CN105702435B

CN105702435B - 一种融冰整流变压器

Info

Publication number: CN105702435B
Application number: CN201410696939.6A
Authority: CN
Inventors: 王亚钦; 陈业; 符以平; 付军; 曾珂
Original assignee: TBEA Hengyang Transformer Co. Ltd
Current assignee: TBEA HUNAN ELECTRICAL CO.,LTD.
Priority date: 2014-11-26
Filing date: 2014-11-26
Publication date: 2019-01-08
Anticipated expiration: 2034-11-26
Also published as: CN105702435A

Abstract

本发明提供一种融冰整流变压器，包括低压线圈和高压线圈，低压线圈和高压线圈由内向外依次设置于铁心的外侧，从而取消了调压线圈，将调压线圈与低压线圈合为一体；所述低压线圈为层式线圈，至少包括两层，低压线圈的每一层分别对应不同的电压调节档位和不同的低压线圈的匝数，将高压侧调压改为低压侧调压，从而保持高压线圈的匝数不变，保证匝电势为定值，将传统的变磁通调压改为恒磁通调压，并降低漏磁面积与低压线圈匝数的乘积的变化量，从而降低阻抗电压，提高二次输出电压，改善供电质量，相应的，也减小了阻抗电压的变化范围，增加了二次输出电压的调压范围。

Description

一种融冰整流变压器

技术领域

本发明涉及整流变压器制造技术领域，具体涉及一种融冰整流变压器。

背景技术

传统的深度调压融冰整流变压器，如图1所示，采用高压侧调压，即在高压线圈的绕组上设置多个档位进行调压。以及，设置独立的调压线圈，如图2所示，线圈排列从铁心由内向外依次为：低压线圈、高压线圈、调压线圈。由于高压侧输入电压为定值，通过改变高压线圈的匝数来输出不同低压电压，不同的低压对应的变压器的铁心磁通密度是不同的，低压电压低时匝电势小、磁密低，低压电压高时匝电势大、磁密高，因此，该调压方式称为变磁通调压。

这种传统的深度调压融冰整流变压器会造成铁心不能充分利用，成本偏高。最关键是，通过计算变压器的每档阻抗电压不难发现，低压电压高档位时的阻抗电压与低压电压低档位时阻抗电压的比值是高低档位电压比值的1.66倍左右。传统的ZSS-14200/35深度调压融冰整流变压器参数及试验结果见下表1：

表1

根据计算阻抗电压的公式： f为变压器的工作频率50Hz；W为低压线圈匝数，对于传统的深度调压融冰整流变压器，不管在任何档位下，W都不变，本变压器低压线圈匝数取值为71；I_p为低压线圈电流1142A；ρ_R为变压器的洛氏系数；K为变压器的附加电抗系数，一般取1；H_x为变压器的平均电抗高度，在不同档位时，H_x变化差异很小，视为定值；在不同的电压调节档位，只有漏磁面积∑D和匝电势et在发生变化，在第4档(低压电压1000V)时，漏磁面积∑D为293.47，匝电势et为14.08；在第1档(低压电压3600V)时，漏磁面积∑D为181.96，匝电势et为50.694。从中可以看出，主要是由于漏磁面积∑D和匝电势et的变化造成阻抗电压的偏差，低压电压在低档位(即第4档位、低压电压为1000V)时的阻抗电压是低压电压在高档位(即第1档位、低压电压为3600V)时的阻抗电压的45.42/7.61＝5.97倍，约等于1.66倍电压差(3600/1000*1.66≈5.976)。

根据二次输出电压与变压器阻抗电压的经验关系可以计算出：在第1档(即低压电压为3600V、阻抗电压为7.61％)时，变压器二次输出电压约为3470V，而在第4档(即低压电压为1000V、阻抗电压为45.42％)时，变压器二次输出电压仅为770V左右。可见，阻抗电压越大，变压器内阻电压越大，二次输出电压就越低，供电质量就越差。

