CN105428033A - 一种减少涡流发热的光伏变压器非晶合金铁芯结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种减少涡流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第一硅钢片，用于保持所述非晶合金铁芯的强度，在所述第一硅钢片上开设多个第一通孔以减小所述第一硅钢片的截面积；设置于所述非晶合金铁芯最外层的第二硅钢片，用于保持所述非晶合金铁芯的强度，在所述第二硅钢片上开设多个第二通孔以减小所述第二硅钢片的截面积；绕组，缠绕于所述第一硅钢片和所述第二硅钢片上，用于传输电流从而将电能转化为电磁能。本发明能够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
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，具体来说就是一种减少涡流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重要依托，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为了卷绕成型，需要在非晶合金材料的最内、最外层各增加一层硅钢片进行结构加固(如图1、图2所示)，光伏变压器包括：硅钢片、非晶合金铁芯和绕组，这两层硅钢片由于结构强度的需要，厚度较厚，因此相比于两层硅钢片之间的非晶合金带材，两层硅钢片在通过交变的磁场时，会产生更大的涡流损耗，因而容易造成铁芯局部过热问题。
因此，本领域技术人员亟需研发一种光伏变压器非晶合金铁芯结构，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减少涡流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减少涡流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第一硅钢片，用于保持所述非晶合金铁芯的强度，在所述第一硅钢片上开设多个第一通孔以减小所述第一硅钢片的截面积；设置于所述非晶合金铁芯最外层的第二硅钢片，用于保持所述非晶合金铁芯的强度，在所述第二硅钢片上开设多个第二通孔以减小所述第二硅钢片的截面积；绕组，缠绕于所述第一硅钢片和所述第二硅钢片上，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：通过在位于非晶合金铁芯最内层和最外层的硅钢片上开设通孔，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，由于硅钢片四周完全，也不会对绕组产生影响。
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为现有技术中的光伏非晶合金变压器的沿水平方向的剖面图；
图3为本发明具体实施方式提供的一种减少涡流发热的光伏变压器非晶合金铁芯结构的铁芯的沿垂直方向的剖面视图；
图4为本发明具体实施方式提供的一种减少涡流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一；
图5为本发明具体实施方式提供的一种减少涡流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二；
图6为本发明具体实施方式提供的一种减少涡流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三；
图7为本发明具体实施方式提供的一种减少涡流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四；
图8为本发明具体实施方式提供的一种减少涡流发热的光伏变压器非晶合金铁芯结构的变压器的结构示意图。
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3为本发明具体实施方式提供的一种减少涡流发热的光伏变压器非晶合金铁芯结构的铁芯的沿垂直方向的剖面视图，如图3所示，通过在非晶合金铁芯最内层和最外层的硅钢片上开孔，减小变压器铁芯截面积，从而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，用于导磁；
设置于所述非晶合金铁芯10最内层的第一硅钢片20，用于保持所述非晶合金铁芯10的强度，在所述第一硅钢片20上开设多个第一通孔21以减小所述第一硅钢片20的截面积；设置于所述非晶合金铁芯10最外层的第二硅钢片30，用于保持所述非晶合金铁芯10的强度，在所述第二硅钢片30上开设多个第二通孔31以减小所述第二硅钢片30的截面积；绕组40，缠绕于所述第一硅钢片20和所述第二硅钢片30上，用于传输电流从而将电能转化为电磁能。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，因此需要在最内层及最外层加上一层硅钢片，来保证整个铁芯的强度。
参见图3，第一硅钢片20处于非晶合金铁芯10的最内层，第二硅钢片30处于非晶合金铁芯10的最外层，在第一硅钢片20和第二硅钢片30上开口，即图中通孔21和通孔31，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。
再次参见图3，所述第一通孔21在所述第一硅钢片20上呈上下左右对称分布；所述第二通孔31在所述第二硅钢片30上呈上下左右对称分布。硅钢片上的通孔呈上下左右对称，可以均匀承受来自外部及内部的力，保证变压器铁芯的强度。此外，所述第一通孔21与所述第二通孔31交错分布，即第一通孔21不会正对着第二通孔31，从而保证硅钢片开设通孔的情况下，不降低变压器铁芯的强度。由于仅硅钢片内部开孔，且硅钢片边缘是完整的(即硅钢片边缘没有开槽)，从而在缠绕绕组40时，不会因为硅钢片边缘的不完整而导致部分绕组40的绕线落入硅钢片边缘的槽中，因此，本发明的变压器铁芯在减少涡流发热的前提下，不会影响绕组的缠绕。
图4为本发明具体实施方式提供的一种减少涡流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一，如图4所示，第一硅钢片在磁通方向上开设两列第一通孔，第二硅钢片在磁通方向上开设两列第二通孔，且两列第一通孔交替分布，两列第二通孔也交替分布，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，在所述第一硅钢片20的磁通方向上分布两列所述第一通孔21；在所述第二硅钢片30的磁通方向上分布两列第二通孔31。并且第一通孔21与第二通孔31不对应。
