CN112802674B - 一种多输入选择的三相隔离变压器 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种多输入选择的三相隔离变压器，其中所述三相隔离变压器包括输入端电路和二次线圈输出端电路；输入端电路中每相电路设置一组公共线圈绕组和多端连接端子台，通过输入端电路中三相电路三角形(D)与星型(Y)两种接法并配合使用公共线圈绕组和多端连接端子台，可以在相电压一样的情况下，获得两排对应的线电压输入，进而在二次线圈输出端获取两排输出电压。通过此种多输入选择的三相隔离变压器的实施，使用公共线圈绕组与多端连接端子台，简化了变压器的结构，缩减了变压器的体积，降低了变压器制作成本，得到的三相隔离变压器不仅外观美观，还有利于实现多组电压的输出。

Description

一种多输入选择的三相隔离变压器

技术领域

本发明涉及一种三相隔离变压器，特别涉及一种多输入选择的三相隔离变压器。

背景技术

目前三相隔离变压器广泛应用于工矿企业、发电厂、机场、高层建筑、地铁等安全防火要求比较高的场所，作变换电压、供照明电器设施、动力电源、整流电源之用。不同国家电网电源电压不同，频率可以按50Hz设计，能兼容60Hz国家使用，但电压没办法兼容，必须一一对应。尤其目前医疗等特殊行业认证成本太高，机柜内每款变压器都要对应独立认证，大大增加认证成本。实际客户使用时，由于地域已确定，同一时间只会固定输入一个电压。

传统设计的多输入选择三相隔离变压器，如图1所示，会使用电压抽头的方式，每一个电压都对应一组独立线圈绕组(如图1中U1-U10、V1-V10、W1-W10)中。由于每个电压都对应一个独立线圈绕组，造成变压器体积较大，使用低压时很多高压绕组都不在工作状态，结构上造成浪费。多少种电压就有多少个端子台和抽头，使得引线很多，长长短短的引线难免给人杂乱纷扰的感觉。所以如果使用多输入选择的三相隔离变压器，可以满足多种输入电压的需求，也可以减少端子台及引线数量，进而化简变压器结构。

因此如何得到通过使用公共线圈绕组和多端连接端子台制作工艺简单、产品外观简洁美观、成本较低的多输入选择的三相隔离变压器成为本领域亟待解决的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明涉及一种多输入选择的三相隔离变压器，包括输入端电路与二次线圈输出端电路；

所述输入端电路包括：公共线圈绕组、多端连接端子台、中性点；

其中公共线圈绕组根据不同电压需求，引出一排端子台，此处端子台为多端连接端子台，每排端子台处对应前后两排输入线电压，公共线圈绕组的另一端引出另一个端子台，中性点在输入端电路星型(Y)接法时连接公共线圈绕组一端端子台，通过改变多端连接端子台与中性点和公共线圈绕组一端端子台的连接，得到变压器输入端三相电路星型(Y)与三角形(D)接法两种连接方式，进而获得前后两排对应线电压；

所述二次线圈输出端电路为星型(Y)接法且有中性点引出的电路结构；

所述输入端电路与二次线圈输出端电路，共同绕在一个铁芯上，利用电磁感应定律，输出对应电压。

优选地，所述公共线圈绕组一端端子台连接多端连接端子台得到三角形(D)接法电路，公共线圈绕组一端端子台共同连接中性点得到星型(Y)接法电路。

优选地，所述多端连接端子台在输入端电路三角形(D)接法时与公共线圈绕组另一端端子台连接。

优选地，所述中性点在输入端电路星型(Y)接法时与公共线圈绕组一端端子台连接。

优选地，所述通过变更三相电压输入电路连接方式，使用公共线圈绕组、多端连接端子台得到两排线电压输入，具体为如下两种连接方式：

连接方式一，当要获取前排输入电压时，在输入端电路中采取三相电路首尾相接的连接方式，此时输入端三相电路为三角形(D)接法，根据三角形电路连接特点，此时线电压等于相电压，同时改变变压器输入端不同的端子连接，此时可获得前排一组线电压的输入，整个变压器结构为Dyn的三相隔离变压器，根据电磁感应原理，获得二次线圈输出端一排电压输出；

