CN102568795B - 三相变两相平衡变压器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种三相变两相平衡变压器，包括铁心、原边三相绕组和副边三相绕组；原边三相绕组包括A相绕组、B相绕组和C相绕组，且为三角形接法连接，A相绕组、B相绕组和C相绕组的匝数相等；副边三相绕组包括a相绕组、b相绕组和c相绕组，且为星形接法连接；a相绕组和c相绕组的匝数相等，b相绕组的匝数为a相绕组或c相绕组的匝数的倍；副边三相绕组输出两相电压；a相绕组的引出端与c相绕组的引出端分别为两相电压输出首端，b相绕组的引出端为两相电压输出公共端。该三相变两相平衡变压器结构简单，无需进行阻抗匹配，设计和结构简单、制造容易且成本低，能有效降低电气化铁路对电力系统的影响。

Description

三相变两相平衡变压器

技术领域

本发明涉及变压器技术，尤其涉及一种三相变两相平衡变压器，属于牵引变压器技术领域。

背景技术

牵引变压器是电气化铁路牵引供电系统中将电力系统提供的外部电源电压转换为电力机车所需的电压的电能变换装置。

电力机车采用单相交流电源供电，因此牵引变压器一般采用单相变压器或三相变二相专用变压器。采用单相变压器时一般采用两台单相变压器V形连接，给电气化铁路的上下行机车供电，优点是变压器制造简单，铁心材料利用率为100％。缺点是原边电流和副边电流均是不平衡系统，电力系统的效率仅为2/3。

现有的三相变二相平衡变压器主要有YNV(YNA)阻抗匹配平衡变压器和斯科特平衡变压器。

YNV(YNA)阻抗匹配平衡变压器的原边三相绕组为星形连接，中性点可以引出接地，副边有三角形联接绕组，能够形成三次谐波电流回路，磁通及感应电压波形好。但是该平衡变压器需要阻抗匹配，因而设计和制造困难。

斯科特平衡变压器的副边侧二相无电的联系，因此无环流；但是斯科特平衡变压器的主、梯变结构不同，因而设计和结构复杂、制造困难，并且无三角形联结，不能形成三次谐波电流回路，磁通及感应电压波形畸变，三相侧调压不方便。

发明内容

本发明提供一种三相变两相平衡变压器，用于解决现有技术中三相变两相平衡变压器设计和结构复杂、制造困难的技术缺陷。

本发明提供的一种三相变两相平衡变压器，包括铁心、原边三相绕组和副边三相绕组，所述原边三相绕组包括A相绕组、B相绕组和C相绕组，且为三角形接法连接，所述A相绕组、B相绕组和C相绕组的匝数相等；

所述副边三相绕组包括a相绕组、b相绕组和c相绕组，且为星形接法连接；所述a相绕组与c相绕组的匝数相等，所述b相绕组的匝数为所述a相绕组或c相绕组的匝数的倍；

所述副边三相绕组输出两相电压；所述a相绕组的引出端和c相绕组的引出端分别为两相电压输出首端，所述b相绕组的引出端为两相电压输出公共端。

优选地，所述两相电压输出首端分别用于与牵引变电所两侧的牵引网母线连接，所述两相电压公共端用于与轨道及接地网连接。

优选地，所述铁心为三相三柱式铁心或三相五柱式铁心。

优选地，所述三相变两相平衡变压器的三相侧为无励磁调压或有载调压。

本发明提供的三相变两相平衡变压器，由于原边三相绕组为三角形接法，副边三相绕组为星形接法并且选择特定的匝数，实现原边电流和副边电流的平衡。本发明提供的三相变两相平衡变压器，与现有技术相比，无需进行阻抗匹配，设计和结构简单、制造容易且成本低，能够有效降低电气化铁路对电力系统的影响。

附图说明

图1为本发明实施例提供的三相变两相平衡变压器的接线原理图；

图2为本发明实施例提供的三相变两相平衡变压器的电压向量图；

图3为本发明实施例提供的三相变两相平衡变压器的绕组接线示意图。

附图标记：

1-A相绕组；      2-B相绕组；       3-C相绕组；

4-a相绕组；      5-b相绕组；       6-c相绕组。

具体实施方式

参考图1-3，图1为本发明实施例提供的三相变两相平衡变压器的接线原理图；图2为本发明实施例提供的三相变两相平衡变压器的电压向量图；图3为本发明实施例提供的三相变两相平衡变压器的绕组接线示意图。

