CN117352276A - 一种变压器中的低压绕组结构及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变压器中的低压绕组结构及其制作方法，其低压绕组环绕在铁芯外周而位于环形的高压绕组内侧，低压绕组由多层饼状的线圈饼叠加组成，每层线圈饼由一根绝缘扁线由内向外呈螺旋状作多圈盘绕形成，所有绝缘扁线内端与导体一连接，所有绝缘扁线外端与导体二连接，导体一和导体二从低压绕组的一端引出。所述线圈饼由至少两个线圈组组成，每个线圈组至少由两个线圈组成，所述线圈组的内外侧分别由可弯曲的内加强板和外加强板夹合。线圈饼中内外相邻的两个线圈组之间有组间间隔，低压绕组中轴向相邻的线圈饼对应的组间间隔相通形成供气流或液流通过的轴向的冷却流道。

Description

一种变压器中的低压绕组结构及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种变压器中的低压绕组结构及其制作方法，属于变压器技术领域。

背景技术

提升新能源变压器的单机容量，有利于降低投资和运维成本。因此变压器的容量越来越大，容量由2000kVA提升到10000kVA以上，低压电流上升至8000A以上，但又要求变压器外形小、重量轻、能效高、成本低。

当前大容量、低电压、大电流变压器的绕组通常采用低压箔绕绕组与高压饼式绕组相结合的绕组结构。

箔绕绕组见图7所示高压绕组1和低压绕组2中的低压绕组，是用整块导电箔材14相间绝缘材料在铁芯3外由内向外作螺旋多圈绕制，这样的绕组绕制工艺性能好，导热性能优良，但受到横向漏磁影响，产生以下问题：

①绕组端部易发热，不适用于高漏磁和高谐波的变压器；

②当变压器的容量进一步增加，电流上升到6000A以上时，箔材的附加损耗激增，影响产品的总体能效；

若采用高、低压双饼式绕组见图8，可以承受大电流，但只能布置在外绕组，存在以下问题：

①引线15占据空间大，体积增大，用油量增加；

②高压绕组1当作内绕组，需要加大对地距离，机械强度不足，成本上升；

③双饼式绕组机械强度不足，抗短路能力弱；

这里所说的饼式绕组是指用绝缘扁线4或称纸包扁线16内外多圈、上下多层的绕组结构。

本发明首先解决双饼式绕组中低压绕组只能作为外绕组，引线空间大，体积大且机械强度不足的缺陷，进而解决箔式绕组因为涡流损耗集中在线圈两端，热点温升偏高，不适用于大容量、大电流变压器的缺陷；

为解决上述问题时更有针对性，我们进行了相关的专利检索，获得申请号为201310302137.8，名称为一种变压器新型螺旋式绕组及绕制方法的专利文献，该文献公开了一种变压器新型螺旋式绕组及绕制方法，属于变压器技术领域。技术方案是：包含纸包扁线、纵向绝缘油道、绝缘油道和端绝缘，螺旋式绕组饼间不设置垫块，螺旋式绕组饼的中间位置设置纵向绝缘油道，纵向绝缘油道设置在螺旋式绕组的轴向方向，与油流的方向一致，纵向绝缘油道的高度略小于整个螺旋式绕组的高度。本发明将层式绕组的优点运用到传统的螺旋式绕组，并利用假想撑条方式实现了绕组的均匀换位问题；可以有效的减少变压器铁心硅钢重量的6～8%左右；同时由于绕组轴向高度减少，还可以相应减少变压器油和钢板的材料消耗6～8%左右；同时高、低压绕组由于直径减小绕组耗铜重量相应减少7～10%。

该文献公开的技术方案虽然在扁线绕制上与本申请提出的方案相近似，但在扁线的并联方式、油道设置工艺，尤其是强固方式上与本申请有着显著差异，该专利不是也不能解决本申请要解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：低压箔式绕组因为涡流损耗集中在线圈两端，热点温升偏高，不适用于大容量、大电流变压器的问题。

针对上述问题，本发明提出的技术方案是：

一种变压器中的低压绕组结构，其低压绕组环绕在铁芯外周而位于环形的高压绕组内侧，低压绕组由多层饼状的线圈饼叠加组成，每层线圈饼由一根绝缘扁线由内向外呈螺旋状作多圈盘绕形成，所有绝缘扁线内端与导体一连接，所有绝缘扁线外端与导体二连接，导体一和导体二从低压绕组的一端引出。

