CN101552116B - 分磁路变压器 - Google Patents
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Abstract
一种副绕组内有两条独立铁芯磁路的变压器，将单相变压器两个“口”字型铁芯的一对磁柱叠合，两个“口”字型铁芯组成不在一个平面的“日”字型，“日”字型的中间横线为叠合磁柱；将副绕组装在所述叠合的磁柱外；将两个原绕组分别装在另外的两个磁柱外；1个原绕组的两端分别与固定单相供电线路连接，另1个原绕组的两端分别与可变电源的两输出极连接；改变可变电源输出电压达到改变副绕组内磁通量、改变副绕组输出电压大小目的。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种变压器，尤其是副绕组内有两条独立铁芯磁路的变压器。
背景技术
目前，公知的变压器由铁芯和装在铁芯外的原、副绕组构成，原、副绕组内的铁芯磁路相同，电源输入原绕组的能量通过原、副绕组内的铁芯磁路输向副绕组。常见的稳压-隔离电源有串连变压器-开关电源-隔离变压器补偿式稳压电源，这种方式需要两台变压器；CN02135780.3发明专利提出一种在变压器铁芯主磁路上加装补偿绕组，用开关电源作用于补偿绕组实现稳压，这种方法主要用于补偿负载变化引起的负载电压变化，对电源变化引起的负载电压变化较难以补偿，达到稳压目的。
发明内容
为了克服现有串连变压器-开关电源-隔离变压器补偿式稳压电源需用两台变压器，和CN02135780.3发明专利所提出方法难以补偿电源电压变化引起负载电压变化的不足，本发明提出一种将副绕组内铁芯磁路分为两条，每条铁芯磁路外各有一个原绕组，一条铁芯磁路外的原绕组与供电电源连接，另一条铁芯磁路外的原绕组与开关电源连接，用供电电源和开关电源分别对副绕组提供能量，使副绕组达到稳压调压目的的变压器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案
对于单相变压器，将两个“口”字型铁芯的一对磁柱叠合，两个“口”字型铁芯组成不在一个平面的“日”字型，“日”字型的中间横线为叠合磁柱；将变压器副绕组装在所述叠合的磁柱外，即装在所述“日”字型的中间横线外；将变压器两个原绕组分别装在所述副绕组所在磁柱以外的磁柱外，即装在所述“日”字上、下两根横线外；一个原绕组的两端分别与两根单相供电电源线连接，这个原绕组在自身所在铁芯磁路中产生磁通量Φ1，另一个原绕组的两端分别与开关电源的两个输出极连接，这个原绕组在自身所在铁芯磁路中产生磁通量Φ2，副绕组中的磁通量Φ3就是Φ3＝Φ1+Φ2；若副绕组匝数为N3，副绕组内产生感应电动势e3＝N3dΦ3/dt＝N3d(Φ1+Φ2)/dt；当供电电源电压一定时Φ1基本确定，开关电源产生磁通量Φ2的大小和相位都可由开关电源控制，所以副绕组内感应电动势e3的大小就可由开关电源控制。
对于三相变压器，将两个“日”字型铁芯的三对磁柱叠合，两个“日”字型铁芯组成不在一个平面的
型，
型的中间“日”为两个“日”字型铁芯叠合部分；将三个变压器副绕组分别装在所述叠合的“日”字型三根磁柱外，即分别装在所述叠合的“日”字型铁芯的三根中间横线外；将三个变压器原绕组分别装在所述
型的左边“日”字型铁芯的三根中间横线外；将另外三个变压器原绕组分别装在所述
型的右边“日”字型铁芯的三根中间横线外；左边“日”字型铁芯的三根中间横线外的三个原绕组分别与三相供电电源线连接，这三个原绕组在自身所在铁芯磁柱中产生磁通量Φ1，右边“日”字型铁芯的三根中间横线外的三个原绕组分别与三相开关电源的三个输出电极连接，这三个原绕组在自身所在铁芯磁柱中产生磁通量Φ2，三个副绕组中的磁通量Φ3就是Φ3＝Φ1+Φ2；若一个副绕组匝数为N3，一个副绕组内产生感应电动势e3＝N3dΦ3/dt＝N3d(Φ1+Φ2)/dt；当供电电源电压一定时Φ1基本确定，开关电源产生磁通量Φ2大小和相位都可由开关电源控制，所以副绕组内产生感应电动势e3的大小就可由开关电源控制。
