術中的冷卻器運行控制電路部分。從電源I和電源II兩路外部獨立的供電電源引至外殼K內的動力電源及其控制電路部分，為整個電氣系統提供了電源。再從動力電源及其控制電路部分引出電源線至變頻電路、工頻電路及其控制電路部分。同時，在動力電源及其控制電路部分和變頻電路、工頻電路及其控制電路部分中還均為信號指示及保護電路部分提供了信號動作接點，這些接點的動作可為信號指示及保護電路部分提供動作信號。從安裝在變壓器上的變壓器溫度傳感器引出變壓器溫度信號至變頻電路、工頻電路及其控制電路部分。從變頻電路、工頻電路及其控制電路部分引出供電線至冷卻器油泵或風扇電動機。其中動力電源及其控制電路部分中有兩路獨立的電源，當其中一路電源發生故障時，其控制電路可以控制將故障電源切除，并投入另一路獨立電源；信號指示及保護電路可以發出工作中的多種故障信號，還可以發出必要的跳閘保護動作信號；加溫及其控制電路可以為外殼K內的各種電氣元器件提供一個適宜的環境溫度。
本實用新型的變頻電路、工頻電路及其控制電路如圖2～4所示。從動力電源及其控制電路提供的三相動力電源線L11、L12、L13與冷卻器油泵或風扇電動機M間有由空氣開關Q11、變頻器U1、交流接觸器KMS11依次串聯構成的變頻電路，變頻電路中的交流接觸器KMS11與冷卻器油泵或風扇電動機M間還串聯有油泵或風扇電動機保護熱繼電器KH1，變頻器U1的控制端與比例積分調節器PI的輸出端1相連，比例積分調節器PI的第一輸入端7與兩端接有直流電源的變壓器溫度給定信號電位器RP1的可調端相接，比例積分調節器PI的第二輸入端9與兩端和變壓器溫度傳感器T相接的變壓器溫度信號電位器RP2的可調端相接。
比例積分調節器PI可以設計成多種形式。本實用新型的比例積分調節器PI由運算放大器N、運算放大器N輸出端1與其反相輸入端3間并聯的穩壓管VST支路、運算放大器N輸出端1與其反相輸入端3間并聯的由積分電容C1和反饋電阻R1相串聯組成的支路、運算放大器N反相輸入端3并接的分別構成比例積分調節器PI第一輸入端7和第二輸入端9的兩個等值電阻R0、運算放大器N同相輸入端5與地間串聯的平衡電阻Rbal等構成，或還可以在運算放大器N的輸出端1與其反相輸入端3間再并聯一個抑制運算放大器N零點漂移的電阻R2。
變壓器溫度給定信號電位器RP1可在一定范圍內自由設定變壓器溫度給定值；變壓器溫度信號電位器RP2接收來自變壓器溫度傳感器T的溫度反饋信號；穩壓管VST可限制運算放大器N輸出端1的輸出電壓信號幅值，當運算放大器N輸出端1的輸出電壓信號幅值高于高限幅值時，穩壓管VST反向擊穿，對運算放大器N產生強烈的反饋作用，使輸出端1的電位降至高限幅值；平衡電阻Rbal用于降低運算放大器N失調電流的影響。
工作時，可以在比例積分調節器PI的第一輸入端7先設定變壓器的溫度信號值，而在比例積分調節器PI的第二輸入端9可得到變壓器實際溫度信號的反饋值。當變壓器負荷增大時，勢必導致變壓器溫度上升，這一上升的溫度信號值經變壓器溫度傳感器T反饋到比例積分調節器PI的第二輸入端9，經與第一輸入端7的溫度給定信號相比較后，在運算放大器N的反向輸入端3得到一個信號差值。比例積分調節器PI的輸出由比例和積分兩部分組成。比例部分迅速反映調節作用，在開始瞬間，電容C1近乎短路，此時，該比例積分調節器PI可以看成為放大倍數為R1/R2的比例調節器，在其輸出端1處立即得到輸入端3處的差值信號放大了R1/R0倍的輸出電壓信號。此后，隨著電容C1被充電，就開始積分，輸出端1處輸出的電壓信號持續增長。此輸出的電壓信號經變頻器U1的控制端控制著變頻器U1輸出的電源頻率、電壓均增大，使得冷卻器油泵或風扇電動機M的轉速上升，從而，使變壓器的溫度開始下降。當變壓器溫度下降至設定值時，即由變壓器溫度傳感器T反饋到比例積分調節器PI輸入端9的溫度信號與輸入端7的給定溫度信號相同，因而，在運算放大器N的反相輸入端3處的信號差值為零，此時，冷卻器油泵或風扇電動機M的運行達到了穩態，在此穩態情況下，油泵或風扇電動機M的轉速增大了，變壓器冷卻器的冷卻容量也增大了。