进一步地，所述线圈饼由至少两个线圈组组成，每个线圈组至少由两个线圈组成，所述线圈组的内外侧分别由可弯曲的内加强板和外加强板夹合。

进一步地，线圈饼中内外相邻的两个线圈组之间有组间间隔，低压绕组中轴向相邻的线圈饼对应的组间间隔相通形成供气流或液流通过的轴向的冷却流道。

进一步地，在冷却流道中有按设定间距轴向设置的长条状支撑块。

进一步地，每个线圈组内有浸胶后固化形成的粘胶结构。

进一步地，所述导体一和导体二为铜质导体。

进一步地，绝缘扁线内端与导体一的连接以及绝缘扁线外端与导体二的连接均为焊接连接。

进一步地，所述导体一和导体二的截面为L形，具有沿长度方向的低台面、高台面和连接低台面与高台面的连接面，所述绝缘扁线的内端去掉绝缘层后焊接在导体一的低台面上，焊接后绝缘扁线的高度等于或低于高台面的高度，所述绝缘扁线的外端去掉绝缘层后焊接在导体二的低台面上，焊接后绝缘扁线的高度等于或低于高台面的高度。

一种如上所述变压器中的低压绕组制作方法，包括如下步骤：

第一步、将所有绝缘扁线内端焊接在导体一上；

第二步、在能转动的辊筒上制作有内加强板和外加强板夹合的各线圈组，并在相邻线圈组之间的间隔中放入可轴向抽出的多个定位模块，在相邻定位模块之间放置长条形的支撑块；

第三步、将所有绝缘扁线外端焊接在导体二上；

第四步、浸胶，将完成盘绕的低压绕组从辊筒上脱模后浸入胶液中，使线圈组内相邻绝缘扁线之间以及绝缘扁线与内加强板和外加强板之间形成可固化的胶粘接结构；

第五步、抽出定位模块，使相邻线圈组之间形成轴向贯通的冷却流道。

如上步骤二所述在能转动的辊筒上制作有内加强板和外加强板夹合的各线圈组包括如下步骤：

S1、放置可弯曲的内加强板，使各绝缘扁线在内加强板外沿辊筒轴向排列并垂直于辊筒的轴向；

S2、转动辊筒：使内加强板绕辊筒一周成为线圈组内衬加强，使绝缘扁线由内向外呈螺旋状按设定的线圈组的圈数减一圈盘绕；

S3、在盘绕的绝缘扁线外放置外加强板，转动辊筒：使绝缘扁线完成该组线圈的最后一圈盘绕，使外加强板绕线圈组一周成为该组的外包加强。

有益效果

1、将涡流损耗集中在整块导电箔材两端转为分散到各绝缘扁线的两侧，原来因涡流损耗集中而引起整块导电箔材两端发热的现象被基本消除，从而使该低压绕组适用于高漏磁和高谐波的变压器；

2、与对比文件201310302137.8采用将所有纸包扁线内端和外端分别集束引出相比，显著缩小了扁线端部的引出空间，为多层线圈饼组成的低压绕组设置在高压绕组内创造了条件；

3、通过浸胶和浸胶后固化，使低压绕组具有符合要求的结构强度，进一步为多层线圈饼组成的低压绕组设置在高压绕组内提供了结构强度方面的保证。

附图说明

图1为饼式设计的低压绕组设置在高压绕组内侧的剖视示意图；

图2为图1的局部放大图；

图3为所述线圈饼的俯视示意图；

图4为饼式设计的低压绕组的俯视示意图；

图5为绝缘扁线焊接在导体一和导体二上的立体示意图；

图6为导体二的立体示意图；

图7为现有技术中整块导电箔材低压绕组的剖视示意图；

图8为现有技术中高压绕组和低压绕组双饼式设置的剖视示意图；

图9为对比文件201310302137.8技术方案中多根纸包扁线集束引出的解释示意图非文件原图）。

图中：1、高压绕组；2、低压绕组；3、铁芯；4、绝缘扁线；41、线圈饼；411、线圈组；5、导体一；6、导体二；7、内加强板；8、外加强板；9、冷却流道；10、支撑块；11、低台面；12、高台面；13、连接面；14、导电箔材；15、引线；16、纸包扁线。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做进一步的描述：