因此，亟需一种融冰整流变压器，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供一种融冰整流变压器，用以解决阻抗电压影响供电质量的问题。

本发明为解决上述技术问题，采用如下技术方案：

本发明提供一种融冰整流变压器，包括低压线圈和高压线圈，低压线圈和高压线圈由内向外依次设置于铁心的外侧；所述低压线圈为层式线圈，至少包括两层，低压线圈的每一层分别对应不同的电压调节档位和不同的低压线圈的匝数。

优选的，所述低压线圈包括上半部绕组和下半部绕组，低压线圈的每一层在上半部绕组和下半部绕组各分接出一个抽头，低压线圈的同一层分接出的两个抽头对应同一个电压调节档位。

优选的，所述低压线圈的上半部绕组和下半部绕组分接出的抽头的位置与所述铁心的距离越近，低压电压越低、低压线圈的匝数越少；所述低压线圈的上半部绕组和下半部绕组分接出的抽头与所述铁心的距离越远，低压电压越高、低压线圈的匝数越多。

优选的，所述低压线圈为多层圆筒式线圈。

本发明通过保持高压线圈的匝数不变，保证匝电势为定值，将传统的变磁通调压改为恒磁通调压，并取消调压线圈，将调压线圈与低压线圈合为一体，以及采用层式线圈作为低压线圈，令低压线圈的每一层分别对应不同的电压调节档位和不同的低压线圈的匝数，将高压侧调压改为低压侧调压，由此，将匝电势固定为定值，并降低漏磁面积与低压线圈匝数的乘积的变化量，从而降低阻抗电压，提高二次输出电压，改善供电质量，相应的，也减小了阻抗电压的变化范围，增加了二次输出电压的调压范围。

附图说明

图1为传统的深度调压融冰整流变压器的绕组原理示意图；

图2为传统的深度调压融冰整流变压器的线圈排列示意图；

图3为本发明实施例提供的融冰整流变压器的线圈排列示意图；

图4为本发明实施例提供的融冰整流变压器绕组原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明通过将高压侧抽头调压改为低压侧抽头调压，使得高压线圈匝数和输入电压恒定不变、匝电势不变，将融冰整流变压器由变磁通调压改为恒磁通调压，以及将调压线圈与低压线圈合为一体，并采用层式线圈作为低压线圈，控制漏磁面积和低压线圈匝数的变化，降低漏磁面积与低压线圈匝数的乘积的变化量，从而降低阻抗电压。

图3为本发明实施例提供的融冰整流变压器的线圈排列示意图，如图3所示，该融冰整流变压器包括：低压线圈11和高压线圈12，低压线圈11和高压线圈12由内向外依次设置于铁心13的外侧。低压线圈11为层式线圈，至少包括两层，低压线圈11的每一层分别对应不同的电压调节档位和不同的低压线圈的匝数。

如图3所示，本发明的融冰整流变压器为轴向双分裂结构，即低压线圈11和高压线圈12分别包括沿铁心轴向排列的上下两部分，即包括上半部绕组和下半部绕组。高压线圈12的上半部绕组与下半部绕组的连接采用现有方式连接，在此不再赘述。低压线圈11的上半部绕组和下半部绕组可以分别采用d接方式或者y接方式连接。参见图3，在本发明实施例中，低压线圈11的上半部绕组采用d接方式连接，低压线圈11的下半部绕组采用y接方式连接。

具体的，低压线圈11的上半部绕组和下半部绕组分接出的抽头的位置与铁心13的距离越近，低压电压越低、低压线圈的匝数越少。低压线圈11的上半部绕组和下半部绕组分接出的抽头与铁心13的距离越远，低压电压越高、低压线圈的匝数越多。在本发明实施例中，低压线圈11包括6层，分别对应6个电压调节档位，即在铁心13的外侧，由内向外依次为第1层(对应第6档)、第2层(对应第5档)、第3层(对应第4档)、第4层(对应第3档)、第5层(对应第2档)、第6层(对应第1档)。也就是说，第1档的抽头距离铁心13的距离最远，低压电压最高、低压线圈的匝数最多；第6档的抽头距离铁心13的距离最近，低压电压最低、低压线圈的匝数最少。

