CN105845406A

CN105845406A - 一种母子高压变压器

Info

Publication number: CN105845406A
Application number: CN201610437072.1A
Authority: CN
Inventors: 周开根
Original assignee: Quzhou Yunrui Industrial Design Co Ltd
Current assignee: Quzhou Yunrui Industrial Design Co Ltd
Priority date: 2016-06-20
Filing date: 2016-06-20
Publication date: 2016-08-10

Abstract

一种母子高压变压器，涉及到一种高压电源的变压器，由母高压变压器单元和子高压变压器单元组成，其中，母高压变压器单元由母初级线圈、母次级低压线圈和母次级高压线圈构成，母初级线圈与母次级低压线圈设置在内层，母次级高压线圈设置在外层；子高压变压器单元由子初级线圈和子次级高压线圈构成，子次级高压线圈设置在子初级线圈的外围；母次级低压线圈与子初级线圈之间进行并联连接，母次级高压线圈与子次级高压线圈之间进行顺向串联连接，母次级高压线圈产生的高压电与子次级高压线圈产生的高压电进行叠加输出。本发明大大提高了输出电压，以满足等离子体装置的长距离引弧的要求。

Description

一种母子高压变压器

技术领域

本发明涉及电气设备，特别涉及到一种高压电源的变压器。

背景技术

当前，等离子技术已得到广泛的应用，用等离子体处置工业有害物质、医疗垃圾、生活垃圾的方式与一般的焚烧方式大不一样，等离子体是在电离层或放电现象下所形成的一种状态，放电作用使得工作气分子失去外层电子而形成离子状态，经相互碰撞而产生高温，被处理的工业有害物质、医疗垃圾、垃圾废物受到高温高压的等离子体冲击时，其分子、原子将会重新组合而生成新的物质，从而使有害物质变为无害物质。在处置工业有害物质、医疗垃圾、生活垃圾等离子体设备中需要高压引弧电源。

用等离子体喷枪加热分解水蒸气做气化剂来气化煤或垃圾将成为今后的首选，在常压条件下，温度在2000K时水分子几乎不分解，2500K时有25%的水发生分解，3400～3500K时氢气和氧气的摩尔分数达到最大，分别为18%和6%，当温度达到4200K时，水分子将全部分解为氢气、氢、氧气、氧和氢氧原子团，一般的加热方式难以达到这么高的温度，而使用等离子体喷枪则很容易做到，这类等离子体喷枪需要高压电源进行引弧。

为了增加等离子体电弧的能量及延长等离子体电弧的作用时间，需使阴极与阳极之间的距离足够长，要求引弧电源提供足够高的引弧电压。但现有的高压电源中的使用单个高压变压器,由于需考虑次级反射因素或受到磁芯窗口的限制，单个高压变压器的变压比受到限制，使输出电压不够高，存在不能满足长距离引弧要求的缺点。

发明内容

本发明的目的是要克服现有高压电源不能满足长距离引弧要求的缺点，提供一种母子高压变压器，输出足够高的引弧电压，以满足等离子体装置长距离引弧的要求，在处置工业有害物质、医疗垃圾、生活垃圾时的能量更高和效率更高。

本发明的一种母子高压变压器，包括初级线圈和次级线圈，同一变压器单元的初级线圈与次级线圈进行嵌套设置，其特征是高压变压器由母高压变压器单元（T1）和子高压变压器单元（T2）组成，其中，母高压变压器单元（T1）由母初级线圈（Wa1）、母次级低压线圈（Wa2）和母次级高压线圈（Wa3）构成，母初级线圈（Wa1）与母次级低压线圈（Wa2）以并绕方式设置在内层，母次级高压线圈（Wa3）设置在外层；子高压变压器单元（T2）由子初级线圈（Wb1）和子次级高压线圈（Wb2）构成，子次级高压线圈（Wb2）设置在子初级线圈（Wb1）的外围；母次级低压线圈（Wa2）与子初级线圈（Wb1）之间进行并联连接，母次级高压线圈（Wa3）与子次级高压线圈（Wb2）之间进行顺向串联连接，母次级高压线圈（Wa3）产生的高压电与子次级高压线圈（Wb2）产生的高压电进行叠加输出。本发明中，母初级线圈（Wa1）为一个线圈构成或为二个线圈顺向串联构成，当母初级线圈（Wa1）为一个线圈构成时，母初级线圈（Wa1）与母次级低压线圈（Wa2）以双线并绕方式进行绕制，当母初级线圈（Wa1）为二个母初级线圈顺向串联构成时，所述二个母初级线圈与母次级低压线圈（Wa2）以三线并绕方式进行绕制，母次级低压线圈（Wa2）的绕线夹在二个母初级线圈的绕线之间。