本发明的有益效果
与现有串连变压器-开关电源-隔离变压器补偿式稳压电源相比，具有节省铁芯、绕组的优点；与CN02135780.3发明专利所提出方法相比，具有副绕组输出电压可远高于供电电源电压的优点。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的分磁路单相变压器原理图；
图2是本发明的分磁路单相变压器铁芯侧面图；
图3是本发明的带失电保护继电器的分磁路单相变压器原理图；
图4是本发明的分磁路三相变压器原理图；
图5是本发明的分磁路三相变压器侧面图；
图6是本发明的带失电保护继电器的分磁路三相变压器原理图。
在图1中，1.第1原绕组电流，2.第1原绕组电流的磁通量，3.第1原绕组，4.第1原绕组内铁芯，5.两个“口”字型铁芯相叠的磁柱，6.第2原绕组内铁芯，7.开关电源，8.副绕组输出电压，9.供电线路，10.相叠铁芯磁柱内第1原绕组电流磁通量，11.相叠铁芯磁柱内第2原绕组电流磁通量，12.相叠铁芯磁柱外副绕组，13.第2原绕组电流磁通量，14.第2原绕组。
在图2中，4.第1原绕组内铁芯，6.第2原绕组内铁芯。
在图3中，1.~14.与图1中的相同，15.接触器或继电器吸合线圈，16.开关电源控制电路，17.吸合线圈导线，18.接触器或继电器常闭触点，19.开关电源控制电路对常闭触点的控制，20.负载电压采样电路，21.负载电压采样电路的输出。
在图4中，1.A相第1原绕组，2.A相第1原绕组所在铁芯磁柱，3.B相第1原绕组，4.B相第1原绕组所在铁芯磁柱，5.C相第1原绕组，6.C相第1原绕组所在铁芯磁柱，7.三相第1原绕组星点，8.三相副绕组输出，9.A相副绕组，10.A相副绕组所在铁芯磁柱，11.B相副绕组，12.B相副绕组所在铁芯磁柱，13.C相副绕组，14.C相副绕组所在铁芯磁柱，15.三相副绕组星点，16.A相第2原绕组，17.A相第2原绕组所在铁芯磁柱，18.B相第2原绕组，19.B相第2原绕组所在铁芯磁柱，20.C相第2原绕组，21.C相第2原绕组所在铁芯磁柱，22.三相第2原绕组星点，23.三相供电线路，24.三相开关电源。
在图5中，1.第1原绕组，2.第1原绕组内铁芯，3.副绕组，4.副绕组内铁芯，5.第2原绕组，6.第2原绕组内铁芯。
在图6中，1.~24.与图4中的相同，25.开关电源控制电路，26.接触器或继电器吸合线圈导线，27.接触器或继电器吸合线圈，28.开关电源控制电路对常闭主触点的控制，29.接触器或继电器常闭主触点，30.负载电压采样电路，31.负载电压采样电路的输出。
具体实施方式
在图1中，将2个“口”字形铁芯的2个磁柱相叠合成一个粗磁柱(5)，在所述粗磁柱(5)外装上副绕组(12)；在1个“口”字形铁芯的未叠合磁柱(4)外装上第1原绕组(3)，所述第1原绕组(3)的两根导线与两根供电线路(9)连接，从所述供电线路(9)流入所述第1原绕组(3)电流(1)，所述电流(1)在所述第1原绕组(3)内产生磁通Φ1(2)；在另1个“口”字形铁芯的未叠合磁柱(6)外装上第2原绕组(14)，所述第2原绕组(14)的两根导线与开关电源(7)的两个输出电极连接，从所述开关电源(7)流入所述第2原绕组(14)电流(15)，所述电流(15)在所述第2原绕组(14)内产生磁通Φ2(13)；所述磁通(2)在叠合粗磁柱(5)内成为磁通Φ1(10)，所述磁通(13)在叠合粗磁柱(5)内成为磁通Φ2(11)，所述副绕组(12)内总磁通Φ为所述磁通Φ1(10)与磁通Φ2(11)之和，用所述开关电源(7)改变所述磁通Φ2(11)，就可改变所述副绕组(12)内总磁通Φ，就可改变所述副绕组(12)的输出电压(8)；所述2个“口”字形铁芯截面积、第1原绕组(3)导线截面和匝数、第2原绕组(14)导线截面和匝数、副绕组(12)导线截面和匝数设计原则为：当所述供电线路电压为额定电压、所述开关电源(7)输出电压相位和大小与所述供电线路额定电压的相同时，所述副绕组(12)输出电压为额定电压。