实施例一

如图1—3所示, 一种变压器中的低压绕组结构，其低压绕组2环绕在铁芯3外周而位于环形的高压绕组1内侧，低压绕组2由多层饼状的线圈饼41叠加组成，每层线圈饼41由一根绝缘扁线4由内向外呈螺旋状作多圈盘绕形成，所有绝缘扁线4内端与导体一5连接，所有绝缘扁线4外端与导体二6连接，导体一5和导体二6从低压绕组2的一端引出。这样，低压绕组2由原来的整块导电箔材14呈螺旋状作多圈盘绕形成转变为多根绝缘扁线4盘绕成多层饼状的线圈饼41叠加组成，原来受横向漏磁影响，将涡流损耗集中在整块导电箔材14两端转为分散到各绝缘扁线4的两侧，原来因涡流损耗集中而引起的发热被基本消除，从而使该低压绕组适用于高漏磁和高谐波的变压器。由于采用将各绝缘扁线4内端与导体一5在绕组内连接并由导体一5引出以及将各绝缘扁线4外端与导体二6在绕组外连接并由导体二6在低压绕组2与高压绕组1之间的夹缝中引出，与对比文件201310302137.8采用将所有纸包扁线16内端和外端分别集束引出（参见图9）相比，显著缩小了扁线端部的引出空间，增强了由多层线圈饼41组成的低压绕组2设置在高压绕组1内的可行性。

进一步，线圈饼41由至少两个线圈组411组成，每个线圈组411至少由两个线圈组成，线圈组411的内外侧分别由可弯曲的内加强板7和外加强板8夹合，以增强线圈组411的强度。

线圈饼41中内外相邻的两个线圈组411之间有组间间隔，低压绕组2中轴向相邻的线圈饼41对应的组间间隔相通形成供气流或液流通过的轴向的冷却流道9。在冷却流道9中有按设定间距轴向设置的长条状支撑块10，使各线圈组411之间具有支撑结构而形成一个整体的低压绕组2。

如图4所示，每个线圈组411内有浸胶后固化形成的粘胶结构。这里涉及到对整个低压绕组2进行浸胶处理，主要是使线圈组411内相邻绝缘扁线4之间以及绝缘扁线4与内加强板7和外加强板8之间形成可固化的胶粘接结构，进而使整个低压绕组2具有符合要求的结构强度，进一步为多层线圈饼41组成的低压绕组2设置在高压绕组1内提供结构强度方面的保证。

优选地，导体一5和导体二6为铜质导体。

优选地，绝缘扁线4内端与导体一5的连接以及绝缘扁线4外端与导体二6的连接均为焊接连接。

如图5、6所示，导体一5和导体二6的截面为L形，具有沿长度方向的低台面11、高台面12和连接低台面11与高台面12的连接面13，绝缘扁线4的内端去掉绝缘层后焊接在导体一5的低台面11上，焊接后绝缘扁线4的高度等于或低于高台面12的高度，绝缘扁线4的外端去掉绝缘层后焊接在导体二6的低台面11上，焊接后绝缘扁线4的高度等于或低于高台面12的高度。这样，所有绝缘扁线4的端头都在接近于高台面12的高度，使得焊接绝缘扁线4后的导体一5和导体二6具有一定的平整性。

一种变压器中的低压绕组制作方法，包括如下步骤参见图1—4：

第一步、将所有绝缘扁线4内端焊接在导体一5上；

第二步、在能转动的辊筒上制作有内加强板7和外加强板8夹合的各线圈组411，并在相邻线圈组411之间的间隔中放入可轴向抽出的多个定位模块，在相邻定位模块之间放置长条形的支撑块10；

第三步、将所有绝缘扁线4外端焊接在导体二6上；

第四步、浸胶，将完成盘绕的低压绕组2从辊筒上脱模后浸入胶液中，使线圈组411内相邻绝缘扁线4之间以及绝缘扁线4与内加强板7和外加强板8之间形成可固化的胶粘接结构；

