CN105006352A - 24脉波卷铁心整流变压器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种24脉波卷铁心整流变压器，它包括具有六个绕组心柱的铁心，铁心由六个相同的单框卷绕铁心拼合而成的立体六角形结构，每个单框卷绕铁心由硅钢片卷绕而成，单框卷绕铁心的分心柱的横截面为近似半圆的结构，每个单框卷绕铁心的两个分心柱的拼合面之间夹角为60°，相邻单框卷铁心的分心柱拼合成绕组心柱，并且每个绕组心柱上缠绕有绕组。每个绕组心柱上缠绕的绕组均设有网侧绕组和阀侧绕组，所述网侧绕组包含主绕组和移相绕组。绕组按照指定的方法排列，单台变压器即可以实现24脉波整流，它材料用量少，结构紧凑，体积小，成本低，温升低过负荷能力强。
Description
技术领域
本发明涉及一种24脉波卷铁心整流变压器，应用于轨道交通技术领域。
背景技术
目前，近年来，随着城市地铁、轻轨的飞速发展，机车牵引用整流变压器的需求量日益增多，从减少网侧谐波影响考虑，目前用于轨道交通的牵引整流变电站已经由12脉波向24脉波发展，将以24脉波为主流。传统的24脉波牵引整流变电站主变一般由两台相同容量12脉波整流变压器组成，其高压网侧一般采用延边三角形联结，两台分别移相±7.5°，阀侧经全波整流后并联运行形成24脉波，这种结构的变压器能满足使用需求，但是存在材料用料多，体积大等缺点；另外，传统油浸式产品变压器油箱通常都需设置许多加强筋结构以保证不增加箱壁厚度时油箱的强度，钢材用量大。变压器器身(包含线圈、铁心及其结构件)是整个变压器的主要发热源，油箱将整个器身包覆其中。变压器温度场分布十分复杂，总体上来说温度由发热源到箱壁外环境逐渐降低，而内部发热源距离箱壁外环境很长，变压器散热效果差，其热点温度高影响变压器寿命，而单纯的增加散热器以降低热点温度则无疑增加材料成本；另外，传统干式变压器产品由于结构上特点，变压器同等位置内侧温度较高，受结构上限制只能将风机设置在线圈外侧靠近下夹件位置，实测数据表明，自冷情况下线圈内侧温度高4～9K，风机启动情况下线圈内侧温度高8～15K。传统干式变压器需要设置3～4只风机，而两台这样的产品构成24脉波整流变则需要6～8只风机。
发明内容
本发明所要解决的技术问题提供一种24脉波卷铁心整流变压器，它材料用量少，结构紧凑，体积小，成本低，温升低过负荷能力强。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种24脉波卷铁心整流变压器，它包括具有六个绕组心柱的铁心，铁心为由六个相同的单框卷绕铁心拼合而成的立体六角形结构，每个单框卷绕铁心由硅钢片卷绕而成，单框卷绕铁心的分心柱的横截面为近似半圆的结构，每个单框卷绕铁心的两个分心柱的拼合面之间夹角为60°，相邻单框卷铁心的分心柱拼合成绕组心柱，并且每个绕组心柱上缠绕有绕组，每个绕组心柱上缠绕的绕组均设有网侧绕组和阀侧绕组，所述网侧绕组包含主绕组和移相绕组，这样的单台整流变压器实现网侧绕组三相输入，阀侧绕组12相输出。
进一步提供了一种绕组的设置方式以便得到更好地实施效果，每相的网侧绕组均分裂为两个分裂绕组，并且两个分裂绕组分别设置在两个绕组心柱上，所述两个分裂绕组分别为该相的正移相绕组和负移相绕组，并且两个分裂绕组之间并联连接。
进一步，在铁心的绕组心柱上，所述网侧绕组沿顺时针或沿逆时针依次为正移相绕组A、正移相绕组B、正移相绕组C、负移相绕组A、负移相绕组B和负移相绕组C，所述负移相绕组A、负移相绕组B和负移相绕组C之间同绕向，所述正移相绕组A、正移相绕组B和正移相绕组C之间同绕向，正移相绕组和负移相绕组之间绕向相同或相反。