以下结合图4，对低压线圈的绕组的结构和原理进行详细说明。如图4所示，低压线圈的上半部绕组(即图4中引脚分别为a1、b1、c1的3个绕组)以y接方式连接，低压线圈的下半部绕组(即图4中引脚分别为a2、b2、c2的3个绕组)以d接方式连接。低压线圈11的每一层在上半部绕组和下半部绕组各分接出一个抽头，低压线圈11的同一层分接出的两个抽头对应同一个电压调节档位。在本发明实施例中，由于低压线圈包括6层，分别对应6个电压调节档位，相应的，低压线圈的每个上半部绕组和每个下半部绕组均分接出6个抽头(即抽头1-6)，6个抽头分别对应6个电压调节档位。例如，图4所示为低压线圈处于第4档位的情况，低压线圈的各个绕组的一个抽头均位于抽头4的位置，接入融冰整流变压器的低压线圈为3层。

优选的，低压线圈可以选用多层圆筒式线圈，采用多层圆筒式线圈使得导线的选取更为灵活、广泛，也可以更为灵活方便地地调节相邻两层线圈之间的空道距离。

为了清楚说明本发明的技术方案，以下对本发明的原理进行详细说明。

根据阻抗电压的计算公式(1)可知，主要是漏磁面积∑D和匝电势et造成阻抗电压的偏差，即阻抗电压变化的影响因素是漏磁面积∑D和匝电势et的变化。在本发明中，通过控制匝电势et保持不变，并减少漏磁面积∑D的变化量，来减小阻抗电压的变化范围，具体分析如下：

1、控制匝电势et保持不变。

本发明通过将高压调压改为低压调压，保证高压线圈的匝数不变，而高压侧输入电压为定值，因此，不同的低压电压对应的变压器铁心磁通密度是不变的，这样就由原来的变磁通调压改为恒磁通调压，从而保证了任何调压档位下的匝电势et均为定值。

2、控制漏磁面积∑D变化。

本发明取消了调压线圈，将调压线圈与低压线圈合为一体，低压线圈选用多层圆筒式线圈，低压电压最低时对应第6档，此时低压线圈的匝数W最少，接入抽头6(位于低压线圈的第1层，最靠近铁心的位置)，低压线圈11与高压线圈12之间的距离最大，漏磁面积∑D最大。以此类推，低压电压最高时对应第1档，此时低压线圈的匝数W最多，接入抽头1(位于低压线圈的第6层，最靠近高压线圈的位置)，低压线圈11与高压线圈12之间的距离最小，漏磁面积∑D最小。

随着电压调节档位由低到高调节(由第6档向第1档调节)，低压电压逐渐升高，漏磁面积∑D逐渐减小，但是此时低压线圈的匝数W也随着低压电压的升高而增大。

根据阻抗电压的计算公式(1)可知，在不同的电压调节档位，只有漏磁面积∑D和低压线圈的匝数W在发生变化。因此，不同的低压电压下阻抗电压的变化量与漏磁面积∑D和低压线圈的匝数W的乘积的变化倍数相关。随着电压调节档位由低到高调节(由第6档向第1档调节)，漏磁面积∑D逐渐减小，低压线圈的匝数W逐渐增大。也就是说，在影响阻抗电压增加的两个因素(即漏磁面积∑D和低压线圈的匝数W)中，其中一个因素(低压线圈的匝数W)有助于阻抗电压的增加，另一个因素(漏磁面积∑D)阻止阻抗电压的增加。

