CN107123531A - 一种可实现节能环保的变压器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可实现节能环保的变压器，包括箱体和设于箱体内的绕组；所述绕组包括铁芯和绕设于铁芯上的铋系超导线；所述铋系超导线包括铜载体和设于所述铜载体内的铋系超导线本体;所述箱体内设有液氮，所述绕组至少部分浸于所述液氮中；所述箱体包括外层和内层，所述内、外层之间形成一腔室，所述腔室为真空室，该腔室内设有保温件；所述内层连接一用于将箱体内的气体排出的排气管；还包括一导电铜，所述铋系超导线与导电铜通过一连接器相连接。本发明的铋系超导线在液氮温度（约为‑197℃）下可到达无电阻状态，从而极大程度的减小了绕组的电能损耗，基本达到无损耗的状态，实现节能环保。

Description

一种可实现节能环保的变压器

技术领域

本发明属于变压器技术领域，尤其是涉及一种可实现节能环保的变压器。

背景技术

现有技术使用的变压器，其内部绕组通常采用铜线制成，随着变压器发电量的增加，铜线上传递的电流增大，铜线的温度随着升高，其电阻也不断增大，使得大部分的电能都损耗在了铜线上，电损耗率非常高。同时由于阻值的增大，使得铜线能够输出的电流较小，电流输出率低。

为了解决该问题，现有技术中出现了通过铋系超导线来代替了铜线的绕组，达到了增强导电性，降低电能损坏的目的。但是，该种结构下铋系超导线与接线柱之间直接通过焊接相连，从而将对铋系超导线造成破坏，导致铋系超导线无法导电。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提供一种无需对铋系超导线进行焊接操作、电能损耗率低的可实现节能环保的变压器。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种可实现节能环保的变压器，包括箱体和设于箱体内的绕组；所述绕组包括铁芯和绕设于铁芯上的铋系超导线；所述铋系超导线包括铜载体和设于所述铜载体内的铋系超导线本体;所述箱体内设有液氮，所述绕组至少部分浸于所述液氮中；所述箱体包括外层和内层，所述内、外层之间形成一腔室，所述腔室为真空室，该腔室内设有保温件；所述内层连接一用于将箱体内的气体排出的排气管；还包括一导电铜，所述铋系超导线与导电铜通过一连接器相连接；所述连接器具有与所述铋系超导线相配合的第一腔室和与所述导电铜相配合的第二腔室。本发明利用了铋系超导线在液氮温度（约为-197℃）下可到达无电阻状态的特性，在箱体内设置了液氮，以将箱体内温度维持在约-197℃，使得铋系超导线处于无电阻状态，极大程度的减小了铋系超导线上的电能损耗，基本达到无损耗的状态，实现节能环保；同时由于铋系超导线处于无电阻状态，使得其对于电流的输出非常大，可达到高于90%的电流输出，极大程度的提高发电效率；通过将腔室抽真空，并在其内设置保温棉，使得外界的温度不会传递至箱体内，有效防止箱体内的液氮受到温度影响而发生挥发；设置了排气管，可对箱体内受热挥发的氮气进行排出，有效防止氮气在封闭的箱体内堆积而使得箱体发生爆炸，保证设备的安全性；通过连接器的设置实现铋系超导线和导电铜的连接，有效避免了通过焊接的方式连接铋系超导线和导电铜，保证位于连接处的铋系超导线不会被破坏，保证铋系超导线始终具有良好的导电性。

进一步的，所述连接套体包括可拆卸连接的第一连接件和第二连接件，所述第一连接件设有分别与铋系超导线和导电铜相配合的第一连接腔和第二连接腔；所述第二连接件设有分别与铋系超导线和导电铜相配合的第一连接槽和第二连接槽；第一连接件和第二连接件为拆装配合，制造简便的同时降低了装配难度，可保证铋系超导线的端部与导电铜的端部实现贴合，防止出现两者未贴合而难以传输电流的情况；同时连接套体与引线和导电铜的紧密连接，连接牢固。

优选的，所述连接器与铋系超导线之间通过铆钉冷铆实现固连；连接器与导电铜之间通过铆钉冷铆实现固连；通过冷铆保证铆接过程中不会在连接处出现局部高温的情况，有效保证引线不会被破坏。