本发明在高压电源装置中应用，采用开关电源技术，当工作频率大于400千周时，母高压变压器（T1）和子高压变压器（T2）为空心变压器，均不需使用磁芯；当工作频率为1-400千周时，在母高压变压器（T1）和子高压变压器（T2）中需使用铁氧体磁芯，母初级线圈（Wa1）、母次级低压线圈（Wa2）、母次级高压线圈（Wa3）、子初级线圈（Wb1）、子次级高压线圈（Wb2）分别安装在各自的铁氧体磁芯上。

本发明采取母高压变压器（T1）和子高压变压器（T2）组合的措施，使高压电分别在母次级高压线圈（Wa3）、子次级高压线圈（Wb2）上产生，母次级高压线圈（Wa3）与子次级高压线圈（Wb2）上产生的高压电进行叠加输出，大大提高了输出电压，以满足等离子体装置的长距离引弧的要求；同时，减小了次级高压线圈的反射应力，避免开关器件损坏。

本发明的工作原理是：连接在母高压变压器（T1）的母初级线圈（Wa1）两端的功率开关管交替导通或截止，使母高压变压器（T1）的母次级低压线圈（Wa2）和母次级高压线圈（Wa3）有功率输出，其中，母次级低压线圈（Wa2）的功率输出产生交变电流输送到子高压变压器（T2）的子初级线圈（Wb1），使子高压变压器（T2）的子次级高压线圈（Wb2）有功率输出，母次级高压线圈（Wa3）的功率输出产生高电压与子次级高压线圈（Wb2）的功率输出产生高电压进行叠加输出，提供给等离子体装置进行长距离引弧操作。本发明中，母次级高压线圈（Wa3）和子次级高压线圈（Wb2）输出的电压由Vin×N2／N1×T00／T确定，其中Vin为输入电源电压，N2为母次级高压线圈（Wa3）或子次级高压线圈（Wb2）的匝数，N1为母初级线圈（Wa1）或子初级线圈（Wb1）的匝数，T00／T为占空比。

本发明的有益效果是：采取母高压变压器（T1）和子高压变压器（T2）组合的措施，使母次级高压线圈（Wa3）与子次级高压线圈（Wb2）上产生的高压电进行叠加输出，大大提高了输出电压，以满足等离子体装置的长距离引弧的要求，在处置工业有害物质、医疗垃圾、生活垃圾时的能量更高和效率更高。本发明使高压电分别在母次级高压线圈（Wa3）、子次级高压线圈（Wb2）上产生，减小了次级高压线圈的反射应力，避免开关器件损坏。

附图说明

附图1是本发明的一种母子高压变压器的电气结构图。

附图2是本发明的另一种母子高压变压器的电气结构图。

附图3是本发明的一种母子高压变压器应用在功率输出级的电原理图。

附图4是本发明的另一种母子高压变压器应用在另一功率输出级的电原理图。

附图5是本发明的另一种母子高压变压器应用在又一功率输出级的电原理图。

图中： T1.母高压变压器单元，T2.子高压变压器单元，Wa1.母初级线圈，Wa1-1.第一母初级线圈，Wa1-2.第二母初级线圈，Wa2.母次级低压线圈，Wa3.母次级高压线圈，Wb1.子初级线圈，Wb2.子次级高压线圈，1.第一输入端，2.第二输入端，3.第三输入端，4.第一高压输出端，5.第二高压输出端，V+.输入电源，VT1.第一功率开关管，VT2.第二功率开关管，VT3.第三功率开关管，VT4.第四功率开关管。

