CN110600236B - 一种变流变压器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种变流变压器，包括三相铁心，以及分别绕制在所述三相铁心上的三相原边绕组与三相副边绕组，其中，每相所述副边绕组均轴向分裂为两个绕组，以形成六个单相副边绕组，且所述六个单相副边绕组彼此绝缘。本发明中一台变流变压器可带动两台多晶硅还原炉，从而大幅降低了多晶硅企业初期投资的调压变压器及相关配套设施的数量，相应大幅减少了设备占地面积，有效改善了多晶硅生产的工艺布局。

Description

一种变流变压器
技术领域
本发明涉及变压器技术领域，具体涉及一种变流变压器，特别涉及一种高效能的多晶硅还原炉用多档调压变流变压器。
背景技术
目前，在多晶硅生产中，传统的变流变压器仅能满足一台变压器带一台多晶硅还原炉要求，即“一拖一”的生产方式，对多晶硅的产能发挥、工艺布局及经济效益有较大的影响，而如果要实现多对棒(如：80对棒、96对棒或上百对棒等)的生产加工，则要投入大量变流变压器及相关配套设施，使得设备占地面积及初期投资大幅增加。
发明内容
为了至少部分解决现有技术中存在的技术问题而完成了本发明。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是：
本发明提供一种变流变压器，包括三相铁心，以及分别绕制在所述三相铁心上的三相原边绕组与三相副边绕组，其中，每相所述副边绕组均轴向分裂为两个绕组，以形成六个单相副边绕组，且所述六个单相副边绕组彼此绝缘。
可选地，每个所述单相副边绕组均具有多个抽头输出档位。
可选地，对于每个所述单相副边绕组的各个抽头输出档位，其中工作时间最长的档位绕组外侧设置有并联绕组，且所述工作时间最长的档位绕组的容量设计为该档位绕组预设容量的两倍，而其余档位绕组的容量设计为各自档位绕组预设容量的1.4～1.6倍。
可选地，所述工作时间最长的档位具体为，最大电流和最小电压的档位。
可选地，所述并联绕组与所述工作时间最长的档位绕组的容量、截面及匝数分别一致。
可选地，所述原边绕组采用三角形接线方式，每相所述原边绕组均具有多个分接抽头。
可选地，所述原边绕组轴向分裂为两个绕组，分别为第一原边绕组和第二原边绕组，且所述第一原边绕组与所述第二原边绕组各相并联连接。
可选地，所述第一原边绕组与所述第二原边绕组的结构相同。
可选地，所述铁心采用高导磁冷轧取向硅钢片制成；所述铁心的叠片方式采用45°角全斜五级步进叠片方式；所述铁心为无穿孔螺杆铁心；所述铁心采用拉杆及绑扎结构进行固定。
可选地，所述副边绕组采用箔式绕组。
有益效果：
本发明所述变流变压器中，通过将三相副边绕组中的每相副边绕组都轴向分裂为两个绕组，以形成六个单相副边绕组，并使各单相副边绕组彼此绝缘，可实现“合二为一”的功能，使得一台变流变压器带动两台多晶硅还原炉，即一台变流变压器适用于“一拖二”的多晶硅还原炉生产，从而大幅降低了多晶硅企业初期投资的调压变压器及相关配套设施的数量，相应大幅减少了设备占地面积，有效改善了多晶硅生产的工艺布局。
附图说明
图1为本发明实施例提供的变流变压器的电气结构示意图；
图2为现有技术中一台传统调压变压器带一台多晶硅还原炉的布局示意图；
图3为本发明中一台变流变压器带两台多晶硅还原炉的布局示意图。
图中：1－原边绕组；2－副边绕组；3－并联绕组；100－电源；200－传统变流变压器；300－还原电源切换柜；400－多晶硅还原炉底盘；500－变流变压器。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。
本实施例提供一种变流变压器，具体为一种高效能的多晶硅还原炉用多档调压变流变压器，所述变流变压器为三相变压器。