第五步、抽出定位模块，使相邻线圈组411之间形成轴向贯通的冷却流道9。

上述步骤二所述在能转动的辊筒上制作有内加强板7和外加强板8夹合的各线圈组411包括如下步骤：

S1、放置可弯曲的内加强板7，使各绝缘扁线4在内加强板7外沿辊筒轴向排列并垂直于辊筒的轴向；

S2、转动辊筒：使内加强板7绕辊筒一周成为线圈组411内衬加强，使绝缘扁线4由内向外呈螺旋状按设定的线圈组411的圈数减一圈盘绕；

S3、在盘绕的绝缘扁线4外放置外加强板8，转动辊筒：使绝缘扁线4完成该组线圈的最后一圈盘绕，使外加强板8绕线圈组411一周成为该组的外包加强。

上述实施例只用于更清楚的描述本发明，而不能视为限制本发明涵盖的保护范围，任何等价形式的修改都应视为落入本发明涵盖的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种变压器中的低压绕组结构，其特征在于：其低压绕组（2）环绕在铁芯（3）外周而位于环形的高压绕组（1）内侧，低压绕组（2）由多层饼状的线圈饼（41）叠加组成，每层线圈饼（41）由一根绝缘扁线（4）由内向外呈螺旋状作多圈盘绕形成，所有绝缘扁线（4）内端与导体一（5）连接，所有绝缘扁线（4）外端与导体二（6）连接，导体一（5）和导体二（6）从低压绕组（2）的一端引出。

2.根据权利要求1所述的变压器中的低压绕组结构，其特征在于：所述线圈饼（41）由至少两个线圈组（411）组成，每个线圈组（411）至少由两个线圈组成，所述线圈组（411）的内外侧分别由可弯曲的内加强板（7）和外加强板（8）夹合。

3.根据权利要求2所述的变压器中的低压绕组结构，其特征在于：线圈饼（41）中内外相邻的两个线圈组（411）之间有组间间隔，低压绕组（2）中轴向相邻的线圈饼（41）对应的组间间隔相通形成供气流或液流通过的轴向的冷却流道（9）。

4.根据权利要求3所述的变压器中的低压绕组结构，其特征在于：在冷却流道（9）中有按设定间距轴向设置的长条状支撑块（10）。

5.根据权利要求3所述的变压器中的低压绕组结构，其特征在于：每个线圈组（411）内有浸胶后固化形成的粘胶结构。

6.根据权利要求1所述的变压器中的低压绕组结构，其特征在于：所述导体一（5）和导体二（6）为铜质导体。

7.根据权利要求6所述的变压器中的低压绕组结构，其特征在于：绝缘扁线（4）内端与导体一（5）的连接以及绝缘扁线（4）外端与导体二（6）的连接均为焊接连接。

8.根据权利要求7所述的变压器中的低压绕组结构，其特征在于：所述导体一（5）和导体二（6）的截面为L形，具有沿长度方向的低台面（11）、高台面（12）和连接低台面（11）与高台面（12）的连接面（13），所述绝缘扁线（4）的内端去掉绝缘层后焊接在导体一（5）的低台面（11）上，焊接后绝缘扁线（4）的高度等于或低于高台面（12）的高度，所述绝缘扁线（4）的外端去掉绝缘层后焊接在导体二（6）的低台面（11）上，焊接后绝缘扁线（4）的高度等于或低于高台面（12）的高度。

9.一种如权利要求5所述变压器中的低压绕组制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步、将所有绝缘扁线（4）内端焊接在导体一（5）上；

第二步、在能转动的辊筒上制作有内加强板（7）和外加强板（8）夹合的各线圈组（411），并在相邻线圈组（411）之间的间隔中放入可轴向抽出的多个定位模块，在相邻定位模块之间放置长条形的支撑块；

第三步、将所有绝缘扁线（4）外端焊接在导体二（6）上；

第四步、浸胶，将完成盘绕的低压绕组（2）从辊筒上脱模后浸入胶液中，使线圈组（411）内相邻绝缘扁线（4）之间以及绝缘扁线（4）与内加强板（7）和外加强板（8）之间形成可固化的胶粘接结构；

第五步、抽出定位模块，使相邻线圈组（411）之间形成轴向贯通的冷却流道（9）。

10.根据权利要求9所述变压器中的低压绕组制作方法，其特征在于，步骤二所述在能转动的辊筒上制作有内加强板（7）和外加强板（8）夹合的各线圈组（411）包括如下步骤：

S1、放置可弯曲的内加强板（7），使各绝缘扁线（4）在内加强板（7）外沿辊筒轴向排列并垂直于辊筒的轴向；

S 2、转动辊筒：使内加强板（7）绕辊筒一周成为线圈组（411）内衬加强，使绝缘扁线（4）由内向外呈螺旋状按设定的线圈组（411）的圈数减一圈盘绕；

S3、在盘绕的绝缘扁线（4）外放置外加强板（8），转动辊筒：使绝缘扁线（4）完成该组线圈的最后一圈盘绕，使外加强板（8）绕线圈组（411）一周成为该组的外包加强。