具体实施方式

实施例1 图1所示的实施方式中，母子高压变压器由母高压变压器单元（T1）和子高压变压器单元（T2）组成，其中，母高压变压器单元（T1）由母初级线圈（Wa1）、母次级低压线圈（Wa2）和母次级高压线圈（Wa3）构成，母初级线圈（Wa1）与母次级低压线圈（Wa2）以双线并绕方式进行绕制，母次级高压线圈（Wa3）以分格绕制方式绕制在分格骨架上，母初级线圈（Wa1）、母次级低压线圈（Wa2）与母次级高压线圈（Wa3）进行嵌套设置，母初级线圈（Wa1）与母次级低压线圈（Wa2）设置在内层，分格骨架携母次级高压线圈（Wa3）设置在外层；子高压变压器单元（T2）由子初级线圈（Wb1）和子次级高压线圈（Wb2）构成，子次级高压线圈（Wb2）以分格绕制方式绕制在线圈骨架上，线圈骨架携子次级高压线圈（Wb2）设置在子初级线圈（Wb1）的外围；母次级低压线圈（Wa2）与子初级线圈（Wb1）之间进行并联连接，母次级高压线圈（Wa3）与子次级高压线圈（Wb2）之间进行顺向串联连接，母次级高压线圈（Wa3）产生的高压电与子次级高压线圈（Wb2）产生的高压电进行叠加输出。本实施例在开关式的高压电源装置中应用，其工作频率为1-400千周，在母高压变压器（T1）和子高压变压器（T2）中有铁氧体磁芯，母初级线圈（Wa1）、母次级低压线圈（Wa2）、母次级高压线圈（Wa3）、子初级线圈（Wb1）、子次级高压线圈（Wb2）分别安装在各自的铁氧体磁芯上，母初级线圈（Wa1）有第一输入端（1）和第三输入端（3）接入，子次级高压线圈（Wb2）的头端有第一高压输出端（4）接出，母次级高压线圈（Wa3）的尾端有第二高压输出端（5）接出。本实施例的母子高压变压器输出的高压电提供给等离子体装置进行长距离引弧操作。

实施例2 图2所示的实施方式中，母高压变压器单元（T1）的初级侧为第一母初级线圈（Wa1-1）与第二母初级线圈（Wa1-2）进行顺向串联构成，第一母初级线圈（Wa1-1）、第二母初级线圈（Wa1-2）与母次级低压线圈（Wa2）以三线并绕方式进行绕制，母次级低压线圈（Wa2）的绕线夹在第一母初级线圈（Wa1-1）与第二母初级线圈（Wa1-2）的绕线之间，第一母初级线圈（Wa1-1）与第二母初级线圈（Wa1-2）的连接点有第二输入端（2）接出。其他结构与第一实施例的相同，不再赘述。

实施例3 图3所示的实施方式中，母子高压变压器在开关式高压电源装置的功率输出级中应用，其中母子高压变压器的结构与第一实施例的相同，不再赘述。第一功率开关管（VT1）和第三功率开关管（VT3）的漏极连接到输入电源（V+），第一功率开关管（VT1）的源极与第二功率开关管（VT2）的漏极连接后再连接到母初级线圈（Wa1）的第一输入端（1），第三功率开关管（VT3）的源极与第四功率开关管（VT4）的漏极连接后再连接到母初级线圈（Wa1）的第三输入端（3），第二功率开关管（VT2）的源极和第四功率开关管（VT4）的源极连接到地线。本实施例中，第一功率开关管（VT1）、第四功率开关管（VT4）和第二功率开关管（VT2）、第三功率开关管（VT3）交替导通或截止，直接使母高压变压器的母次级高压线圈（Wa3）有功率输出，同时，间接使子高压变压器的子次级高压线圈（Wb2）有功率输出，母次级高压线圈（Wa3）和子次级高压线圈（Wb2）产生的高压电由第一高压输出端（4）和第二高压输出端（5）接出。

