CN101692389B - 一种非晶合金变压器器身紧固结构及变压器器身的装配方法 - Google Patents

Abstract

一种非晶合金变压器器身紧固结构，变压器器身相绕组中低压线圈(1)和高压线圈(2)交错排列，压板(3)放置在变压器器身相绕组端部的外侧。一个或多个相绕组套装在铁心柱(5)上；相绕组与压板(3)一起使用绑扎带(4)紧固。相绕组中线圈的下部和上部分别嵌入下夹具(6)和上夹具(7)的凹槽中。装配时，首先分别绕制低压线圈(1)和高压线圈(2)，再组装为单个相绕组。用压板(3)将相绕组向内压紧，再用绑扎带(4)将相绕组和压板(3)捆绑为一体，将捆扎好的相绕组套装在铁心柱(5)上，然后将相绕组连同铁心柱(5)安装在上、夹具(7、6)上，在压板(3)与上、下夹具(7、6)壁之间塞紧垫块。

Description

一种非晶合金变压器器身紧固结构及变压器器身的装配方法

技术领域

本发明涉及一种用于紧固非晶合金变压器器身的结构及其装配方法。

背景技术

非晶合金变压器是一种优异的低损耗节能变压器，它的特点是利用非晶合金材料代替硅钢片制成铁芯，使得变压器空载损耗低和空载电流小，因此得到了越来越多的重视。但是由于非晶合金材料对机械应力非常敏感，俗称金属玻璃，无论是张应力还是弯曲应力都会影响其磁性能，因此非晶合金变压器的抗短路能力较差，铁芯不能承受机械力的作用。

目前的非晶合金变压器普遍采用了心式结构，高、低压线圈同心地套在铁心柱上，线圈包围铁心，线圈通过夹件和压钉来压紧。这种结构在装配时，通常先分别制作好铁心柱和高、低压线圈，然后将高低压线圈分别套装在铁心柱上组成器身，再使用压钉将线圈压紧，然后将器身通过定位钉固定在油箱底座上。当这种心式结构承受短路电动力时，高压绕组承受的径向电动力方向向外，低压绕组承受的径向电动力方向向内，如图6所示，为了减轻铁心受到的压力，常常在铁心柱外层包裹一层环氧板来承受低压绕组的径向力。由于非晶合金带材的特殊性(易碎、硬度大、难以切割加工等)，铁心截面一般只能为矩形，因此高低压绕组也设计成矩形。在常规心式结构下，矩形绕组在承受短路电动力时要比圆形绕组更容易发生变形。在现有的非晶合金变压器结构中，绕组的轴向通过上下夹件压紧，可以承受轴向短路力作用，但绕组短路时内线圈的径向电动力大，引发了较大变形，成为非晶合金变压器承受短路时的最严酷点。

而壳式变压器的结构特点是线圈在内、铁心在外包围着线圈，铁心柱截面为矩形，线圈截面亦为矩形套在铁心柱上，线圈和油箱侧壁之间通过楔子直接压紧，铁芯担在下节油箱边沿上，并被中节油箱压紧固定，线圈产生的电动力由铁芯和油箱侧壁共同承受，如图4所示。这种结构线圈的主漏磁方向为绕组的径向，所以这种结构的变压器中，处于相绕组中间位置的绕组的轴向力因绕组内的反向作用力而相抵消，如图5所示，只有最外层绕组的轴向外推力作用到铁心和箱壁上，只要使铁心和油箱侧壁承受外推力的能力足够即可。又因为这种结绕组的轴向磁通小且左右对称，因此它的径向力小而且在绕组截面上基本相抵消，绕组不产生径向失稳。再加上设计为交错式绕组的壳式变压器线圈漏磁组多，每组漏磁小，因此壳式变压器相应的短路力较之心式要小，具有更好的抗短路能力。传统壳式变压器在装配时，首先制作好高低压线圈，然后将高低压线圈放置在油箱底座上预留的部位，并在线圈与底座之间的空隙用楔子塞紧，再在线圈中部插入铁心片，随后安装中节油箱，并用楔子将中节油箱与线圈之间的空隙塞紧，最后安装油箱顶盖。但由于非晶合金材料的力学特点，使得它不适合使用这种插片的装配方式，同时传统壳式变压器的铁心被中节油箱和下节油箱压紧，从而达到紧固器身的目的，以及在发生短路情况时铁心需要承担部分线圈的电动力，这些对于不能承受机械应力的非晶合金铁心来说也是无法实现的。

