CN103065779A - 三相24脉波双y形输出绕组移相整流变压器 - Google Patents

三相24脉波双y形输出绕组移相整流变压器 Download PDF

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Abstract

一种三相24脉波双Y形输出绕组移相整流变压器，包括原绕组、副绕组和铁芯；原绕组接线方式为三角形、星形、六角形或延边六角形接线；其改进之处是，原绕组额定电压是低压或高压；副绕组为每相具有一个各相匝数相同、对称、三相互不连接的长边副绕组，两个各相匝数相同、对称的中短边副绕组，两个各相匝数相同、对称的次短边副绕组，每一相长边副绕组首端同另两相中短边副绕组首端相连，每一相长边副绕组尾端同另两相次短边副绕组尾端相连，成三个颠倒连接的双Y形绕组，每个副绕组采用金属箔或导体绝缘绕制，额定电压是低压或高压；原绕组和副绕组在每相铁心柱上是同心或上下布置；铁芯为三相铁芯，三相铁芯是日字形或品字形；结构简单，节能。

Description

三相24脉波双Y形输出绕组移相整流变压器
技术领域
本发明涉及三相整流变压器，尤其涉及一种三相24脉波双Y形输出绕组移相整流变压器。
背景技术
目前，为了抑制整流装置产生的高次谐波电流对电网的干扰，常采用多脉波移相整流技术。其主要原理是将三相整流变压器二次绕组接成具有一定相位差的n路(即n相)交流输出端，接入n相整流桥，使整流桥直流输出电路中的电流波形中具有2n个脉动波形(简称脉波数)。脉波数越多，直流电路中的交流成分越小，整流变压器一次侧交流电路中的高次谐波电流含量就越低。从理论上说，只要移相技术精确，具有n相2n脉波的整流装置，就可以将交流电源电路中的2n-1次以下高次谐波电流基本消除。例如，12相24脉波整流装置就可将交流电源电路中23次及以下谐波电流基本消除。在抑制高次谐波的同时，还可以使整流装置交流电源侧的功率因数获得改善。具有很高的节能效果。
多脉波移相整流技术发展较快，现在较多采用的有6相12脉波，9相18脉波，12相24脉波，18相36脉波，24相48脉波等，最高有达到36相72脉波的。整流脉波数越多，固然消谐和节能效果越佳。然而整流变压器的结构就越复杂，成本也越高。就绝大多数用电单位来说，通常交流电源侧的电流成分中23次以上的谐波电流含量就极低了。所以，采用12相24脉波整流装置具有较广泛的应用价值。
早先，12相24脉波整流装置采用非移相普通整流变压器时，需要4台三相变压器并联输出；近年来也有采用2台三相移相整流变压器并联输出，就目前的技术水平而言，每台变压器二次侧一般要用2组输出绕组。变压器台数或输出绕组组数越多，体积越大，材料消耗越多，整流装置成本和内部损耗也就越高。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有产品存在的上述缺点，而提供一种三相24脉波双Y形输出绕组移相整流变压器，其副绕组为三个颠倒连接的双Y形绕组，使变压器比现有的三相24脉波整流变压器具有绕组结构简单、接线方便、耗材少、体积小、成本低、内部损耗低等优点，从而获得更高的节能效果。
本发明的目的是由以下技术方案实现的。
本发明三相24脉波双Y形输出绕组移相整流变压器，包括原绕组、副绕组和铁芯；所述原绕组接线方式采用三角形接线、星形接线、六角形接线或者延边六角形接线；其特征在于，所述原绕组的额定电压是低压或者高压；
所述副绕组为每相具有一个各相匝数相同的、对称的、三相互不连接的长边副绕组，两个各相匝数相同的、对称的中短边副绕组，两个各相匝数相同的、对称的次短边副绕组，每一相的长边副绕组首端同另两相的中短边副绕组的首端相连接，每一相的长边副绕组尾端同另两相的次短边副绕组的尾端相连接，形成三个颠倒连接的双Y形绕组，每个副绕组均采用金属箔或导体加以绝缘后绕制，额定电压是低压或者高压；
所述原绕组和副绕组在每相铁心柱上的布置是同心或上下布置；
所述铁芯为三相铁芯，该三相铁芯是日字形或品字形。
前述的三相24脉波双Y形输出绕组移相整流变压器，其特征在于，所述金属箔为单层或多层并联；所述导体为单根或多根并联。