而根据前面对阻抗电压的计算公式(1)的分析可知，传统的融冰整流变压器利用变磁通调压，不同的低压电压下阻抗电压的变化量与漏磁面积∑D和匝电势et的比值相关。随着电压调节档位由高到低调节(由第1档向第6档调节)，漏磁面积∑D逐渐增加，匝电势et逐渐减小。也就是说，在影响阻抗电压增加的两个因素(即漏磁面积∑D和匝电势et)中，漏磁面积∑D和匝电势et均有助于阻抗电压的增加。

通过以上的分析和对比可知，正是由于本发明利用恒磁通调压、采用低压侧抽头调压，以及取消调压线圈，并选用层式线圈作为低压线圈，与传统的融冰整流变压器相比，减缓了阻抗电压的增长趋势，从而降低了各个档位的阻抗电压。

发明人按照前述的技术手段对传统的ZSS-14200/35深度调压融冰整流变压器的结构进行了改进，得到ZSS-62700/35深度调压融冰整流变压器，其结构如图3和图4所示。对该改进后的深度调压融冰整流变压器进行试验，得到表2所示的试验结果，以下结合实验结果，对本发明的工作原理进行验证。

改进后的ZSS-62700/35深度调压融冰整流变压器参数及试验结果见下表2：

表2

在本发明实施例中，改进后的ZSS-62700/35深度调压融冰整流变压器的第6档对应的低压线圈的匝数为33，第1档对应的低压线圈的匝数为78。根据漏磁面积的计算公式(漏磁面积的计算公式较为复杂，并属于现有技术，在此不再赘述)可以得到，第6档对应的漏磁面积∑D为583.088，第1档对应的漏磁面积∑D为383.6。

这样，随着电压调节档位由低到高调节(由第6档向第1档调节)，低压电压逐渐升高(由4016V变为9500V)，漏磁面积∑D逐渐减小(由583.088变为383.6)，低压线圈的匝数W也随之增大(由33变为78)。

根据该改进后的ZSS-62700/35深度调压融冰整流变压器的实验数据，在第6档(低压电压为4016V)时，阻抗电压为6.78％；在第1档(低压电压为9500V)时，阻抗电压为12.78％。通过对比每个电压调节档位对应的阻抗电压便可发现，阻抗电压的变化(增加趋势)大大缩小，最大阻抗电压是最小阻抗电压的12.78/6.78≈1.9倍。如果按传统的ZSS-14200/35深度调压融冰整流变压器变压器，假定最小阻抗电压也为6.78％，那么最大阻抗电压将会达到9500V/4016V*1.66*6.7％＝26.3％，远大于改进结构后的ZSS-62700/35变压器的最大阻抗电压：12.78％。由此可见，理论分析结果与实验结果相一致，充分证明了本发明的融冰整流变压器的结构改进能够有效地降低阻抗电压，从而达到改善供电质量的目的。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种融冰整流变压器，其特征在于，包括低压线圈和高压线圈，低压线圈和高压线圈由内向外依次设置于铁心的外侧；所述低压线圈为层式线圈，至少包括两层，低压线圈的每一层分别对应不同的电压调节档位和不同的低压线圈的匝数；

所述低压线圈包括沿铁心轴向排列的上半部绕组和下半部绕组，低压线圈的上半部绕组以y接方式连接、下半部绕组以d接方式连接，低压线圈的每一层在上半部绕组和下半部绕组各分接出一个抽头，低压线圈的同一层分接出的两个抽头对应同一个电压调节档位；

所述低压线圈的上半部绕组和下半部绕组分接出的抽头的位置与所述铁心的距离越近，低压线圈的同一层分接出的两个抽头对应的电压调节档位越低，低压电压也就越低，接入低压线圈的层数越少；所述低压线圈的上半部绕组和下半部绕组分接出的抽头的位置与所述铁心的距离越远，低压线圈的同一层分接出的两个抽头对应的电压调节档位越高，低压电压也就越高，接入低压线圈的层数越多。

2.如权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述低压线圈为多层圆筒式线圈。