进一步的，所述排气管连接一回收装置，所述回收装置包括壳体、与所述排气管相连的压缩器、用于驱动压缩器动作的驱动件及一端与所述压缩器相连的回流管，该回流管另一端连通至所述箱体；通过压缩器对氮气进行压缩行程液氮，再通过回流管重新回流至箱体内，实现氮气的回收利用，节约资源，实现节能环保。

进一步的，所述回流管为弯曲状设置，所述壳体上设有多个散热窗口，所述回流管靠近于所述散热窗口的一侧上间隔的设有多个散热片；由于压缩过程中需要大量放热，通过将回流管设置成弯曲状，增大液氮的回流长度，从而对压缩后的液氮进行有效降温；同时，设置了散热片和散热窗口，回流管上的热量可快速传递至散热片上，并通过散热窗口将热量散发出去，实现液氮的快速散热，保证回流至箱体内的液氮始终为正常温度下的液氮。

优选的，所述驱动件与所述压缩器通过一连接器相连；通过连接器的设置，极大程度的减小电机工作时的抖动对压缩器造成影响，压缩器不易损坏，使用寿命长。

进一步的，所述箱体上设有一接线柱，所述绕组通过一引出部件与该接线柱电连；通过接线柱将绕组的电流向外引出，通过引出部件与接线柱相连，防止铋系超导线处于非液氮温度环境，实现电流的高输出。

优选的，所述引出部件包括由所述铋系超导线延伸出的引线和与所述接线柱相连的导电铜；所述导电铜设于所述腔室内，并埋设于所述保温件内，所述引线上端通过一连接器与所述导电铜相连；由于铋系超导线的阻值是随着温度的增加而增大，从而铋系超导线在腔室位置时阻值会急剧上升，使得输出的电流非常小；从而经过腔室的部分采用导电铜来代替铋系超导线进行电流输出，保证设备的正常运行，电流输出率高；且导电铜埋设在保温棉中，通过保温棉对导电铜进行隔热处理，防止导电铜发热产生的热量向液氮进行热传递，减小液氮的气化情况。

优选的，所述引线与导电铜的连接处设有一隔离板，该隔离板设于所述腔室内，并埋设于所述保温件内；通过隔离板的设置，进一步的防止导电铜的热度向下传递至液氮中，有效降低箱体内液氮的气化情况。

综上所述，本发明具有以下优点：通过液氮的设置，使得铋系超导线保持在无电阻状态，减小了铋系超导线上的电能损耗，基本达到无损耗的状态，实现节能环保；同时铋系超导线的电流的输出率高，极大程度的提高发电效率；实现了铋系超导线与导电铜之间的非焊接连接，从而避免了因焊接对铋系超导线造成的破坏，保证铋系超导线始终具有良好的导电性能。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的侧视图。

图3为本发明的连接部件与铋系超导线和导电铜的配合连接示意图。

图4为本发明的第二连接件与铋系超导线和导电铜的配合连接示意图。

图5为本发明的第一连接件的结构示意图。

图6为本发明的连接部件的左视图。

图7为本发明的连接部件的右视图。

图8为本发明的铋系超导线的截面示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

如图1-8所示，一种低损耗变压器，包括箱体1和设于箱体内的绕组；所述绕组包括铁芯和绕设于铁芯上的铋系超导线2；所述箱体内填满了液氮3，所述绕组绕设有铋系超导线2的部分完全浸于所述液氮中，从而通过液氮将箱体内部的温度维持在-197℃左右，进而使得铋系超导线基本处于无电阻状态，在传递电流时基本不会产生热量，电能损耗极少，实现节能环保。

为了防止外界温度向箱体1内传递，我们将所述箱体设置为外层11和内层12，在所述内层和外层之间形成一腔室4；具体的，所述腔室4为真空室，通过对腔室进行抽真空操作，以使得腔室4成为真空室，该技术为现有技术，不再赘述；所述箱体1包括所述该腔室内设有保温件5，该保温件5采用市面上直接可以采购到的保温棉；通过真空室和保温棉的设置，有效防止外部环境的热传递到箱体中，箱体内的液氮不易受热气化。

