CN105261457A - 一种防止发热的光伏变压器非晶合金铁芯结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种防止发热的光伏变压器非晶合金铁芯结构，其中，该光伏变压器非晶合金铁芯结构包括：非晶合金铁芯，用于导磁；设置于所述非晶合金铁芯最内层的硅钢片，用于保持所述非晶合金铁芯的强度，在所述硅钢片的宽度方向上不同位置处开设多个缺口以减小所述硅钢片的截面积；绕组，缠绕于所述非晶合金铁芯和所述硅钢片上，用于传输电流从而将电能转化为电磁能。本发明降低铁芯内因漏磁产生的涡流，消除铁芯局部过热故障，同时也不会破坏非晶合金铁芯的结构强度。

Description

一种防止发热的光伏变压器非晶合金铁芯结构

技术领域

本发明涉及变压器技术领域，尤其涉及光伏变压器的非晶合金铁芯，具体来说就是一种防止发热的光伏变压器非晶合金铁芯结构。

背景技术

电力系统是国民经济发展的依托，电力系统的稳定发展是国民经济可持续发展的基础。变压器是电力系统的重要组成部分，其运行状态直接影响着电力系统的安全性，而变压器铁芯又是变压器内部传递、变换电磁能量的主要部件。近年来，非晶合金材料以其低损耗的优良性能，越来越多地被用在变压器铁芯上，尤其被用在配电变压器及低电压小容量变压器中。

近年来伴随着清洁能源利用的发展，以光伏发电为主的新能源发电正在快速增长，光伏发电需要利用逆变器将直流电转换为交流电，再经光伏变压器并网。在现有技术中，采用非晶合金制作铁芯的光伏变压器在运行中曾多次发现因漏磁产生的局部过热故障。为了保证电网安全稳定地运行，提升光伏变压器的运行水平，亟需一种新型变压器非晶合金铁芯结构，消除非晶合金光伏变压器铁芯因漏磁涡流而产生的过热故障。

为此，人们试图通过改变非晶合金铁芯表面的非晶合金带材的形态来解决上述问题，即将光伏非晶合金变压器铁芯的表面绝缘的非晶合金带材一层层叠加卷绕形成，来减少铁芯带材内部的涡流损耗，消除铁芯材料内部因涡流而带来的发热。

然而，由于非晶合金带材规格单一，并且非晶合金材料本身具有硬、脆、不易加工等特性，现有的光伏变压器非晶合金铁芯截面多为矩形，而绕组截面为圆角矩形，绕组与铁芯之间存在缝隙(如图1所示)，这就需要将变压器绕组绕制成矩形，这相比于传统的圆形绕组在铁芯和绕组之间存在更多的漏磁通，这会带来光伏变压器内部局部过热等问题，因此通过改变非晶合金铁芯表面的非晶合金带材的形态并不能减少漏磁通。

因此，本领域技术人员亟需研发一种具有全新非晶合金铁芯的光伏非晶合金变压器，能够有效降低漏磁通，消除非晶合金光伏变压器铁芯因漏磁通而导致过热的故障。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题是提供一种防止发热的光伏变压器非晶合金铁芯结构，解决了现有技术中非晶合金光伏变压器铁芯因漏磁通而过热的问题。

为了解决上述问题，本发明的具体实施方式提供一种防止发热的光伏变压器非晶合金铁芯结构，包括：非晶合金铁芯，用于导磁；设置于所述非晶合金铁芯最内层的硅钢片，用于保持所述非晶合金铁芯的强度，在所述硅钢片的宽度方向上不同位置处开设多个缺口以减小所述硅钢片的截面积；绕组，缠绕于所述非晶合金铁芯和所述硅钢片上，用于传输电流从而将电能转化为电磁能。

基于本发明的上述具体实施方式，可以得知光伏变压器非晶合金铁芯结构至少具有以下技术效果和特点：通过在非晶合金铁芯内层的硅钢片上垂直磁通方向上开设缺口，减小变压器铁芯截面积，降低铁芯内因漏磁产生的涡流，消除铁芯局部过热故障，避免变压器跳闸事故，从而减少事故引起的直接和间接经济损失，避免电力系统在社会和群众中产生负面形象，同时也避免了光伏变压器停电带来的经济损失；同时也不会破坏非晶合金铁芯的结构强度。

应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本发明所欲主张的范围。

附图说明

下面的所附附图是本发明的说明书的一部分，其绘示了本发明的示例实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本发明的原理。