发明内容：

本发明目的是克服现有心式非晶合金变压器相绕组及器身紧固的不足，在壳式变压器的基础上提出的一种非晶合金变压器器身的紧固结构及其装配方法，通过特殊的紧固结构避免铁芯的受力，从而提升非晶合金电力变压器的抗短路能力，使大容量非晶合金变压器的制造成为可能。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种非晶合金变压器器身紧固结构，包括低压线圈、高压线圈、压板、绑扎带、铁心柱，下夹具、上夹具和限位杆。铁心柱的截面为矩形或其他形状，低压线圈、高压线圈、压板也为矩形或其他形状，压板形状与线圈形状相同。其特征在于：低压线圈和高压线圈相隔交错，排列组成变压器器身的相绕组，压板放置在所述相绕组两端最外侧线圈的外侧；使用绑扎带绑扎紧固所述的相绕组与压板；一个或多个绑扎好的相绕组套装在铁心柱上；相绕组中的线圈的一端嵌入下夹具的凹槽中，相绕组中的线圈的、另一端嵌入上夹具的凹槽中，压板与上、下夹具壁之间使用垫块塞紧；下夹具与上夹具之间设有限位杆。

装配本发明壳式非晶合金变压器器身的方法，其特征在于包含以下步骤：

a)分别绕制好单个相绕组中的低压线圈和高压线圈，并以一个低压线圈，一个高压线圈的方式交错排列为一个相绕组。单个相绕组中可包含多个高压线圈和多个低压线圈，必须以一个高压线圈，一个低压线圈的方式将高、低压线圈相隔排列。再使用压板将相绕组向内压紧，压紧后使用绑扎带将相绕组与压板紧固；

b)将捆扎紧的所述相绕组套装在铁心柱上；

c)将套装在铁心柱上的相绕组连同铁心柱安装在下夹具上，相绕组中的线圈的一端嵌入下夹具的凹槽中，并在相绕组端部的压板与下夹具壁之间使用垫块塞紧，从而压紧下部的相绕组中的线圈；

d)将限位杆安装在下夹具上；

e)将上夹具安装在相绕组线圈的另一端，使相绕组中的线圈的另一端嵌入上夹具的凹槽中，并用限位杆调节上夹具与下夹具之间的距离，防止上、下夹具压坏铁心柱，并在相绕组端部外侧的压板与上夹具壁之间使用垫块塞紧。这样相绕组、铁心柱与上下夹具便装配成为一个独立的变压器器身。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)线圈采用交错排列，从而避免径向向内的电动力，避免铁心的受力；

(2)采用压板、绑扎带以及上、下夹具压紧线圈，使得线圈的反弹力和电动力由绑扎带和上、下夹具承受，避免铁心受力，因此可以提高变压器抗短路能力；

(3)铁心单独紧固，并且不承受线圈的作用力，可降低运行时的噪音；

(4)线圈与铁心柱装配时，先组装相绕组，并使用压板和绑扎带将线圈压紧，再将相绕组套装在铁心柱上，同时线圈没被铁心柱包围的部分依靠上、下夹具压紧，上、下夹具与铁心柱之间也无直接作用力。避免了传统心式变压器线圈套装在铁心柱上后再压紧的方法可能产生的对铁心柱的损坏；

(5)相绕组、铁心柱与上下夹具共同组成独立的器身，可整体移动、起吊，并且支撑结构主要依靠上下夹具实现，对铁心柱没有直接作用力，从而避免了对铁心柱的破坏。

附图说明

图1为本发明紧固装配完成后的整体示意图；

图2为本发明单个相绕组结构示意图，其中图2A为侧视图，图2B为正视图；

图3为本发明的装配好的器身示意图，其中图3A为侧视图，图3B为正视图；

图中1为低压线圈，2为高压线圈，3为压板，4为绑扎带，5为铁心柱，6为下夹具，7为上夹具，8为限位杆；

图4为传统壳式变压器结构图；

图5交错式绕组受到的轴向电动力示意图；

图6为心式变压器的同心式绕组受到的辐向电动力示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。

本发明非晶合金变压器器身紧固结构，包括低压线圈1、高压线圈2、压板3、绑扎带4、铁心柱5，下夹具6、上夹具7、限位杆8。相绕组以一个低压线圈、一个高压线圈的方式交错相隔排列，压板3放置在相绕组端部的线圈外侧，并通过绑扎带4将相绕组与压板3紧固，形成一个独立的紧固好的相绕组；一个或多个相绕组套装在铁心柱上；相绕组中的线圈的下部和上部分别嵌入下夹具与上夹具的凹槽中，压板与上、下夹具壁之间使用垫块塞紧；下夹具与上夹具之间设有限位杆，防止上下夹具压坏铁心。