连接方式二，当要获取后排电压时，改变输入端三相电路连接方式，此时输入端三相电路一端连接同一中性点，此时电路结构方式改为星型(Y)接法，根据星型电路连接特点，此时线电压为相电压的

倍，同时改变变压器输入端不同端子连接，可获得后排一组对应的线电压输入，此时整个变压器结构为YNyn的三相隔离变压器，根据电磁感应原理，获得二次线圈输出端对应另一排电压输出。

本发明通过改变变压器输入端的三相电路连接方式，前后两种连接方式使用公共线圈绕组，使用多端连接端子台，得到后排线电压为前排线电压

倍，实现在使用公共线圈绕组的情况下，获得两排线电压，进而实现在获得同样组数输入端线电压的情况下线圈匝数的减少，变压器体积的精简，制作成本的降低。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了传统的多输入选择三相隔离变压器的电路原理图；

图2示出了本发明实施例多输入选择的三相隔离变压器两种电路连接方式流程图；

图3示出了本发明实施例多输入选择的三相隔离变压器的电路原理图；

图4示出了本发明实施例输入端线电压为220V的三相隔离变压器电路连接图；

图5示出了本发明实施例前排电压输入的三相隔离变压器连接方式示意图；

图6示出了本发明实施例输入端线电压为380V的三相隔离变压器电路连接图；

图7示出了本发明实施例后排电压输入的三相隔离变压器连接方式示意图；

图8示出了在按照6kVA的客户使用容量的情况下，采用传统连接方式三相隔离变压器的设计容量表示图；

图9示出了在按照6kVA的客户使用容量的情况下，采用本发明实施例的三相隔离变压器的设计容量表示图。

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，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、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种多输入选择的三相隔离变压器，参照图2，可根据需要改变输入端三相电路连接方式，通过使用公共线圈绕组、多端连接端子台，实现在降低变压器成本、减少变压器容量体积、提高变压器制作效率的前提下完成多电压的输入。

图3所示为本发明实施例多输入选择的三相隔离变压器的电路原理图，具体包括：

本发明实施的多输入选择的三相隔离变压器包括输入端电路和二次线圈输出端电路。

进一步地，所描述的输入端电路包括在三相电路中每相电路设置一组公共线圈绕组，公共线圈绕组用于实现不同输入电压下的变压功能；

每相电路公共线圈绕组一端对外设置一个端子台，参照图3中电路接头U、V、W，其中U、V、W为可使用多端连接端子台，也可使用单端连接端子台，其中多端连接端子台支持一个以上输入电压使用，用于与连接线及端子台孔位连接输入电压；

每相公共线圈绕组另一端设置一排端子台，此处设置的端子台参照图3中U1-U5、V1-V5、W1-W5所示，此处端子台为多端连接端子台，其中每相电路中五个端子台连入电路对应五种不同的绕组线圈匝数，从而得到五种不同的线电压输入，例如图3中所示U1、V1、W1对应前排电压277V与后排电压480V,其余的以此类推。同时每排端子台对应两排输入线电压且后排对应同一端子台连接后对应的输入线电压为前排的

倍，如图3中200V～277V与346V～480V，另外输入端电路中设置中性点N，中性点N处设置端子台也为多端连接端子台，中性点N用于实现转换三相电压输入电路连接方式，中性点N在三相电路星形(Y)接法时连入输入端电路，输入端三相电路可根据两排线电压的输入需要设置为星型(Y)接法或三角形(D)接法。