反之，當變壓器溫度降低時，可知穩態時，變壓器溫度仍保持為設定值，不同的是油泵或風扇電動機M的轉速下降了。由于冷卻器運行時噪聲隨著電動機轉速的下降而減小，電動機的功率隨著轉速的下降成三次方正比下降，可知，此時實現了冷卻器的降噪、節能方式運行。
為了提高冷卻器運行的可靠性，在三相動力電源L11、L12、L13與變頻電路中的交流接觸器KMS11的輸出端間并聯有由空氣開關Q12、交流接觸器KMS12依次串聯構成的工頻電路，以及工頻電路與變頻電路間的手動和自動切換控制電路。該手動和自動切換控制電路為由熔斷器F11從動力電源引出的一相電源線L13與中性線N1間要至少并聯兩條支路在第一條支路中，由第一中間繼電器K11的常閉觸點、第一時間繼電器KT11的延時線圈、變頻電路中的交流接觸器KMS11線圈依次串聯構成第一個分支路，由第一中間繼電器K11的第一常開觸點、第二時間繼電器KT12的延時線圈、工頻電路中的交流接觸器KMS12線圈依次串聯構成第二個分支路，然后，將這兩個分支路并聯，再與油泵或風扇電動機M保護熱繼電器KH1…的常閉觸點串聯后引至中性線N1；第二條支路是第一中間繼電器K11的第二常開觸點與第二中間繼電器K12的常閉觸點串聯后與手動開關SL1并聯，然后，再串聯第一中間繼電器K11的線圈后引至中性線N1。另外，在變頻器U1的輸入端，在與上述的電源線為同一相線，即L13上再引出兩條支路一條是經變頻器U1的常開報警觸點連至第一中間繼電器K11的第二常開觸點與第二中間繼電器K12的常閉觸點的連接處；另一條是變頻器U1的常閉報警觸點與第二中間繼電器K12的線圈串聯后引至中性線N1。
工作時，閉合變頻電路的空氣開關Q11和工頻電路的空氣開關Q12。在控制回路中，交流接觸器KMS11線圈通電，其在變頻電路中的主觸點閉合，冷卻器油泵或風扇電動機M獲得變頻供電。當變頻器U1發生故障時，變頻器U1的常開報警觸點閉合，變頻器U1的常閉報警觸點斷開，第二中間繼電器K12線圈斷電，使得第二中間繼電器K12的常閉觸點閉合，則第一中間繼電器K11線圈通電，并通過其第二常開觸點的閉合實現自保持，其常閉觸點斷開，使得交流接觸器KMS11線圈斷電，其在變頻電路中的主觸點斷開；而同時，第一中間繼電器K11的第一常開觸點閉合，經過時間繼電器KT12的短暫延時后，使得交流接觸器KMS12線圈通電，使其在工頻也路中的主觸點閉合，此時，實現了電動機M自動從變頻供電轉變為工頻供電。這時，可斷開變頻電路中的空氣開關Q11，檢修變頻器U1。變頻器U1檢修完畢后，可再閉合空氣開關Q11，此時變頻器U1的常開報警觸點斷開、常閉報警觸點閉合，使得第二中間繼電器K12線圈通電，其常閉觸點斷開，則第一中間繼電器K11線圈斷電，其常開觸點斷開，使交流接觸器KMS12線圈斷電，其在工頻電路中的主觸點斷開；而同時，第一中間繼電器K11的常閉觸點閉合，經過時間繼電器KT11的短暫延時后，使得交流接觸器KMS11線圈通電，其在變頻電路中的主觸點閉合，此時，實現了電動機M自動從工頻供電轉變為變頻供電。當然，以上自動切換過程也可通過手動開關SL1來實現，即閉合轉換開關SL1，即可使第一中間繼電器K11線圈通電，與上述過程類似，完成電動機M從變頻供電轉變為工頻供電；斷開轉換開關SL1，則可使第一中間繼電器K11線圈斷電，同樣，與上述過程類似，也可完成電動機M從工頻供電轉變為變頻供電。油泵或風扇電動機M保護熱繼電器器KH1…動作，可使交流接觸器KMS11、KMS12線圈斷電，使其在電動機供電線路中的主觸點斷開，實現對電動機M的保護。
對于采用油導向循環冷卻的變壓器所用的強迫油循環風冷卻器，本實用新型的實施例采用如圖4所示的電路。電路中，變頻電路中的交流接觸器KMS11與冷卻器油泵電動機M間串聯有油泵電動機保護熱繼電器KH1，變頻電路中的交流接觸器KMS11與冷卻器風扇電動機M間還依次串聯有風扇電動機投切交流接觸器KMS13和風扇電動機保護熱繼電器KH11、KH12…。相應地，在工頻電路與變頻電路間的手動和自動切換控制電路中，還應加入一條支路，即在由熔斷器F11從動力電源引出的一相電源線L13與中性線N1間再并聯一條由風扇電動機投切交流接觸器KMS13的線圈和風扇電動機保護熱繼電器KH11、KH12…的常閉觸點依次串聯構成的支路。而在此手動和自動切換控制電路的第一條支路中，在油泵或風扇電動機保護熱繼電器KH1…的常閉觸點處改為此處只保留油泵電動機保護熱繼電器KH1的常閉觸點。電路工作情況與上述相似，不同的是油泵電動機保護熱繼電器KH1動作可切斷油泵和風扇電動機M的電源，而風扇電動機保護熱繼電器KH11、KH12…動作卻只能切斷風扇電動機M的電源。