进一步，当它应用于油浸式产品或气体绝缘产品时，它还包括油箱和多个散热器，油箱采用空心圆柱结构，油箱中部设置有垂直的散热气道，油箱底部设置进气通道，以便散热气道和进气通道形成烟囱效应，一方面增加散热面积，另一方面缩短变压器热点到周围环境的距离，有效降低变压器热点温度，极大增强散热效果，可大大减少散热器用量，同时油箱空心设计还可节约变压器油。由于油箱采用空心圆柱结构，强度高，完全可以不设置加强筋结构，可减少钢材用量，多个散热器沿油箱的箱壁外表面呈圆周布置。
进一步，当它应用于干式产品时，六个绕组心柱中间空置一个略大于一个绕组直径大小的圆柱形区域，从而使圆柱形区域自然形成一个垂直的散热气道，在变压器的底部上设计进气通道，以便散热气道和进气通道形成烟囱效应，在变压器底部内侧设置有风机，在风机上部一定距离设置有挡风板，挡风板与六个绕组心柱上的绕组留有足够距离。
进一步，所述的挡风板为圆锥形结构或六棱柱型结构。
采用了上述技术方案后，由于变压器铁心为立体六角形结构，磁路短而且对称，结构紧凑，相比叠片式结构变压器可节约硅钢片用量18％左右，相比两台卷铁心整流变铁心用量也可节约5％左右，节约夹件和油箱所用钢材30％左右，节约变压器油8％左右，减少风机4～7只，同时极大降低变压器温升，提高变压器过负荷能力。采用单台该变压器经全波整流后即可形成24脉波，变压器布局紧凑，极大减小工程占地面积。
附图说明
图1为本发明的24脉波卷铁心整流变压器的铁心立体图；
图2为本发明的24脉波卷铁心整流变压器的铁心的横截面剖视图；
图3为本发明的网侧绕组的连接原理图；
图4为本发明的绕组心柱上的绕组排布图；
图5为本发明的24脉波卷铁心整流变压器应用于应用于油浸式产品或气体绝缘产品时的结构示意图；
图6为本发明的24脉波卷铁心整流变压器应用于应用于干式产品时的结构示意图；
图7为本发明的挡风板的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，针对干式24脉波卷铁心整流变压器，对本发明作进一步详细的说明。
如图1～7所示，一种24脉波卷铁心整流变压器，它包括具有六个绕组心柱2的铁心，，铁心为由六个相同的单框卷绕铁心1拼合而成的立体六角形结构，每个单框卷绕铁心1由硅钢片卷绕而成，单框卷绕铁心1的分心柱的横截面为近似半圆的结构，每个单框卷绕铁心1的分心柱的两个拼合面之间夹角为60°，相邻的分心柱拼合成绕组心柱2，并且每个绕组心柱2上缠绕有绕组，每个绕组心柱2上缠绕的绕组均设有网侧绕组3和阀侧绕组4，网侧绕组3包含主绕组和移相绕组，在一个绕组心柱2上，主绕组和移相绕组同心设置或轴向叠置，阀侧绕组4设置在网侧绕组3的内侧，并且网侧绕组3三相输入，阀侧绕组4十二相输出。
如图3所示，每相的网侧绕组3分裂为两个分裂绕组，并且两个分裂绕组分别设置在两个绕组心柱2上，所述两个分裂绕组分别为正移相绕组和负移相绕组，并且两个分裂绕组之间并联连接。
在铁心的绕组心柱2上，所述网侧绕组3沿顺时针或沿逆时针依次为正移相绕组A、正移相绕组B、正移相绕组C、负移相绕组A、负移相绕组B和负移相绕组C，所述负移相绕组A、负移相绕组B和负移相绕组C之间同绕向，所述正移相绕组A、正移相绕组B和正移相绕组C之间同绕向，正移相绕组和负移相绕组之间绕向相同或相反。
如图4所示，在一个绕组心柱2上，主绕组和移相绕组轴向设置时，网侧绕组3为上下对称的中部进线结构。
如图3所示，网侧绕组3中，主绕组和移相绕组均设置有调压抽头。
六个绕组心柱2上的阀侧绕组4均相同，阀侧绕组4均由d连接的第一绕组和y连接的第二绕组组成，并且在同一个绕组心柱上，第一绕组和第二绕组同心设置或轴向叠置。
首先由折线开料机开料得到设计所需形状料带，将这些料带按照设定顺序连续绕制在心模上，形成两个拼合面夹角为60°的单框卷绕铁心1，绕制六个这样的单框卷绕铁心1，将六个单框卷绕铁心1拼合成图1所示的立体六角形结构的铁心，并用钢带将绕组心柱2绑扎牢固，送进退火炉中退火，退火冷却后刷固化胶将铁心固化，拆除绕组心柱2上的钢带后用玻璃丝无纬带绑扎。