进一步地，所描述的二次线圈输出端电路为星型(Y)连接，对应三相输出端端子台为u、v、w且有中性点n接出的三相电路连接结构；

其中，输入端电路与二次线圈输出端电路中，一次线圈和二次线圈共同绕在一个铁芯上，当输入端电路通电后，在铁芯中产生交变磁通，根据电磁感应原理，得到输出端电压。

本发明实施例电路结构通过设置公共线圈绕组，多端连接端子台，改变变压器电路中电路连接方式进而输出两排对应电压。图3所示引出线为端子台预留短接线，引出线一端已经固定于端子台U、V、W位，另一头根据所需要的输入电压，接入对应变压器电压的端子台位置，为U1-U5、V1-V5、W1-W5中对应位置，N为中性点。

本发明实施例中前排电压输入可以通过三相隔离变压器输入端电路三角形(D)型连接得到实现，下面对本发明的前排一组电压输入方法进行示例性说明。

示例性地，如图4所示，如需得到220V作为三相隔离变压器输入端线电压，此时将U连接U4、V连接V4、W连接W4，中性点N此时不连入输入端电路，各相电路首尾相接，三相输入电路为三角形(D)接法，根据三角形接法特点，相电压相等且等于线电压，线电流为相电流的

倍，此时的电路满足相电压为220V时，在图4中框内表示的U4、V4、W4端子台孔位输入220V线电压的要求。

改变输入端电路连入绕组线圈匝数，即改变U1-U5、V1-V5、W1-W5对应的电压端子台与另一端端子台连接，前排200V～277V输入电压均以此方式连接，如图5中所示，可以得到Dyn的三相隔离变压器，进而实现所有前排电压得以输入。

本发明实施例中后排电压输入可以通过改变端子台连接将输入端电路连接方式改变为星型(Y)型得到实现，下面对本发明的后排其中一组电压输出方法进行示例说明。

示例性地，如图6所示，若要获得380V作为三相隔离变压器输入端线电压，此时在相电压仍为220V的的前提下，采取下列做法：

1、增加连接中性点N，将每相电路中输入端接口与中性点N连接，如图6中所示，将U连接N、V连接N、W连接N，此时三相电路一端共同连接中性点N，三相隔离变压器输入电路构成星型(Y)构造连接。

2、根据星型(Y)连接电路特点，此时线电压为相电压的

倍，线电流为与相电流相等，此时若输入端仍为220V相电压时，通过改变电路连接方式，以及与三角形(D)接法中使用公共线圈绕组及多端连接端子台获得两组不同的线电压输入，就能在框内表示的U4、V4、W4端子台孔位直接获得380V线电压，实现共用同一线圈绕组获得两种线电压输入的变压器结构。

改变输入端电路绕组匝数，即改变U1-U5、V1-V5、W1-W5对应的电压端子台连接，后排346V～480V电压输入均以此方式连接，如图7中所示，可以得到YNyn的三相隔离变压器，进而实现后排电压的输入。

比较以上两个示例，可以看出图4与图6中两种电路连接方式，针对一个端子台处的前后两个电压，通过改变三相隔离变压器输入端连接线路，在使用接入电路的公共线圈绕组相同的情况下，通过多端连接端子台，利用三相隔离变压器中输入电路中星型(Y)连接与三角形(D)连接的线电压与相电压的比例关系，实现在相电压输入相同的情况下实现两组不同线电压输入。

图3、图4、图5与图1中三相隔离变压器原理电路图比较，可以得出本发明实施例以下优点：

示例性地，按照按三相电路6kVA的客户使用总容量，将每相线圈绕组划分为若干小段，每小段引出一个抽头，根据在不同抽头处测出的段电压、段电流计算得出每段的容量，各段容量相加得到每相设计总容量。具体步骤如下：