如图1和3所示，本实施例提供的三相变两相平衡变压器包括铁心(图中未示出)、原边三相绕组和副边三相绕组。

原边三相绕组包括A相绕组1、B相绕组2和C相绕组3，且为三角形接法连接，也就是A相绕组1、B相绕组2和C相绕组3首尾相接；A相绕组1、B相绕组2和C相绕组3的匝数相等。具体地，A相绕组1的匝数为W_A，B相绕组2的匝数为W_B，C相绕组1的匝数为W_C，且W_A＝W_B＝W_C。

A相绕组1的引出端A、B相绕组2的引出端B和C相绕组3的引出端C为该三相变两相平衡变压器的输入端子。

副边三相绕组包括a相绕组4、b相绕组5和c相绕组6，且为星形接法连接，也就是a相绕组4、b相绕组5和c相绕组6的末端连在一起。a相绕组4的匝数为W_a，b相绕组5的匝数为W_b，c相绕组6的匝数为W_c，且a相绕组4和c相绕组6的匝数相等，也就是W_a＝W_c，b相绕组5的匝数为a相绕组4或c相绕组6的匝数的倍，也就是 $W_b=(\sqrt{3}-1)/2W_a$ $=(\sqrt{3}-1)/2W_c.$

副边三相绕组输出两相电压，具体为α相电压和β相电压；a相绕组4的引出端a与c相绕组5的引出端c分别为α相电压和β相电压的输出首端，b相绕组5的引出端b为α相电压和β相电压的输出公共端。

需要说明的是，该三相变两相平衡变压器为电力机车的牵引电机供电时，两相电压输出首端a、c分别接到牵引变电所两侧的牵引网母线上，两相电压输出公共端b与轨道及接地网连接。

如图2所示，原边三相绕组的引出端A、引出端B和引出端C接入三相电力电网，输入三相对称电压，则A相绕组1的电压为B相绕组2的电压为C相绕组3的电压为大小相等，相位差120度。副边三相绕组的引出端a和引出端b间输出α相电压为副边三相绕组的引出端c和引出端b间输出β相电压为和大小相等，根据副边三相绕组的匝数关系可以推算出，和相位差为90度。

在本实施例中，铁心为三相三柱式铁心或三相五柱式铁心，可以根据实际需要，选择不同形式的铁心以及绕组的布置位置。三相变两相平衡变压器的三相侧为无励磁调压或有载调压，便于在三相侧调节电压。

实际应用中，原边三相绕组为三角形接法，能够提供三次谐波分量通路，磁通及感应电压波形良好。

该三相变两相平衡变压器副边α和β两相负载相等时，原边电流是三相对称系，无零序分量，也无负序分量，能够有效降低电气化铁路对电力系统的影响。

需要说明的是，如果在副边三相绕组的引出端输入两相正交电压，则从原边引出端输出三相对称电压，该三相变两相平衡变压器也可以实现两相变三相的功能。

本实施例提供的三相变两相平衡变压器，由于原边三相绕组为三角形接法，副边三相绕组为星形接法并且选择特定的匝数，实现原边三相电流的平衡。

本发明提供的三相变两相平衡变压器，与现有技术相比，无需进行阻抗匹配，设计和结构简单、制造容易且成本低，能够有效降低电气化铁路对电力系统的影响。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (4)

1.一种三相变两相平衡变压器，包括铁心、原边三相绕组和副边三相绕组，其特征在于，所述原边三相绕组包括A相绕组、B相绕组和C相绕组，且为三角形接法连接，所述A相绕组、B相绕组和C相绕组的匝数相等；

所述副边三相绕组包括a相绕组、b相绕组和c相绕组，且为星形接法连接；所述a相绕组和c相绕组的匝数相等，所述b相绕组的匝数为所述a相绕组或c相绕组的匝数的倍；

所述副边三相绕组输出两相电压；所述a相绕组的引出端与c相绕组的引出端分别为两相电压输出首端，所述b相绕组的引出端为两相电压输出公共端。

2.根据权利要求1所述的三相变两相平衡变压器，其特征在于，所述两相电压输出首端用于分别与牵引变电所两侧的牵引网母线连接，所述两相电压公共端用于与轨道及接地网连接。

3.根据权利要求1或2所述的三相变两相平衡变压器，其特征在于，所述铁心为三相三柱式铁心或三相五柱式铁心。

4.根据权利要求3所述的三相变两相平衡变压器，其特征在于，所述三相变两相平衡变压器的三相侧为无励磁调压或有载调压。