CN1262517A

CN1262517A - 磁路电压调整装置

Info

Publication number: CN1262517A
Application number: CN 99102006
Authority: CN
Inventors: 赵西平
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-01-31
Filing date: 1999-01-31
Publication date: 2000-08-09

Abstract

磁路电压调整装置,由主回路铁心和初级线圈、次级线圈等所组成,在铁心磁路中安有辅助回路铁心和磁通分配装置,次级线圈包围辅助回路铁心。本装置以电磁感应原理中的“磁”理论,改变已有调压器的现状,取消已有变压器线圈抽头和有载(无载)分接开关的使用。可作为干式和油浸式电力变压器调压装置,特别适用于大型整流变压器、电炉变压器等特种变压器调压场合;替代已有的接触式、移圈式、感应式和磁性等调压器。

Description

磁路电压调整装置

本发明涉及电压调整(如调压、变压)装置，适用于改变输出电压或稳定输出电压的各种调压场合。

现有用于调整电压的方式主要有下列各种类型：

一是接触式调压器：它是通过动触点来改变输出端线圈匝数而改变输出电压的调压器。其优点是制造方便，价格低廉。但其缺点是动触点处故障率甚高，可靠性差，起始电压偏高，对于大电流、高电压的场合不宜采用此种方法，它只适应不长期使用的场合。

二是移圈式调压器：它是借助一个短路线圈、沿铁心(磁路)高度上移动来调节电压，其优点是电压调整平滑，是使用较普遍的调压器。但它存在噪声大，空载损耗高，起始电压偏高(其值在30V左右)，且其结构复杂等缺陷。同样，电压等级高、电流比较大的场合也不宜采用。

三是感应调压器：其结构类似电动机，是通过调节两部分线圈的相位关系达到调节电压目的的调压器。其优点是电压调整平滑，电压波形较好。但它的缺点是工作状态处于动的状态，故不宜长期工作，损耗也大，起始电压偏高(其值20V以上)，且不适宜在大电流和高电压场合使用。

四是磁性调压器：它是饱和电抗器和变压器的组合，是通过调节饱和电抗器的饱和深度来调节电压。其优点是结构比较简单，调压范围较大。它的缺点是噪音较大，损耗亦大，而且输出波形不好(不是完整的正强波)，如果它的下一级负载是变压器，则对变压器造成损害。因此，它只适用于对波形要求不严的场合。

五是有载(无载)调压变压器：这是一种在电力系统中使用量大面广的产品，无论是有载调压变压器或无载调压变压器，它们的调压均是通过调整其一次侧线圈的匝数来改变匝电压，从而改变二次输出电压，制造时一次侧线圈就需要抽出足够数量的出头，利用这些抽头，然后通过可操动的有载(或无载)分接开关，实现分级调压的目的。(如果是无载分接开关，还必须是在先切除负载的前提下再调压。)

由于线圈制造时要抽出很多头，使制造工艺变得复杂，这些抽头的存在导致线圈本身安匝不平衡，使线圈的动稳定性变差，这些抽头要与分接开关连接使变压器的引线数量和接头数量大幅度增加，使变压器的故障点增加，降低了变压器的安全运行系数。对于操动的分接开关，特别是有载分接开关，在其动作过程中要产生电弧，安全运行得不到保证，而电弧的产生对绝缘介质(主要是指变压器油而言)起碳化作用，这就又必须定期维护保养，另外，由于调压需要抽头，必须配分接开关，这就使变压器的制造成本大幅度增加，变压器产品的体积也因此而增大。

现有各类调压器和各种变压器产品，它们的工作原理都是应用电磁感应原理，而已有技术的“电压调整”都是采用电磁感应原理中的“电”理论。

本发明的目的是以电磁感应原理中的“磁”理论，改变已有调压器的现状，保持它们“电压调整平滑”的优点，克服和改善它们的缺陷；对于已有变压器，则取消线圈抽头(只有额定电压档出头)和有载(或无载)分接开关的磁路电压调整装置。