1、如图8所示，进行多组电压输入时，根据不同输入电压对应不同线圈匝数，每组电压引出1个抽头，此时各个抽头将每相线圈绕组分为若干小段区间，U1-U2设为1～2、U2-U3设为2～3、以此类推。每相线圈绕组分为若干小段区间后，根据计算得出每小段的设计电压与设计电流，求得设计电容量。根据变压器中电压与线圈匝数成正比，电流与线圈粗细成正比，可见变压器容量与变压器体积成正比，因此在实现相同数量的变压器输入端线电压输入的前提下，设置在第一个电压U1抽头处277V的电压，从结构设计容量上计算，将各段设计电容量相加，可以看出传统方案每相电路设计容量为3643.69VA，如图8所示，本发明实施例中每相电路设计容量仅为2620.66VA，如图9所示。

2、通过上述示例比较，可以得出，本发明实施例的三相隔离变压器每相结构设计容量仅为传统方案的71.92％，故可以相应的推算出本发明实施例的多输入选择的三相隔离变压器理论体积相应可减小28.08％，输入端的端子台位数也从常规方案的31位降为21位。可见通过本发明实施例实施，不管从减少变压器体积以及减少变压器端子台位数方面均有显著提升。

本发明实施例，为获取在同一变压器端子台处获得两种对应的电压，使用公共线圈绕组与多端连接端子台结构，改变变压器输入端电路中端子台连接方式，通过多输入选择的三相隔离变压器中输入端三相电路三角形与星型连接方式的转变，对三相隔离变压器实现多选择的电压输入，减少了三相隔离变压器体积、降低了三相隔离变压器制作成本、提高了三相隔离变压器制作效率，得到外观美观、经济适用的多输入选择的三相隔离变压器。

参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种多输入选择的三相隔离变压器，包括输入端电路与二次线圈输出端电路，其特征在于，

所述输入端电路包括：公共线圈绕组、多端连接端子台、中性点；

其中公共线圈绕组根据不同电压需求，在其一端引出一排公共线圈抽头绕组端子台，公共线圈抽头绕组端子台为多端连接端子台，公共线圈抽头绕组端子台中每相电路的各个端子台对应不同公共线圈绕组匝数，公共线圈抽头绕组端子台中的每位端子台处对应前后两个输入线电压，公共线圈绕组的另一端引出另一个U/V/W端子台，中性点在输入端电路星型(Y)接法时连接U/V/W端子台，通过改变U/V/W端子台与中性点和公共线圈抽头绕组端子台的连接，得到变压器输入端三相电路星型(Y)与三角形(D)接法两种连接方式，进而分别获得前后两排对应线电压；其中，两种连接方式具体如下：

连接方式一，当要获取前排输入电压时，在输入端电路中采取三相电路首尾相接的连接方式，此时输入端三相电路为三角形(D)接法，根据三角形电路连接特点，此时线电压等于相电压，同时改变变压器输入端不同的端子连接，此时可获得前排一组线电压的输入，整个变压器结构为Dyn的三相隔离变压器，根据电磁感应原理，获得二次线圈输出端一排电压输出；

连接方式二，当要获取后排电压时，改变输入端三相电路连接方式，此时输入端三相电路一端连接同一中性点，此时电路结构方式改为星型(Y)接法，根据星型电路连接特点，此时线电压为相电压的倍，同时改变变压器输入端不同端子连接，可获得后排一组对应的线电压输入，此时整个变压器结构为YNyn的三相隔离变压器，根据电磁感应原理，获得二次线圈输出端对应另一排电压输出；

所述二次线圈输出端电路为星型(Y)接法且有中性点引出的电路结构；

所述输入端电路与二次线圈输出端电路，共同绕在一个铁芯上，利用电磁感应定律，输出对应电压。

2.根据权利要求1所述的多输入选择的三相隔离变压器，其特征在于，所述U/V/W端子台连接公共线圈抽头绕组端子台得到三角形(D)接法电路，U/V/W端子台共同连接中性点得到星型(Y)接法电路。

3.根据权利要求1所述的多输入选择的三相隔离变压器，其特征在于，所述公共线圈抽头绕组端子台在输入端电路三角形(D)接法时与U/V/W端子台连接。

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