當然，上述控制也可利用可編程序控制器實現。
本實用新型與已有技術相比積極效果如下1.本實用新型由于采用了可根據變壓器的溫度變化自動向作用于冷卻器的油泵或風扇電動機提供相應頻率電源的變頻電路，因此，可根據變壓器溫度的變化自動均勻平滑地調整冷卻器的冷卻容量。當變壓器負荷增大而使得變壓器的溫度上升時，冷卻器油泵或風扇電動機的轉速就會被調高，從而增大冷卻器的冷卻容量，而使得變壓器的溫度不會升高，可見，此種情況下增大了變壓器帶負荷的能力。當變壓器負荷降低而使得變壓器的溫度下降時，冷卻器油泵或風扇電動機的轉速就會被調低，而電動機轉速的降低可使冷卻器運行時的噪聲和能耗均減小，此種情況下就實現了冷卻器的降噪、節能運行。
2.本實用新型由于除設有變頻電路外，還設有工頻電路及其手動和自動切換控制電路，當變頻電路出現故障或檢修時，可自動或手動控制向冷卻器油泵或風扇電動機提供工頻電源，因此，提高了冷卻器運行的可靠性，并且控制方便。
權利要求1.變壓器冷卻器控制裝置，包括動力電源及其控制電路、信號指示及保護電路、外殼等，其特征在于在動力電源與冷卻器油泵或風扇電動機間有由空氣開關、變頻器、交流接觸器依次串聯構成的變頻電路，變頻電路中的交流接觸器與冷卻器油泵或風扇電動機間還串聯有電動機保護熱繼電器，變頻器的控制端與比例積分調節器的輸出端相連，比例積分調節器的第一輸入端與兩端接有直流電源的變壓器溫度給定信號電位器的可調端相接，比例積分調節器的第二輸入端與兩端和變壓器溫度傳感器相接的變壓器溫度信號電位器的可調端相接；
2.根據權利要求1所述的變壓器冷卻器控制裝置，其特征在于比例積分調節器由運算放大器、運算放大器輸出端與其反相輸入端間并聯的穩壓管支路、運算放大器輸出端與其反相輸入端間并聯的由積分電容和反饋電阻相串聯組成的支路、運算放大器反相輸入端并接的分別構成比例積分調節器第一輸入端和第二輸入端的兩個等值電阻、運算放大器同相輸入端與地間串聯的平衡電阻等構成，或還可以在運算放大器的輸出端與其反相輸入端間再并聯一個抑制運算放大器零點漂移的電阻；
3.根據權利要求1或2所述的變壓器冷卻器控制裝置，其特征在于在動力電源與變頻電路的交流接觸器的輸出端間并聯有由空氣開關、交流接觸器依次串聯構成的工頻電路，其與變頻電路間的手動和自動切換控制電路為由熔斷器從動力電源引出的一相電源線與中性線間至少要并聯兩條支路，在其中的第一條支路中，由第一中間繼電器的常閉觸點、第一時間繼電器的延時線圈、變頻電路中的交流接觸器線圈依次串聯構成第一個分支路，由第一中間繼電器的第一常開觸點、第二時間繼電器的延時線圈、工頻電路中的交流接觸器線圈依次串聯構成第二個分支路，然后，將這兩個分支路并聯，再與冷卻器油泵或風扇電動機保護熱繼電器的常閉觸點串聯后引至中性線，第二條支路是第一中間繼電器的第二常開觸點與第二中間繼電器的常閉觸點串聯后與手動開關并聯，然后，再串聯第一中間繼電器的線圈后引至中性線，另外，在與上述同一相電源線上的變頻器輸入端再引出兩條支路，一條是經變頻器的常開報警觸點連至第一中間繼電器的第二常開觸點與第二中間繼電器的常閉觸點的連接處，另一條是變頻器的常閉報警觸點與第二中間繼電器的線圈串聯后引至中性線。
專利摘要本實用新型屬于變壓器的部件或稱組件,是變壓器冷卻器的控制裝置或稱電氣控制箱,適用于變壓器的強迫油循環風冷卻器、風冷散熱器和水冷卻器。它包括動力電源及其控制電路、信號指示及保護電路、外殼等,其結構特征是:設有變頻電路、工頻電路及其手動和自動切換控制電路。本實用新型可根據變壓器的溫度自動均勻地調整冷卻器的冷卻容量,可減小冷卻器的噪聲和能耗,且可靠性高。
文檔編號H01F27/12GK2378813SQ9922380
公開日2000年5月17日 申請日期1999年5月17日 優先權日1999年5月17日
發明者李福彥, 施祖烈 申請人:沈陽變壓器有限責任公司