如图2所示，由于绕组在导电的过程中会产生极少的热，从而会造成箱体2内的液氮小部分发生汽化产生氮气；为了将这些氮气排出，我们在内层12上连接了一排气管6，该排气管6的外端伸出至外层，从而可将箱体1内的气体排出；为了实现资源的再利用，我们在所述排气管6连接了一回收装置，所述回收装置包括壳体51、压缩器52、驱动件53以及回流管54，所述压缩器52采用市面上直接购买到的压缩机，所述驱动件53为电机；所述排气管6伸出外层的一端与该压缩器52相连，所述回流管54一端与该压缩器52相连，另一端连通至所述箱体1，并连通至内层；箱体内的氮气通过排气管6排至压缩器52内，经过压缩器52压缩成液氮后再通过回流管54回流至箱体内，实现液氮的回收利用。

进一步的，所述驱动件53用于驱动所述压缩器52动作，为压缩器52提供动力；作为优选，该驱动件53与压缩器52通过一连接器7相连，该连接器7为现有技术，可直接市场采购取得；通过连接器7的设置，有效避免了电机的抖动对压缩机造成影响，压缩机不易损坏。

如图2所示，所述壳体51上沿长度方向间隔的设有多个散热窗口55，所述回流管54靠近于所述散热窗口55的一侧上间隔的设有多个散热片56；回流管上的热量传递至散热片上，再通过散热穿口向外散出，实现回流管中液氮的快速散热；进一步的，所述回流管54为弯曲状设置，增加了液氮的回流长度，散热冷却的效果更好。

如图1所示，所述箱体1上设有一接线柱11，接线柱连接一导电铜82，所述导电铜埋设在保温棉中，进一步对导电铜进行隔热处理，防止其向液氮进行热传递；所述铋系超导线2与导电铜82通过一连接部件9相连；所述连接部件9具有与所述铋系超导线2相配合的第一腔室101和与所述导电铜82相配合的第二腔室102；具体的，连接部件9包括相互可拆卸连接的第一连接件91和第二连接件92，如图3-5所示，所述第一连接件91上设有与铋系超导线2配合的第一连接腔93和第二连接腔94，所述第二连接件92上设有与导电铜82相配合的第一连接槽95和第二连接槽96，该第一连接槽95的位置与第一连接腔93相对应，第二连接槽96的位置与第二连接腔94相对应；如图6-7所示，当第一连接件91和第二连接件92相拼合时，第一连接槽95和第一连接腔93构成第一腔室101，第二连接槽96和第二连接腔94构成第二腔室102，当铋系超导线2与导电铜82（如铜线）相连时，铋系超导线2穿入至第一腔室101内，导电铜82插入至第二腔室102内；从而通过连接部件9将铋系超导线2与导电铜82有效连接，避免对铋系超导线2进行焊接操作，不会对铋系超导线2造成破坏；作为优选，所述第一连接件91和第二连接件92均由铜材制成，具有良好的导电性，可增强铋系超导线2与导电铜82之间的电流传输效率。

进一步的，如图3-5所示，所述连接部件9与铋系超导线2之间通过铆钉200冷铆实现固连，冷铆的原理为现有技术可以实现，不再赘述；所述第一连接件91的第一连接腔93上设有两排的铆钉孔201，所述第二连接件92的第一连接槽95上也具有两排的铆钉孔201，且第一连接腔93上的铆钉孔201与第一连接槽95上的铆钉孔201位置相对应，当第一连接件91与第二连接件92拼合时，第一连接腔93上的铆钉孔201与第一连接槽95上的铆钉孔201相连通，铆钉200即可通过铆钉孔201穿入至第一腔室93内，对其内的铋系超导线2进行固定；作为优选，所述两排铆钉孔201的位置设置对应于第一腔室93的左右两侧上，当铆钉200穿入时，两排铆钉200刚好分设于所述铋系超导线2的左右两侧上，不会从铋系超导线2内穿过，有效防止铆钉200对铋系超导线2造成破坏，同时两排铆钉200可对铋系超导线2进行夹紧，对铋系超导线2进行牢固定位；作为优选，所述铆钉200由铜材制成，具有良好的导电性，可增强连接器的整体导电性。