前述的三相24脉波双Y形输出绕组移相整流变压器，其特征在于，所述三相双Y形副绕组的三个长边绕组a1x1、b1y1、c1z1和六个中短边绕组a21x21、b21y21、c21z21、a22x22、b22y22、c22z22和六个次短边绕组a31x31、b31y31、c31z31、a32x32、b32y32、c32z32的连接方式和匝数是按以下原则确定的：当确定了12相整流电路的交流输入电压的有效值U2SR后，选取合适的模数比例，作一正24边形，取其外接圆的半径R＝U2SR/2COS7.5°令每一相的长边副绕组首端同另两相的中短边副绕组的首端相连接，即a1-b21-c21，b1-a22-c22，c1-a21-b22，每一相的长边副绕组尾端同另两相的次短边副绕组尾端相连接，即x1-y32-z32，y1-x31-z31，z1-x32-y31，形成三个颠倒连接的双Y形绕组，令具有相同匝数的各相线圈的相电压向量之间的相位差各为120°，每一组中短边副绕组的首端输出端和次短边的副绕组的尾端输出端之间的端电压关系为：Uc32-z21＝Ua32-x21＝Ub31-y22＝Uc31-z22＝Ua31-x22＝Ub32-y21＝U2SR，使6个中短边副绕组尾端输出端和6个次短边副绕组首端输出端正好落在24边形依次编号的相应顶点上：z21(2)，a32(4)，b31(5)，z22(7)，x22(10)，b32(12)，c32(13)，x21(15)，y22(18)，c31(20)，a31(21)，y21(23)，使每一输出端同其在24边形相差180度的对顶端之间只有唯一的输出端；
前述的三相24脉波双Y形输出绕组移相整流变压器，其中，所述三个长边副绕组的交点是互相连接的或者是互相不连接的。
根据各个绕组的电压向量模值和每匝电势计算出每个绕组所需匝数，将12个短边输出端接到12相整流电路的12相整流桥的交流输入端，当整流变压器原边接上三相交流电源后，其12相整流桥各臂将按z21-c32、z21-x21、a32-x21、b31-y22、z22-y22、z22-c31、x22-a31、x22-y21、b32-y21、c32-z21顺序轮流导通。
本发明三相24脉波双Y形输出绕组移相整流变压器的有益效果是，只需采用一台三相24脉波双Y形输出绕组移相整流变压器，且该变压器网侧只需一组原绕组，阀侧三相双Y形绕组可以互不连接，减少了绕组中间抽头，使绕组制作和变压器接线大为方便，其12相交流输出，经12相整流桥整流后，直流波形中含有24个脉动波形。同现有的各种类型24脉波整流变压器相比，具有绕组结构简单、接线方便、输出电压高、效率高、体积小、耗材少、成本低以及内部损耗低等优点，节能效果显著。
附图说明：
图1a是本发明12相双Y形输出绕组接线图。
图1b是图1a所示接线方式的电势向量图。
图2a是本发明输出绕组12相输出端同12相整流桥输入端的连接方式示意图。
图2b是本发明12相整流桥轮流导通顺序图。
图中主要标号说明：
a1-A相长边绕组的首端、x1-A相长边绕组的尾端、b1-B相长边绕组的首端、y1-B相长边绕组的尾端、c1-C相长边绕组的首端、z1-C相长边绕组的尾端、a21-A相第一中短边绕组的首端、x21-A相第一中短边绕组的尾端、b21-B相第一中短边绕组的首端、y21-B相第一中短边绕组的尾端、c21-C相第一中短边绕组的首端、z21-C相第一中短边绕组的尾端、a22-A相第二中短边绕组的首端、x22-A相第二中短边绕组的尾端、b22-B相第二中短边绕组的首端、y22-B相第二中短边绕组的尾端、c22-C相第二中短边绕组的首端、z22-C相第二中短边绕组的尾端、a31-A相第一次短边绕组的首端、x31-A相第一次短边绕组的尾端、b31-B相第一次短边绕组的首端、y31-B相第一次短边绕组的尾端、c31-C相第一次短边绕组的首端、z31-C相第一次短边绕组的尾端、a32-A相第二次短边绕组的首端、x32-A相第二次短边绕组的尾端、b32-B相第二次短边绕组的首端、y32-B相第二次短边绕组的尾端、c32-C相第二次短边绕组的首端、z32-C相第二中短边绕组的尾端、R-正24边形外接圆半径、ZLG-整流二极管、1-24编号为正24边形各顶端编号、U2SR-12相整流桥交流输入电压有效值、z21(2)a32(4)b31(5)z22(7)x22(10)b32(12)c32(13)x21(15)y22(18)c31(20)a31(21)y21(23)分别为输出绕组12个输出端。