如图1所示，所述变流变压器包括：三相铁心(图中未示出)，以及分别绕制在三相铁心上的三相原边绕组1与三相副边绕组2。其中，每相副边绕组2(a相副边绕组、b相副边绕组和c相副边绕组)均轴向分裂为两个绕组，以形成六个单相副边绕组，且这六个单相副边绕组彼此绝缘，即各相之间彼此独立无公共点。
如图2所示，现有技术中，电源100依次通过传统变流变压器200、还原电源切换柜300连接至一台多晶硅还原炉底盘400。可见，一台传统变流变压器仅能带动一台多晶硅还原炉，即一台传统变流变压器仅适用“一拖一”的多晶硅还原炉生产。
而本实施例中，通过将三相副边绕组中的每相副边绕组都轴向分裂为两个绕组，以形成六个单相副边绕组，并使各单相副边绕组彼此绝缘，可实现“合二为一”的功能，使得一台变流变压器带动两台多晶硅还原炉，即一台变流变压器适用于“一拖二”的多晶硅还原炉生产。具体地，如图3所示，电源100依次通过变流变压器500、还原电源切换柜300分别连接至两台多晶硅还原炉底盘400。
如图1所示，每个单相副边绕组均可具有多个抽头输出档位，即每个单相副边绕组均有若干抽头输出，可根据负荷不同采取对应的绕组。虽然图1仅示出了每个单相副边绕组均有6个抽头输出档位，但本发明并不限于此，其他数量的抽头输出档位也应在本发明的保护范围之内。
然而，每个单相绕组都有若干抽头输出时，会导致负载不平衡程度很大，允许值可在20％不平衡情况下长期运行，为确保产品抗短路能力，副边绕组2优选采用箔式绕组。而且，由于负载不对称会造成谐波较大，同时铁心易产生过激磁，考虑到谐波造成的损耗和温升等影响，应将铁心磁密控制在较低范围内。
本实施例中，通过对铁心进行特殊设计，即铁心采用高导磁冷轧取向硅钢片制成，铁心的叠片方式优选采用45°角全斜五级步进叠片方式，铁心选用无穿孔螺杆铁心，并采用拉杆及绑扎结构进行固定，可有效降低空载电流、激磁电流、磁滞损耗及噪声。
发明人发现，根据多晶硅生产工艺曲线，对于每个单相副边绕组的各个抽头输出档位而言，其中一些档位在多晶硅的硅芯生长过程中使用时间非常有限，个别档位只使用几个小时，仅最后一档：即最大电流和最小电压的档位(图1中的n-1档)使用时间最长，那么在进行“一拖二”的多晶硅还原炉生产过程中，如果将每个档位绕组的容量均设计为各自档位绕组预设容量的两倍(即按照两倍的容量选取)，则必然会造成多晶硅还原炉用变流变压器生产成本的浪费，不能充分发挥其效能。
为了解决上述问题，高效能地实现单台多晶硅还原炉用变流变压器带两台多晶硅还原炉进行多晶硅生产，本实施例中，对于每个单相副边绕组的各个抽头输出档位，其中在多晶硅生产过程中工作时间最长的档位绕组外侧设置有并联绕组3，即工作时间最长的档位绕组与一额外的绕组并联，且工作时间最长的档位绕组的容量设计为该档位绕组预设容量的两倍，而其余档位绕组的容量设计为各自档位绕组预设容量的1.4～1.6倍(即按照1.4～1.6倍的容量进行选取)。其中，工作时间最长的档位具体为，最大电流和最小电压的档位(图1中的n-1档)。
各个抽头输出档位在不同阶段单独使用或某几个档位同时使用时，对原边绕组要求有一定的阻抗，电压、电流变化范围宽，负载阻抗变化大，副边六个单相绕组可满足负载不平衡程度在20％左右长期运行。
较优地，并联绕组3与工作时间最长的档位(即最大电流和最小电压的档位)绕组的容量、截面及匝数分别一致，即为每个单相副边绕组中工作时间最长的档位绕组增设了一组与之相同的绕组，并使二者并联，以实现双倍功率的输出，满足多晶硅生产中关键工艺曲线的需要。
此外，为了消除三次谐波电压，减小三次谐波在金属结构件中引起的涡流损耗，如图1所示，原边绕组1采用三角形接线方式，每相原边绕组1均具有多个分接抽头，具体可以为至少三个分接抽头，以扩大变流变压器的调压范围，使调压范围可达到±10％。虽然图1仅示出了每相原边绕组均有3个分接抽头，但本发明并不限于此，其他数量的分接抽头也应在本发明的保护范围之内。