在图3中，在所述图1基础上，增加开关电源控制电路(16)、带常闭主触点的接触器或继电器、电压采样电路(20)；所述电压采样电路(20)对负载电压采样，所述电压采样电路(20)根据负载采样电压，通过所述开关电源控制电路(16)改变所述开关电源(7)输出电压的大小和相位，达到改变所述副绕组(12)输出电压(8)的目的；所述开关电源控制电路(16)还控制所述接触器或继电器的吸合线圈(15)通电或断电，当所述开关电源控制电路(16)正常工作时先使所述接触器或继电器的吸合线圈(15)通电，所述接触器或继电器常闭主触点(18)断开；当所述开关电源控制电路(16)正常不工作或失电时，所述接触器或继电器吸合线圈(15)断电，所述接触器或继电器常闭主触点(18)闭合，若此时所述供电线路电压为额定电压，所述副绕组(12)输出电压也为额定电压。
在图4中，将2个三相“日”字形铁芯的3对磁柱相叠合，叠合后的铁芯具有3个区间，每个区间可装入3组绕组；叠合后铁芯两端各3根磁柱分别为所述2个“日”字形铁芯的磁柱，它们不在一个平面上；中间3根粗磁柱为所述2个“日”字形铁芯磁柱之和；在所述3相粗磁柱(9)、(11)、(13)外分别装上3相副绕组(10)、(12)、(14)；在叠合后铁芯一端的3根磁柱(2)、(4)、(6)上分别装上3相第一原绕组(1)、(3)、(5)；在叠合后铁芯另一端的3根磁柱(16)、(18)、(20)上分别装上3相第二原绕组(17)、(19)、(21)；所述3相第一原绕组(1)、(3)、(5)的一组同名端连接在一起组成星点(7)，所述3相第一原绕组(1)、(3)、(5)的另一组同名端分别与三相供电线路(23)连接；所述3相第二原绕组(17)、(19)、(21)的一组同名端连接在一起组成星点(22)，所述3相第二原绕组(17)、(19)、(21)的另一组同名端分别与三相开关电源(24)的三个输出电极连接；所述开关电源(24)的三相输入端分别与三相供电线路(23)连接；用所述开关电源(24)改变流入所述3相第二原绕组(17)、(19)、(21)的电流，就可改变所述3相副绕组(10)、(12)、(14)内的总磁通，就可改变所述3相副绕组(10)、(12)、(14)的输出电压(8)；所述2个三相“日”字形铁芯磁柱截面积、3相第一原绕组(1)、(3)、(5)导线截面和匝数、3相第二原绕组(17)、(19)、(21)导线截面和匝数、3相副绕组(10)、(12)、(14)导线截面和匝数设计原则为：当所述三相供电线路(23)电压为额定电压、所述三相开关电源(24)输出电压相位和大小与所述三相供电线路额定电压的相同时，所述三相副绕组(10)、(12)、(14)输出电压为额定电压。
在图6中，在所述图4基础上，增加三相开关电源控制电路(25)、带常闭主触点的三相接触器或继电器、电压采样电路(30)；所述电压采样电路(30)对负载电压采样，所述电压采样电路(30)根据负载采样电压，通过所述开关电源控制电路(25)改变所述开关电源(24)输出电压大小和相位，达到改变所述副绕组(10)、(12)、(14)输出电压(8)目的；所述开关电源控制电路(25)还通过导线(26)控制所述接触器或继电器的吸合线圈(27)通电或断电，当所述开关电源控制电路(25)正常工作时，先使所述接触器或继电器吸合线圈(27)通电，所述接触器或继电器常闭主触点(29)断开；当所述开关电源控制电路(25)工作不正常或失电时，所述接触器或继电器吸合线圈(27)断电，所述接触器或继电器常闭主触点(29)闭合，若此时所述供电线路(23)电压为额定电压，所述副绕组(10)、(12)、(14)输出电压也为额定电压。