具体实施方式
如图1a、图1b、图2a、图2b所示，本发明三相24脉波双Y形输出绕组移相整流变压器，包括原绕组、副绕组和铁芯；所述原绕组接线方式采用三角形接线、星形接线、六角形接线或者延边六角形接线；其改进之处在于，所述原绕组的额定电压是低压或者高压；所述副绕组为每相具有一个各相匝数相同的、对称的、三相互不连接的长边副绕组，两个各相匝数相同的、对称的中短边副绕组，两个各相匝数相同的、对称的次短边副绕组，每一相的长边副绕组首端同另两相的中短边副绕组的首端相连接，每一相的长边副绕组尾端同另两相的次短边副绕组的尾端相连接，形成三个颠倒连接的双Y形绕组，每个副绕组均采用金属箔或导体加以绝缘后绕制，额定电压是低压或高压；所述原绕组和副绕组在每相铁心柱上的布置是同心或者上下布置；所述铁芯为三相铁芯，该三相铁芯是日字形或品字形。
如图1a、图1b、图2a、图2b所示，本发明三相24脉波双Y形输出绕组移相整流变压器，其中，金属箔为单层或多层并联；导体为单根或多根并联。
如图1a、图1b、图2a、图2b所示，本发明三相24脉波双Y形输出绕组移相整流变压器，其特征在于，所述三相双Y形副绕组的三个长边绕组a1x1、b1y1、c1z1和六个中短边绕组a21x21、b21y21、c21z21、a22x22、b22y22、c22z22和六个次短边绕组a31x31、b31y31、c31z31、a32x32、b32y32、c32z32的连接方式和匝数是按以下原则确定的：当确定了12相整流电路的交流输入电压的有效值U2SR后，选取合适的模数比例，作一正24边形，取其外接圆的半径
R＝U2SR/2COS7.5°
，令每一相的长边副绕组首端同另两相的中短边副绕组的首端相连接，即a1-b21-c21，b1-a22-c22，c1-a21-b22，每一相的长边副绕组尾端同另两相的次短边副绕组尾端相连接，即x1-y32-z32，y1-x31-z31，z1-x32-y31，形成三个颠倒连接的双Y形绕组，令具有相同匝数的各相线圈的相电压向量之间的相位差各为120°，使6个中短边绕组尾端输出端和6个次短边绕组首端输出端正好落在24边形依次编号的相应顶点上：z21(2)，a32(4)，b31(5)，z22(7)，x22(10)，b32(12)，c32(13)，x21(15)，y22(18)，c31(20)，a31(21)，y21(23)，使每一输出端同其在24边形相差180度的对顶端之间只有唯一的输出端；根据各个绕组的电压向量模值和每匝电势计算出每个绕组所需匝数，将12个短边输出端接到12相整流电路的12相整流桥的交流输入端，当整流变压器原边接上三相交流电源后，其12相整流桥各臂将按z21-c32、z21-x21、a32-x21、b31-y22、z22-y22、z22-c31、x22-a31、x22-y21、b32-y21、c32-z21顺序轮流导通。
本发明三相24脉波双Y形输出绕组移相整流变压器，其中所述三个长边副绕组的交点是互相连接或者是互相不连接的。
上述每一相两个中短边副绕组和两个次短边副绕组在接线时也可以互相调换。其各输出端子的编号和导通顺序也作相应改变。
本发明三相24脉波双Y形输出绕组移相整流变压器，其中原绕组采用的三角形接线方式是A相绕组首端接B相绕组尾端，B相绕组首端接C相绕组尾端，C相绕组首端接A相绕组尾端；或者按另一方向，A相绕组首端接C相绕组尾端，C相绕组首端接B相绕组尾端，B相绕组首端接A相绕组尾端；原绕组的星形接线方式是三相绕组尾端连接一起，三相绕组首端分别接电源A相、B相、C相；这种接线方式为现有的接线方式。