实施例4 图4所示的实施方式中，母子高压变压器在开关式高压电源装置的功率输出级中应用，其中母子高压变压器的结构与第二实施例的相同，不再赘述。本实施例中，第一功率开关管（VT1）和第三功率开关管（VT3）的漏极连接到输入电源（V+），第一功率开关管（VT1）的源极与第二功率开关管（VT2）的漏极连接后再连接到第一母初级线圈（Wa1-1）的第一输入端（1），第三功率开关管（VT3）的源极与第四功率开关管（VT4）的漏极连接后再连接到第二母初级线圈（Wa1-2）的第三输入端（3），第二功率开关管（VT2）的源极和第四功率开关管（VT4）的源极连接到地线。本实施例中的第一功率开关管（VT1）、第二功率开关管（VT2）、第三功率开关管（VT3）、第四功率开关管（VT4）的作用与第三实施例的相同，不再赘述。

实施例 5 图5所示的实施方式中，母子高压变压器在开关式高压电源装置的功率输出级中应用，其中母子高压变压器的结构与第二实施例的相同，不再赘述。本实施例中，第一功率开关管（VT1）的漏极连接到第一母初级线圈（Wa1-1）的第一输入端（1），第一母初级线圈（Wa1-1）与第二母初级线圈（Wa1-2）连接点接出的第二输入端（2）连接到输入电源（V+），第二母初级线圈（Wa1-2）的第三输入端（3）连接到第二功率开关管（VT2）的漏极，第一功率开关管（VT1）的源极和第二功率开关管（VT2）的源极连接到地线。本实施例中，第一功率开关管（VT1）和第二功率开关管（VT2）交替导通或截止，直接使母高压变压器的母次级高压线圈（Wa3）有功率输出，同时，间接使子高压变压器的子次级高压线圈（Wb2）有功率输出，母次级高压线圈（Wa3）和子次级高压线圈（Wb2）产生的高压电由第一高压输出端（4）和第二高压输出端（5）接出。

Claims

1.一种母子高压变压器，包括初级线圈和次级线圈，同一变压器单元的初级线圈与次级线圈进行嵌套设置，其特征是高压变压器由母高压变压器单元（T1）和子高压变压器单元（T2）组成，其中，母高压变压器单元（T1）由母初级线圈（Wa1）、母次级低压线圈（Wa2）和母次级高压线圈（Wa3）构成，母初级线圈（Wa1）与母次级低压线圈（Wa2）以并绕方式设置在内层，母次级高压线圈（Wa3）设置在外层；子高压变压器单元（T2）由子初级线圈（Wb1）和子次级高压线圈（Wb2）构成，子次级高压线圈（Wb2）设置在子初级线圈（Wb1）的外围；母次级低压线圈（Wa2）与子初级线圈（Wb1）之间进行并联连接，母次级高压线圈（Wa3）与子次级高压线圈（Wb2）之间进行顺向串联连接，母次级高压线圈（Wa3）产生的高压电与子次级高压线圈（Wb2）产生的高压电进行叠加输出。

2.根据权利要求1所述的一种母子高压变压器，其特征是母初级线圈（Wa1）为一个线圈构成或为二个线圈顺向串联构成，当母初级线圈（Wa1）为一个线圈构成时，母初级线圈（Wa1）与母次级低压线圈（Wa2）以双线并绕方式进行绕制，当母初级线圈（Wa1）为二个母初级线圈顺向串联构成时，所述二个母初级线圈与母次级低压线圈（Wa2）以三线并绕方式进行绕制，母次级低压线圈（Wa2）的绕线夹在二个母初级线圈的绕线之间。