如图3-5所示，所述连接部件9与导电铜82之间也通过铆钉200冷铆实现固连，冷铆的原理为现有技术可以实现，不再赘述；具体的，所述第一连接件91的第二连接腔94上设有两排铆钉孔201，第二连接件92的第二连接槽96上也设有两排铆钉孔，且第二连接腔94上的铆钉孔201与第二连接槽96上的铆钉孔201的位置相对应当第一连接件91与第二连接件92拼合时，第二连接腔94上的铆钉孔201与第二连接槽96上的铆钉孔相连通，铆钉200即可通过铆钉孔201穿入至第二腔室102内，并且穿过第二腔室内102的导电铜82，将导电铜82固定在第二腔室内102；作为优选，所述铆钉200由铜材制成，具有良好的导电性，可增强连接器的整体导电性。

进一步的，所述导电铜82上套设有一隔离板83，该隔离板83可采用陶瓷纤维制成，设于所述腔室内，并埋设于所述保温件5内；有效防止导电铜上的热量向下传递至液氮中。

如图8所示，所述铋系超导线2包括铜载体21和铋系超导线本体22，所述铜载体21为市面上直接采购的铜线，所述铋系超导线本体22为两根，分别埋设或者嵌设在铜载体21内，铋系超导线本体采用现有的铋系列的超导材料制成，故不再赘述；由于外界电器开关关闭的瞬间，变压器会产生瞬间的大电流，使得导电铜82的温度急剧上升时，铋系超导线2与导电铜82连接处的温度也会急剧上升，铋系超导线本体22的电阻急剧增大，从而输出的电流急剧减小，甚至基本无法输出电流；此时，电流即可通过铜线输出，保证变压器电流的正常输出；同时，由于铜线的电流输出率小于铋系超导线本体22的电流输出率，从而可以对变压器瞬间输出大电流的情况进行遏制，防止瞬间大电流对外界电器造成伤害。

显然，所描述的实施例仅仅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前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种可实现节能环保的变压器，包括箱体（1）和设于箱体内的绕组；其特征在于：所述绕组包括铁芯和绕设于铁芯上的铋系超导线（2）；所述箱体内设有液氮（3），所述绕组至少部分浸于所述液氮中；所述箱体（1）包括外层（11）和内层（12），所述内、外层之间形成一腔室（4），所述腔室（4）为真空室，该腔室内设有保温件（5）；所述内层（12）连接一用于将箱体（1）内的气体排出的排气管（6）；还包括一导电铜（82），所述铋系超导线（2）与导电铜（82）通过一连接部件（9）相连接；所述连接部件（9）具有与所述铋系超导线（2）相配合的第一腔室（101）和与所述导电铜（82）相配合的第二腔室（102）。

2.根据权利要求1所述的一种可实现节能环保的变压器，其特征在于：所述连接部件（9）包括可拆卸连接的第一连接件（91）和第二连接件（92），所述第一连接件（91）设有分别与铋系超导线（2）和导电铜（82）相配合的第一连接腔（181）和第二连接腔（94）；所述第二连接件（92）设有分别与铋系超导线（2）和导电铜（82）相配合的第一连接槽（95）和第二连接槽（96）。

3.根据权利要求1所述的一种可实现节能环保的变压器，其特征在于：所述连接部件（9）与铋系超导线（2）之间通过铆钉（6）冷铆实现固连；连接部件（9）与导电铜（82）之间通过铆钉（6）冷铆实现固连。

4.根据权利要求1所述的一种可实现节能环保的变压器，其特征在于：所述排气管（6）连接一回收装置，所述回收装置包括壳体（51）、与所述排气管相连的压缩器（52）、用于驱动压缩器动作的驱动件（53）及一端与所述压缩器相连的回流管（54），该回流管（54）另一端连通至所述箱体（1）。

5.根据权利要求4所述的一种可实现节能环保的变压器，其特征在于：所述回流管（54）为弯曲状设置，所述壳体（51）上设有多个散热窗口（55），所述回流管（54）靠近于所述散热窗口（55）的一侧上间隔的设有多个散热片（56）。

6.根据权利要求4所述的一种可实现节能环保的变压器，其特征在于：所述驱动件（53）与所述压缩器（52）通过一连接器（7）相连。

7.根据权利要求1所述的一种可实现节能环保的变压器，其特征在于：所述导电铜（82）设于所述腔室内，并埋设于所述保温件（5）内。

8.根据权利要求1所述的一种可实现节能环保的变压器，其特征在于：所述导电铜（82）上设有一隔离板（83），该隔离板（83）设于所述腔室内，并埋设于所述保温件（5）内。