原绕组采用的六角形接线方式是A相绕组的第一线圈首端同C相绕组的第二线圈首端相连；C相绕组的第二线圈尾端同B相绕组的第一线圈尾端相连；B相绕组的第一线圈首端同A相绕组的第二线圈首端相连；A相绕组的第二线圈尾端X2同C相绕组的线圈尾端相连；C相绕组的第一线圈首端同B相绕组的第二线圈首端相连；B相绕组的第二线圈尾端同A相绕组的第一线圈尾端相连；或者按另一方向，A相绕组的第一线圈首端接B相绕组的第二线圈首端；B相绕组的第二线圈尾端接C相绕组的第一线圈尾端；C相绕组的第一线圈首端接A相绕组的第二线圈首端；A相绕组的第二线圈尾端接B相绕组的第一线圈尾端；B相绕组的第一线圈首端接C相绕组的第二线圈首端；C相绕组的第二线圈尾端接A相绕组的第一线圈尾端；从任意三个不相邻的连接点引出相线端子，在各线圈的首端或尾端附近可以引出数个抽头端子供调压用；
原绕组采用的延边六角形接线方式是A相绕组的第一线圈首端同C相绕组的第二线圈首端相连，C相绕组的第二线圈尾端同B相绕组的第一线圈尾端相连，B相绕组的第一线圈首端同A相绕组的第二线圈首端相连，A相绕组的第二线圈尾端同C相绕组的第一线圈尾端相连，C相绕组的第一线圈首端同B相绕组的第二线圈首端相连，B相绕组的第二线圈尾端同A相绕组的第一线圈尾端相连；然后将A相绕组的第三线圈尾端同B相绕组的第一线圈尾端和C相绕组第二线圈尾端的连接点相连，将B相绕组的第三线圈尾端同A相绕组第二线圈尾端和C相绕组第一线圈尾端的连接点相连，将C相绕组的第三线圈尾端同A相绕组第一线圈尾端和B相绕组第二线圈尾端的连接点相连；也可以将每一相三个线圈的排序任意调换；从六角形任意三个不相邻的线圈首端连接点去连接另一相绕组第三线圈首端端子，或从六角形任意三个不相邻的线圈尾端连接点去连接另一相绕组第三线圈尾端端子；还可在各个线圈的连接点或首端、尾端引出接线端子供测量和切换控制用。所述原绕组的六角形接线方式或者延边六角形接线方式为专利申请号ZL02.46646.7，发明名称为防雷击防干扰容性变压器的发明专利申请中提出的接线方式。
下面结合附图对本发明进一步详述：
如图1a、图1b、图2a、图2b所示，本发明三相24脉波双Y形输出绕组移相整流变压器，其三相双Y形副绕组的三个长边副绕组a1x1、b1y1、c1z1和六个中短边副绕组a21x21、b21y21、c21z21、a22x22、b22y22、c22z22和六个次短边副绕组a31x31、b31y31、c31z31、a32x32、b32y32、c32z32的连接方式和匝数是按以下原则确定的：当确定了12相整流电路的交流输入电压的有效值U2SR后，选取合适的模数比例，作一正24边形，取其外接圆的半径R＝U2SR/2COS7.5°，
令每一相的长边副绕组首端同另两相的中短边副绕组的首端相连接，即a1-b21-c21，b1-a22-c22，c1-a21-b22，每一相的长边副绕组尾端同另两相的次短边副绕组尾端相连接，即x1-y32-z32，y1-x31-z31，z1-x32-y31，形成三个颠倒连接的双Y形绕组，令具有相同匝数的各相线圈的相电压向量之间的相位差各为120°，使6个中短边副绕组尾端输出端和6个次短边副绕组首端输出端正好落在24边形依次编号的相应顶点上：z21(2)，a32(4)，b31(5)，z22(7)，x22(10)，b32(12)，c32(13)，x21(15)，y22(18)，c31(20)，a31(21)，y21(23)，使每一输出端在24边形相差180度的对顶端只有唯一的输出端；根据各个绕组的电压向量模值和每匝电势计算出每个绕组所需匝数，将12个短边输出端接到12相整流电路的12相整流桥的交流输入端，当整流变压器原边接上三相交流电源后，其12相整流桥各臂将按z21-c32、z21-x21、a32-x21、b31-y22、z22-y22、z22-c31、x22-a31、x22-y21、b32-y21、c32-z21顺序轮流导通。
上述每一相两个中短边副绕组和两个次短边副绕组在接线时也可以互相调换，如a21x21和a22x22互换，b21y21和b22y22互换，c21z21和c22z22，a31x31和a32x32互换，b31y31和b32y32互换，c31z31和c32z32互换，其各输出端子的编号和导通顺序也作相应改变。
图中各线圈的首尾端子和引线端子的标号也可以互换，如a与x互换，b与y互换，c与z互换。