参见图4，本发明可以在硅钢片上开设两列通孔，为了不明显降低硅钢片的强度，两列通孔不能分布在同一水平线上，理想情况是在硅钢片上的两列通孔交错分部，这样做可以在不影响硅钢片强度的情况下，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。本发明的优先实施例中，第一通孔21与第二通孔31不对应。由于第一硅钢片20位于最内层，第二硅钢片30位于最外层，因此，第一硅钢片20展开后的长度d小于第二硅钢片30展开后的长度，在具体布置上，第一通孔21的面积也可以略小于第二通孔31的面积，本发明不以此为限。
本发明的一具体实施例中，所述第一通孔21的数量与所述第二通孔31的数量相等。第一通孔21的数量与第二通孔31的数量相等，方便通孔在硅钢片上布局，让第一通孔21和第二通孔31不对应，在减少变压器铁芯截面积的情况下，保证硅钢片的强度。
图5为本发明具体实施方式提供的一种减少涡流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二，如图5所示，由于第一硅钢片位于最内层，受力较第二硅钢片大，为了不降变压器铁芯的结构强度，也可以在第一硅钢片沿磁通方向上仅开设一列通孔。
在该附图具体实施方式中，在所述第一硅钢片20的磁通方向上分布一列所述第一通孔21；在所述第二硅钢片30的磁通方向上分布两列第二通孔31，在不降低第一硅钢片20结构强度的前提下，减少了第一硅钢片20的截面积，消除因涡流产生的过热问题。
如图5所示，所述第一通孔21的数量与所述第二通孔31的数量不相等，通常情况下，所述第一通孔21的数量与所述第一硅钢片20的厚度成正比；所述第二通孔31的数量与所述第二硅钢片30的厚度成正比。硅钢片越厚，其强度也越强，可以适当开设更多通孔；硅钢片越薄，其强度相应越差，如果开设过多通孔，势必影响其强度，因此，硅钢片的厚度与通孔的数量(或者所有通孔的总面积)成正比。
图6为本发明具体实施方式提供的一种减少涡流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三，如图6所示，第一通孔及第二通孔的形状可以根据需要合理设置。
在该附图具体实施方式中，所述第一通孔21的形状为圆形、矩形、三角形、菱形；所述第二通孔31的形状为圆形、矩形、三角形、菱形。
参见图6，本发明不具体限定第一通孔21和第二通孔31的形状，第一通孔21的形状和第二通孔31的形状可以相同，也可以不同，根据强度需要及用户需求合理设置。如图中所示，所述第一通孔21的形状与所述第二通孔31的形状不同。
图7为本发明具体实施方式提供的一种减少涡流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四，如图7所示，第一通孔可以由多个不同形状的小孔组成；第二通孔可以由多个不同形状的小孔组成。
该附图具体实施方式中，多个所述第一通孔21由多个不同形状的小孔组成；多个所述第二通孔31由多个不同形状的小孔组成。
参见图7，组成第一通孔21的小孔可以各不相同，也可以部分相同；组成第二通孔31的小孔可以各不相同，也可以部分相同；为也更好地减少漏磁通，可以合理设置各小孔的形状，减少硅钢片的截面积和体积，消除因涡流产生的局部过热问题，实现本发明的目的。
图8为本发明具体实施方式提供的一种减少涡流发热的光伏变压器非晶合金铁芯结构的变压器的结构示意图，如图8所示，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40，其中低压绕组在内部，高压绕组在两侧，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。
本发明提供一种减少涡流发热的光伏非晶合金变压器，通过在最内层、最外层硅钢片上开孔，减小硅钢片体积与截面积，从而降低硅钢片内部涡流，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；同时由于硅钢片内部开孔，且最内层、最外层硅钢片上的通孔不对应，因此本发明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：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；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；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)
1.一种减少涡流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)最内层的第一硅钢片(20)，用于保持所述非晶合金铁芯(10)的强度，在所述第一硅钢片(20)上开设多个第一通孔(21)以减小所述第一硅钢片(20)的截面积；
设置于所述非晶合金铁芯(10)最外层的第二硅钢片(30)，用于保持所述非晶合金铁芯(10)的强度，在所述第二硅钢片(30)上开设多个第二通孔(31)以减小所述第二硅钢片(30)的截面积；以及
绕组(40)，缠绕于所述第一硅钢片(20)和所述第二硅钢片(30)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所述的减少涡流发热的光伏变压器非晶合金铁芯结构，其特征在于，所述第一通孔(21)在所述第一硅钢片(20)上呈上下左右对称分布；所述第二通孔(31)在所述第二硅钢片(30)上呈上下左右对称分布。
3.如权利要求1所述的减少涡流发热的光伏变压器非晶合金铁芯结构，其特征在于，所述第一通孔(21)与所述第二通孔(31)交错分布。
4.如权利要求3所述的减少涡流发热的光伏变压器非晶合金铁芯结构，其特征在于，在所述第一硅钢片(20)的磁通方向上分布两列所述第一通孔(21)；在所述第二硅钢片(30)的磁通方向上分布两列第二通孔(31)。
5.如权利要求3所述的减少涡流发热的光伏变压器非晶合金铁芯结构，其特征在于，在所述第一硅钢片(20)的磁通方向上分布一列所述第一通孔(21)；在所述第二硅钢片(30)的磁通方向上分布两列第二通孔(31)。
6.如权利要求1所述的减少涡流发热的光伏变压器非晶合金铁芯结构，其特征在于，所述第一通孔(21)的数量与所述第二通孔(31)的数量相等。
7.如权利要求1所述的减少涡流发热的光伏变压器非晶合金铁芯结构，其特征在于，所述第一通孔(21)的数量与所述第一硅钢片(20)的厚度成正比；所述第二通孔(31)的数量与所述第二硅钢片(30)的厚度成正比。
8.如权利要求1所述的减少涡流发热的光伏变压器非晶合金铁芯结构，其特征在于，所述第一通孔(21)的形状为圆形、矩形、三角形、菱形；所述第二通孔(31)的形状为圆形、矩形、三角形、菱形。
9.如权利要求8所述的减少涡流发热的光伏变压器非晶合金铁芯结构，其特征在于，所述第一通孔(21)的形状与所述第二通孔(31)的形状不同。
10.如权利要求1所述的减少涡流发热的光伏变压器非晶合金铁芯结构，其特征在于，多个所述第一通孔(21)由多个不同形状的小孔组成；多个所述第二通孔(31)由多个不同形状的小孔组成。
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