图1为现有技术中的光伏非晶合金变压器的结构示意图；

图2为本发明具体实施方式提供的一种防止发热的光伏变压器非晶合金铁芯结构的铁芯的正视图；

图3为本发明具体实施方式提供的一种防止发热的光伏变压器非晶合金铁芯结构的铁芯的后视图；

图4为本发明具体实施方式提供的一种防止发热的光伏变压器非晶合金铁芯结构的硅钢片展开后的结构示意图；

图5为本发明具体实施方式提供的一种防止发热的光伏变压器非晶合金铁芯结构的硅钢片展开后的另一结构示意图；

图6为本发明具体实施方式提供的一种防止发热的光伏变压器非晶合金铁芯结构的绕组的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将以附图及详细叙述清楚说明本发明所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本发明内容的实施例后，当可由本发明内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本发明内容的精神与范围。

本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本发明，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。

关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。

关于本文中所使用的用语“大致”、“约”等，用以修饰任何可以微变化的数量或误差，但这些微变化或误差并不会改变其本质。一般而言，此类用语所修饰的微变化或误差的范围在部分实施例中可为20％，在部分实施例中可为10％，在部分实施例中可为5％或是其他数值。本领域技术人员应当了解，前述提及的数值可依实际需求而调整，并不以此为限。

某些用以描述本申请的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本申请的描述上额外的引导。

图2为本发明具体实施方式提供的一种防止发热的光伏变压器非晶合金铁芯结构的铁芯的正视图，如图2所示，通过在非晶合金铁芯内层的硅钢片上开口，减小变压器铁芯截面积，降低铁芯内因漏磁产生的涡流，消除铁芯局部过热故障。

该附图具体实施例包括：非晶合金铁芯10和硅钢片20，其中，

非晶合金铁芯10用于导磁。非晶合金铁芯10配电变压器的最大优点是空载损耗值特低，但是其强度相对较差，因此需要在最内层加上一层硅钢片，来保证整个铁芯的强度。

硅钢片20设置于所述非晶合金铁芯10最内层，硅钢片20在宽度方向上不同位置处开设多个缺口21以减小所述硅钢片20的截面积。硅钢片20用于保持所述非晶合金铁芯10的强度。宽度方向就是硅钢片20展开后的宽度方向，在图2中为读者的观看方向，所述缺口21贯通硅钢片20，即开口后的硅钢片20呈锯齿状，可以减小变压器铁芯截面积。

参见图2，硅钢片20处于非晶合金铁芯10的最内层，在硅钢片20上开口，即图中缺口21，从而减小变压器铁芯截面积，有效降低铁芯内漏磁通引起的涡流损耗，消除铁芯局部过热故障。

图3为本发明具体实施方式提供的一种防止发热的光伏变压器非晶合金铁芯结构的铁芯的后视图，如图3所示，硅钢片20前后侧(即硅钢片20展开后的左右侧)的缺口21交替分布，进一步减少变压器铁芯的截面积，降低铁芯内部涡流。

在该附图具体实施方式中，所述缺口21在宽度方向上分布于所述硅钢片20的两端，且硅钢片20两端的所述缺口21不在同一水平线上，如果两端缺口21交替分布，那么所述硅钢片20两端的所述缺口21的数量相等，如图3中所示。

参见图3，本发明可以在硅钢片20的两端分别开口，为了不明显降低硅钢片20的强度，硅钢片20两端的所述缺口21不能分布在同一水平线上，理想情况是在硅钢片20上交错开口，这样做可以在不影响硅钢片20强度的情况下，进一步减少变压器铁芯的截面积，降低铁芯内漏磁通引起的涡流损耗。

参见图2、图3，缺口21在所述硅钢片20一端上的位置呈上下左右对称分布，即仅从铁心正面或者背面观察，缺口21在所述硅钢片20上的位置呈上下左右对称分布，如图2、图3所示。上下左右分布的好处在于在不降低硅钢片20本身结构强度的前提下，减少了硅钢片20的截面积，消除因涡流产生的过热问题。

图4为本发明具体实施方式提供的一种防止发热的光伏变压器非晶合金铁芯结构的硅钢片展开后的结构示意图，如图4所示，将硅钢片20展开后，可以清晰看到硅钢片20左右(前后)交替开口(即缺口21)，且缺口21的长度约占所述硅钢片20宽度的三分之一，即左右(前后)开口长度d为硅钢片20宽度D的三分之一，硅钢片20截面积仅为现有技术铁芯的三分之一，在不降低硅钢片20本身结构强度的前提下，减少了硅钢片20的截面积，消除因涡流产生的过热问题。

在该附图具体实施方式中，缺口21的长度占所述硅钢片20宽度的三分之一。即左右(前后)开口长度d为硅钢片20宽度D的三分之一，硅钢片20截面积仅为现有技术铁芯的三分之一，在不降低硅钢片20本身结构强度的前提下，减少了硅钢片20的截面积，消除因涡流产生的过热问题。