图2是本发明单个相绕组结构的一个具体实例。单个相绕组由低压线圈1、高压线圈2、压板3、绑扎带4组成。线圈和压板排列方式为：压板3-低压线圈1-高压线圈2-低压线圈1-压板3。使用绑扎带4将线圈与压板3包裹紧固，如图2A所示。其中，相绕组被铁心柱5包围部分的绑扎带较多，因为该部分的绑扎带将要承受线圈的预紧力和短路时的电动力，避免这些力作用到铁心柱上。相绕组被上、下夹具包围部分的绑扎带较少，因为该部分的绑扎带只需要承受线圈的预紧力，短路时的电动力将由上、下夹具来承受，具体布置方式如图2B所示。

图3是本发明器身装配好后的一个具体实例。该实例以三相五柱式变压器为例。如图3所示，制作好的相绕组套装在铁心柱上，相绕组中的线圈没有被铁心柱包围的上部和下部分别嵌套在上、下夹具的凹槽中，并使用垫块将相绕组与上、下夹具壁之间的空隙塞紧；铁心柱位于上、下夹具之间，但不被上、下夹具夹紧；上、下夹具之间设置有限位杆，防止上、下夹具夹紧铁心柱。

装配本发明壳式非晶合金变压器器身紧固结构的方法，其特征在于包含以下步骤：

1)分别绕制好单个相绕组中的低压线圈1和高压线圈2，并以一个低压线圈1，一个高压线圈2的方式交错排列为一个相绕组。单个相绕组中可包含多个高压线圈和多个低压线圈，但高压线圈与低压线圈必须以一个高压线圈一个低压线圈的方式相隔交错排列。再将压板3放置在相绕组端部的线圈外侧，向内压紧相绕组中的线圈，再使用绑扎带4将相绕组与压板3紧固，形成独立紧固的相绕组；

2)将相绕组套装在铁心柱5上；

3)将相绕组与铁心柱5安装在下夹具6上，相绕组中的线圈的一端嵌入下夹具6的凹槽中，并在相绕组端部的压板3与下夹具6之间使用垫块塞紧，压紧相绕组中的线圈；

4)将限位杆8安装在下夹具6上；

5)将上夹具7安装在相绕组线圈的另一端，使相绕组中的线圈的另一端嵌入上夹具7的凹槽中，并使用限位杆8调节上夹具7与下夹具6之间的距离，防止上、下夹具压坏铁心柱5，并在相绕组端部的压板3与上夹具7之间使用垫块塞紧。这样相绕组、铁心柱5与上、下夹具就装配成为一个独立的变压器器身。

Claims (2)

1.一种非晶合金变压器器身紧固结构，包括变压器器身相绕组中的低压线圈(1)和高压线圈(2)，铁心柱(5)，下夹具(6)，和上夹具(7)，其特征在于：所述紧固结构还包括压板(3)、绑扎带(4)，和限位杆(8)；低压线圈(1)和高压线圈(2)相隔交错排列，压板(3)放置在所述变压器器身相绕组两端最外侧线圈的外侧；所述的相绕组与压板(3)一起使用绑扎带(4)紧固；一个或多个所述的使用绑扎带(4)紧固好的相绕组套装在铁心柱(5)上；所述的相绕组中线圈的一端嵌入下夹具(6)的凹槽中，所述的相绕组中线圈的另一端嵌入上夹具(7)的凹槽中；压板(3)与上、下夹具(7、6)壁之间的缝隙塞紧垫块；下夹具(6)和上夹具(7)之间设有限位杆(8)。

2.一种装配权利要求1所述的非晶合金变压器器身紧固结构的方法，其特征在于包含以下步骤：

1)分别绕制好单个变压器器身相绕组中的低压线圈(1)和高压线圈(2)，并以一个低压线圈(1)，一个高压线圈(2)的方式交错排列为一个相绕组，使用压板(3)将相绕组向内压紧，压紧后用绑扎带(4)将相绕组和压板(3)捆绑为一体；

2)将捆扎紧固的所述相绕组套装在铁心柱(5)上；

3)将套装在铁心柱(5)上的相绕组连同压板(3)、铁心柱(5)安装在下夹具(6)上，相绕组中的线圈的一端嵌入下夹具(6)的凹槽中，并在相绕组端部的压板(3)与下夹具(6)壁之间使用垫块塞紧，压紧相绕组中的线圈；

4)将限位杆(8)安装在下夹具(6)上；

5)将上夹具(7)安装在所述的相绕组中线圈的另一端，使所述的相绕组中的线圈的另一端嵌入上夹具(7)的凹槽中，并使用限位杆(8)调节上夹具(7)与下夹具(6)之间的距离，防止上、下夹具压坏铁心柱(5)，并在所述的相绕组端部的压板(3)与上夹具(7)之间使用垫块塞紧，如此相绕组、铁心柱(5)与上、下夹具(7、6)便装配成为变压器器身。

Images