本发明三相24脉波双Y形输出绕组移相整流变压器，其原绕组的三角形接线方式和星形接线方式为现有接线方式；所述原绕组的六角形接线方式或者延边六角形接线方式为专利申请号ZL02.46646.7，发明名称为防雷击防干扰容性变压器的发明专利申请中提出的接线方式。
本发明三相24脉波双Y形输出绕组移相整流变压器，其原绕组和副绕组的额定电压可以是低压或是高压，本实施例采用低压。
本发明三相24脉波双Y形输出绕组移相整流变压器，其原绕组和副绕组在每相铁芯柱上的布置可以是同心的或者是上下的，本实施例采用同心的。
本发明三相24脉波双Y形输出绕组移相整流变压器，其三相铁芯是日字形或品字形的，本实施例采用日字形的。
本实施例中未进行说明的内容为现有技术，故，不再进行赘述。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种三相24脉波双Y形输出绕组移相整流变压器，包括原绕组、副绕组和铁芯；所述原绕组接线方式采用三角形接线、星形接线、六角形接线或者延边六角形接线；其特征在于，所述原绕组的额定电压是低压或者高压；
所述副绕组为每相具有一个各相匝数相同的、对称的、三相互不连接的长边副绕组，两个各相匝数相同的、对称的中短边副绕组，两个各相匝数相同的、对称的次短边副绕组，每一相的长边副绕组首端同另两相的中短边副绕组的首端相连接，每一相的长边副绕组尾端同另两相的次短边副绕组的尾端相连接，形成三个颠倒连接的双Y形绕组，每个副绕组均采用金属箔或导体加以绝缘后绕制，额定电压是低压或者高压；
所述原绕组和副绕组在每相铁心柱上的布置是同心或者上下布置；
所述铁芯为三相铁芯，该三相铁芯是日字形或品字形。
2.根据权利要求1所述的三相24脉波双Y形输出绕组移相整流变压器，其特征在于，所述金属箔为单层或多层并联；所述导体为单根或多根并联。
3.根据权利要求1所述的三相24脉波双Y形输出绕组移相整流变压器，其特征在于，所述三相双Y形副绕组的三个长边a1x1、b1y1、c1z1，六个中短边a21x21、b21y21、c21z21、a22x22、b22y22、c22z22和六个次短边a31x31、b31y31、c31z31、a32x32、b32y32、c32z32的连接方式和匝数是按以下原则确定的：当确定了12相整流电路的交流输入电压的有效值U2SR后，选取合适的模数比例，作一正24边形，取其外接圆的半径R＝U2SR/2COS7.5°，令每一相的长边副绕组首端同另两相的中短边副绕组的首端相连接，即a1-b21-c21，b1-a22-c22，c1-a21-b22，每一相的长边副绕组尾端同另两相的次短边副绕组尾端相连接，即x1-y32-z32，y1-x31-z31，z1-x32-y31，形成三个颠倒连接的双Y形绕组，令具有相同匝数的各相线圈的相电压向量之间的相位差各为120°，每一组中短边副绕组的首端输出端和次短边的副绕组的尾端输出端之间的端电压关系为：Uc32-z21＝Ua32-x21＝Ub31-y22＝Uc31-z22＝Ua31-x22＝Ub32-y21＝U2SR，使6个中短边副绕组尾端输出端和6个次短边副绕组首端输出端正好落在24边形依次编号的相应顶点上：z21(2)，a32(4)，b31(5)，z22(7)，x22(10)，b32(12)，c32(13)，x21(15)，y22(18)，c31(20)，a31(21)，y21(23)，使每一输出端同其在24边形相差180度的对顶端之间只有唯一输出端；根据各个绕组的电压向量模值和每匝电势计算出每个绕组所需匝数，将12个短边输出端接到12相整流电路的12相整流桥的交流输入端，当整流变压器原边接上三相交流电源后，其12相整流桥各臂将按z21-c32、z21-x21、a32-x21、b31-y22、z22-y22、z22-c31、x22-a31、x22-y21、b32-y21、c32-z21顺序轮流导通。
4.根据权利要求1、3所述三相24脉波双Y形输出绕组移相整流变压器，其特征在于，所述三个长边副绕组的交点是互相连接或者是互相不连接的。
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