Claims (5)
1.一种副绕组内有两条独立铁芯磁路的变压器，其特征是：对于单相变压器，将两个“口”字型铁芯的一对磁柱叠合，两个“口”字型铁芯组成不在一个平面的“日”字型，“日”字型的中间横线为叠合磁柱；将副绕组N3套装在所述叠合磁柱外，其匝数为N3，即套装在所述“日”字型中间横线磁柱外；将两个原绕组N1、N2分别套装在所述副绕组所在磁柱以外的两个磁柱外，即套装在所述“日”字上、下两根磁柱横线外；第1原绕组N1的两端分别与固定单相供电线路连接，原绕组N1在自身所在铁芯磁路中产生磁通量Ф1；第2原绕组N2的两端分别与可变电源的两输出极连接，原绕组N2在自身所在铁芯磁路中产生磁通量Ф2；所述N3中的磁通量Ф3＝Ф1+Ф2，N3内感应电动势e3＝N3dФ3/dt＝N3d(Ф1+Ф2)/dt；改变可变电源输出电压大小和相位，达到改变Ф2、改变Ф3、改变副绕组N3输出电压大小目的；对于三相变压器，将两个“日”字型三相铁芯的三对磁柱叠合，两个“日”字型铁芯组成不在一个平面的
型，型的中间“日”为两个“日”字型铁芯叠合部分；将三个变压器副绕组分别套装在所述中间叠合的“日”字型三根磁柱外，即分别套装在所述中间叠合的“日”字型铁芯的三根横线外；将第1三相原绕组分别套装在所述
型的左边“日”字型铁芯的三根中间横线磁柱外；将第2三相原绕组分别套装在所述
型的右边“日”字型铁芯的三根中间横线磁柱外；左边“日”字型铁芯的三根中间横线外的第1三相原绕组分别与三相供电电源线连接，第1三相原绕组在自身所在铁芯磁柱中产生磁通量Ф1，右边“日”字型铁芯的三根中间横线外的第2三相原绕组分别与三相可变电源的三个输出电极连接，第2三相原绕组在自身所在铁芯磁柱中产生磁通量Ф2，三个所述副绕组中的磁通量Ф3＝Ф1+Ф2；若一个副绕组匝数为N3，一个副绕组内感应电动势e3＝N3dФ3/dt＝N3d(Ф1+Ф2)/dt；改变可变三相电源输出电压大小和相位，达到改变Ф2、改变Ф3、改变副绕组N3输出电压大小目的。
2.根据权利要求1所述的一种副绕组内有两条独立铁芯磁路的变压器，其特征是：对于所述单相变压器，2个“口”字形铁芯截面积、第1、第2单相原绕组导线截面和匝数、副绕组导线截面和匝数设计原则为：当所述供电线路电压为额定电压、所述可变电源输出电压相位和大小与所述供电线路额定电压的相同时，所述副绕组输出电压为额定电压。
3.根据权利要求1所述的一种副绕组内有两条独立铁芯磁路的变压器，其特征是：对于所述三相变压器，2个三相“日”字形铁芯磁柱截面积、第一3相原绕组导线截面和匝数、第二3相原绕组导线截面和匝数、3相副绕组导线截面和匝数设计原则为：当所述三相供电线路电压为额定电压、所述三相开关电源输出电压相位和大小与所述三相供电线路额定电压的相同时，所述三相副绕组输出电压为额定电压。
4.根据权利要求1所述的一种副绕组内有两条独立铁芯磁路的变压器，其特征是：在与所述可变电源连接的第2原绕组的端点连接接触器或继电器常闭触点的一端，所述接触器或继电器常闭触点的另一端与供电导线连接，所述可变电源控制所述接触器或继电器的吸合线圈；当所述可变电源正常工作时先使所述接触器或继电器吸合线圈通电，所述常闭触点断开；一旦所述可变电源工作不正常或断电时，所述接触器或继电器吸合线圈断电，所述常闭触点接通，使所述第2原绕组的端点与供电导线直接接通。
5.根据权利要求1所述的一种副绕组内有两条独立铁芯磁路的变压器，其特征是：所述可变电源为开关电源或逆变电源；所述开关电源或逆变电源的能量输入端接供电线路，所述开关电源或逆变电源的电压采样电路输入端并联在负载两端，所述电压采样电路的输出控制所述开关电源或逆变电源输出电压的大小和相位。
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