如图4所示，在六个绕组心柱2上上绕制同样的Y接的第一绕组和D接的第二绕组，形成阀侧绕组，并将首末端子从轴向引出，在外部连接形成Y和D连接。
网侧绕组3中，移相绕组A1A1'和主绕组A1'X1分别设置调压分接抽头，两绕组在轴向叠置，其他相依此类推。如图2所示，在绕组心柱2上依次按下述排列绕制网侧绕组3：正移相A1A1'和A1'X1，正移相B1B1'和B1'Y1，正移相C1C1'和C1'Z1，负移相A2A'2和A'2X2，负移相B2B'2和B'2Y2，负移相C2C'2和C'2Z2。在同相的网侧绕组中，正移相和负移相对应相绕组之间并联。如图3所示，三相电源经整流变网侧+7.5°和-7.5°移相，使阀侧十二个输出端子之间相位相差30°形成12相输出，经桥式整流电路整流形成24脉波。
如图6-7所示，当它应用于干式产品时，六个绕组心柱2中间空置一个略大于一个绕组直径大小的圆柱形区域，从而使圆柱形区域自然形成一个垂直的散热气道，在变压器的底部上设计进气通道，以便散热气道和进气通道形成烟囱效应，有效降低变压器内侧热点温度，在变压器底部内侧设置有风机8，在风机8上部一定距离设置有挡风板9，挡风板9与六个绕组心柱2上的绕组留有足够距离，从而将散热气流有效地导入绕组下部。采用上述结构可极大降低干变热点温升，大大提高变压器过负荷能力和变压器寿命。
以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种24脉波卷铁心整流变压器，其特征在于：它包括具有六个绕组心柱(2)的铁心，铁心为由六个相同的单框卷绕铁心(1)拼合而成的立体六角形结构，每个单框卷绕铁心(1)由硅钢片卷绕而成，单框卷绕铁心(1)的分心柱的横截面为近似半圆的结构，每个单框卷绕铁心(1)的两个分心柱的拼合面之间夹角为60°，相邻单框卷铁心的分心柱拼合成绕组心柱(2)，并且每个绕组心柱(2)上缠绕有绕组，每个绕组心柱(2)上缠绕的绕组均设有网侧绕组(3)和阀侧绕组(4)，所述网侧绕组(3)包含主绕组和移相绕组。
2.根据权利要求1所述的24脉波卷铁心整流变压器，其特征在于：每相的网侧绕组(3)均分裂为两个分裂绕组，并且两个分裂绕组分别设置在两个绕组心柱(2)上，所述两个分裂绕组分别为该相的正移相绕组和负移相绕组，并且两个分裂绕组之间并联连接。
3.根据权利要求2所述的24脉波卷铁心整流变压器，其特征在于：在铁心的绕组心柱(2)上，所述网侧绕组(3)沿顺时针或沿逆时针依次为正移相绕组A、正移相绕组B、正移相绕组C、负移相绕组A、负移相绕组B和负移相绕组C，所述负移相绕组A、负移相绕组B和负移相绕组C之间同绕向，所述正移相绕组A、正移相绕组B和正移相绕组C之间同绕向，正移相绕组和负移相绕组之间绕向相同或相反。
4.根据权利要求1所述的24脉波卷铁心整流变压器，其特征在于：当它应用于油浸式产品或气体绝缘产品时，它还包括油箱(5)和多个散热器(7)，油箱(5)采用空心圆柱结构，油箱(5)中部设置有垂直的散热气道(6)，油箱(5)底部设置进气通道，以便散热气道(6)和进气通道形成烟囱效应，多个散热器(7)沿油箱(5)的箱壁外表面呈圆周布置。
5.根据权利要求1所述的24脉波卷铁心整流变压器，其特征在于：当它应用于干式产品时，六个绕组心柱(2)中间空置一个略大于一个绕组直径大小的圆柱形区域，从而使圆柱形区域自然形成一个垂直的散热气道，在变压器的底部上设计进气通道，以便散热气道和进气通道形成烟囱效应，在变压器底部内侧设置有风机(8)，在风机(8)上部一定距离设置有挡风板(9)，挡风板(9)与六个绕组心柱(2)上的绕组留有足够距离。
6.根据权利要求5所述的24脉波卷铁心整流变压器，其特征在于：所述的挡风板(9)为圆锥形结构或六棱柱型结构。
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