而且，由于多晶硅多对棒还原炉用变流变压器容量较大，故原边绕组1中的电流也较大，为减小其导线中的涡流损耗，降低其绕制难度，可将原边绕组1设计为双分裂结构，具体地，原边绕组1可轴向分裂为两个绕组，分别为第一原边绕组和第二原边绕组，且第一原边绕组与第二原边绕组各相并联连接，即第一原边绕组的a相与第二原边绕组的a相并联，第一原边绕组的b相与第二原边绕组的b相并联，第一原边绕组的c相与第二原边绕组的c相并联。较优地，第一原边绕组与第二原边绕组的结构相同，二者均可采用三角形接线方式，且均可具有多个分接抽头。
本实施例中，原边绕组为上、下分裂结构，具体为轴向分裂成两个各相结构相同的绕组，分裂后的两个原边绕组均为三角形连接，各自可带分接抽头，二者并联输入，还能实现同时调压。
综上所述，本实施例所述变流变压器采用三相输入六个单相输出的结构，变压器连接组别为Diii，副边六个单相绕组可各带两个负载，并能带动两台多晶硅还原炉，即可实现“一拖二”功能，充分发挥多晶硅棒芯产能，解决了多晶硅多对棒生产所需电源的问题，大幅降低了多晶硅企业初期投资的调压变压器及相关配套设施的数量，相应大幅减少了设备占地面积，有效改善了多晶硅生产的工艺布局。
而且，本实施例所述变流变压器是一款环保节能型产品，具有受热冲击能力强、过载能力大、无可燃性树脂、难燃以及紧急过负载能力强，修理维护方便，对湿度、灰尘不敏感，不开裂，性能安全可靠的特点，特别适用于负荷波动范围大以及污秽潮湿的恶劣环境。
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 (8)

1.一种变流变压器，包括三相铁心，以及分别绕制在所述三相铁心上的三相原边绕组与三相副边绕组，其特征在于，每相所述副边绕组均轴向分裂为两个绕组，以形成六个单相副边绕组，且所述六个单相副边绕组彼此绝缘；
每个所述单相副边绕组均具有多个抽头输出档位；
对于每个所述单相副边绕组的各个抽头输出档位，其中工作时间最长的档位绕组外侧设置有并联绕组，且所述工作时间最长的档位绕组的容量设计为该档位绕组预设容量的两倍，而其余档位绕组的容量设计为各自档位绕组预设容量的1.4～1.6倍。
2.根据权利要求1所述的变流变压器，其特征在于，所述工作时间最长的档位具体为，最大电流和最小电压的档位。
3.根据权利要求1所述的变流变压器，其特征在于，所述并联绕组与所述工作时间最长的档位绕组的容量、截面及匝数分别一致。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的变流变压器，其特征在于，所述原边绕组采用三角形接线方式，每相所述原边绕组均具有多个分接抽头。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的变流变压器，其特征在于，所述原边绕组轴向分裂为两个绕组，分别为第一原边绕组和第二原边绕组，且所述第一原边绕组与所述第二原边绕组各相并联连接。
6.根据权利要求5所述的变流变压器，其特征在于，所述第一原边绕组与所述第二原边绕组的结构相同。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的变流变压器，其特征在于，所述铁心采用高导磁冷轧取向硅钢片制成；所述铁心的叠片方式采用45°角全斜五级步进叠片方式；所述铁心为无穿孔螺杆铁心；所述铁心采用拉杆及绑扎结构进行固定。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的变流变压器，其特征在于，所述副边绕组采用箔式绕组。
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