图5为本发明具体实施方式提供的一种防止发热的光伏变压器非晶合金铁芯结构的硅钢片展开后的另一结构示意图，如图5所示，缺口21为圆角矩形，与图4中的直角矩形不同，圆角矩形可以进一步增强硅钢片20本身的结构强度，且保证变压器铁芯的截面积很小。

在该附图具体实施方式中，缺口21的形状为圆角矩形。本发明不具体限定缺口21的形状，例如，缺口形状为矩形、三角形等。矩形可以为圆角矩形或者直角矩形。

参见图5，为了保证变压器铁芯的强度，通常缺口21的疏密程度与所述硅钢片20的厚度成正比，即硅钢片20越厚，缺口21越密，缺口21的长度也越长(即缺口21的长度d占整个硅钢片20宽度D的比例)，以达到保证铁芯强度与消除涡流之间的平衡。

图6为本发明具体实施方式提供的一种防止发热的光伏变压器非晶合金铁芯结构的绕组的结构示意图，如图6所示，变压器铁芯上还有绕组30，从而实现电压值的变换。

该附图具体实施方式中，所述光伏非晶合金变压器还包括绕组30，其中，绕组30缠绕于所述非晶合金铁芯10和所述硅钢片20上，绕组30用于传输电流从而将电能转化为电磁能。

参见图6，该变压器具有三个芯柱，在三个芯柱上分别套有A、B、C三相绕组30，其中低压绕组30在内部，高压绕组30在两侧，由于三铁芯内的磁通量相同，如果二个绕组的匝数不同，必然引起不同绕组两端电压的变化，从而实现变压目的。

本发明提供一种防止发热的光伏非晶合金变压器，通过在非晶合金铁芯内层的硅钢片上前后(左右)交替开口，减小变压器铁芯截面积，降低铁芯内因漏磁产生的涡流，消除铁芯局部过热故障，避免变压器跳闸事故，从而减少事故引起的直接和间接经济损失，避免电力系统在社会和群众中产生负面形象，同时也避免了光伏变压器停电带来的经济损失；同时由于前后交替开口，也不会破坏非晶合金铁芯的结构强度。

本发明至少还具有以下有效效果：

1.本发明消除因涡流而产生的光伏非晶合金变压器铁芯过热故障，避免变压器跳闸事故，从而减少事故引起的直接和间接经济损失，避免在社会和群众中产生负面形象，减少不良社会影响。

2.在不降低硅钢片本身结构强度的前提下，减少该层截面积，消除因涡流产生的过热问题。

3.有效降低铁芯内有漏磁通引起的涡流损耗，消除光伏非晶合金变压器铁芯局部过热故障。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，在不脱离本发明的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种防止发热的光伏变压器非晶合金铁芯结构，其特征在于，所述光伏变压器非晶合金铁芯结构包括：

非晶合金铁芯(10)，用于导磁；

设置于所述非晶合金铁芯(10)最内层的硅钢片(20)，用于保持所述非晶合金铁芯(10)的强度，在所述硅钢片(20)的宽度方向上不同位置处开设多个缺口(21)以减小所述硅钢片(20)的截面积；以及

绕组(30)，缠绕于所述非晶合金铁芯(10)和所述硅钢片(20)上，用于传输电流从而将电能转化为电磁能。

2.如权利要求1所述的防止发热的光伏变压器非晶合金铁芯结构，其特征在于，所述缺口(21)的长度占所述硅钢片宽度的三分之一。

3.如权利要求1所述的防止发热的光伏变压器非晶合金铁芯结构，其特征在于，所述缺口(21)在宽度方向上分布于所述硅钢片(20)的两端。

4.如权利要求3所述的防止发热的光伏变压器非晶合金铁芯结构，其特征在于，所述硅钢片(20)两端的所述缺口(21)不在同一水平线上。

5.如权利要求3所述的防止发热的光伏变压器非晶合金铁芯结构，其特征在于，所述硅钢片(20)两端的所述缺口(21)的数量相等。

6.如权利要求1所述的防止发热的光伏变压器非晶合金铁芯结构，其特征在于，所述缺口(21)的疏密程度与所述硅钢片(20)的厚度成正比。

7.如权利要求1所述的防止发热的光伏变压器非晶合金铁芯结构，其特征在于，所述缺口(21)的形状为矩形。

8.如权利要求7所述的防止发热的光伏变压器非晶合金铁芯结构，其特征在于，所述矩形为圆角矩形或者直角矩形。

9.如权利要求1所述的防止发热的光伏变压器非晶合金铁芯结构，其特征在于，所述缺口(21)的形状为三角形。

10.如权利要求1所述的防止发热的光伏变压器非晶合金铁芯结构，其特征在于，所述硅钢片(20)一端的所述缺口(21)在所述硅钢片(20)上的位置呈上下左右对称分布。