本发明磁路电压调整装置的技术方案是：由主回路铁心和初级线圈、次级线圈等所组成，其特征在于铁心磁路中安有辅助回路铁心和磁通分配装置，次级线圈包围辅助回路铁心。

本发明涉及磁路电压调整装置，是近似零调到100％电压的调压装置，且是无触点的无级调压，与已有技术相比，具有如下优点：

一是取消已有变压器中使用有载分接开关，从而消除有载开关在调压过程中切换所产生的电弧，使变压器安全运行有可靠保证，由于消除了电弧，不管是干式的和油浸的电压调整装置，其运行寿命都与变压器的寿命相一致，免除维护，使用可靠。

二是对于调压深度高的变压器，如电炉变压器，整流变压器等，本专利产品无需抽头，无需分接开关，从而制造工艺简化，并节约原辅材料，结构简练可靠。

三是对于调压器其起始电压可达到10伏左右，如采取特殊措施可做到起始电压为零(假定最大输出电压为600伏)，试验容易。

四是本发明是通过调磁路的分配比例来进行调节电压，不存在过激磁现象，因此，输出波形很好，适合对波形要求严格的调压场合使用。

五是本发明通过调磁路调节电压，其动作距离短，且不用象有载分接开关要考虑灭弧过程，可连续调压，试验表明从电压最低点调至最高点，只需10秒种左右，特别适用于调压要求快速的场合。

六是本发明的变压器，线圈无需抽头，线圈本身是固定的，绝缘结构容易处理，对于高电压、大容量的变压器均可配用。

七是本发明装置在与变压器匹配时，可置于变压器的初级进出端或次级进出端，还可置于电力线路的近末端处，改善末端线路电压过低的状况。

图1是本发明磁路电压调整装置的构造示意图。

下面结合图1对本发明加以详细的说明。

众所周知调压器和变压器的基本原理是电磁感应，使得电能从初级传递到次级，其基本概念是初级线圈在铁心(磁路)产生的交变磁场是一样的，如果初级线圈的匝数为N₁，次级线圈的匝数为N₂，则在不过激磁的情况下，初次级线圈的电压比U₁/U₂应等于初次级线圈的匝数比N₁/N₂。如果将初级感应出来的交变磁场导入初次级线圈中间，其大小可调，方向与初级感应出来的相反，则次级线圈感应出来的也是可调的电压，从理论上讲，其大小应该可从零调到100％的次级电压。但由于存在漏磁现象，调整范围下端不可能调到零，试验表明，可达到5％左右，如带上负载，则可达到2％左右，即使这样，也完全优于其它调压器。至于变压器类产品，由于它们要求的调压范围比较小，通常为±5％和±4×2.5％，即使是特种变压器(如电炉变压器，整流变压器等)，同样完全可以满足，尤其是可以把变压器的分级调压改成无级调压。

如图1所示，AX为初级线圈2端子，ax为次级线圈3端子，初级线圈2包围在内的为总磁通磁路，即总励磁磁通磁路，次级线圈包围在内的有总磁通磁路和负磁通磁路。负磁通其实是总磁通的分量，图1中辅助回路铁心4即为负磁通，由于电磁传递的速度快，故负磁通和总磁通的相位差可以认为是零，故次级线圈的总磁通量认为是正磁通的话，下式成立：正磁通＝总磁通-负磁通，图1中的主回路铁心1即为正磁通。

负磁通的调整量为零至总磁通，因此正磁通的变化量可以从总磁通至零，因此，次级线圈3的电压可以从最大调至零，也就是说，最大电压为其负磁通等于零的时候，其值的计算同正常的变压器计算一样。

以上是单相的介绍，对于三相，实际上与三相变压器总的结构相近似，只是每柱加设一个辅助回路铁心4及磁通分配装置5。图1中的磁通分配装置5在调压时作上、下移动，其移动间距不分档，故是无级调压。同样，对于迭绕式线圈的调压方式，其原理基本与同心式线圈一样，只不过其辅助回路铁心4位于次级线圈3中间而已。

上述是按最大范围调压的方式，如果调压幅度不大，则负磁路可相应减小。由于这样调压装置是将磁路分成二个支路，通过调节总磁通在二个分路的分量大小，从而达到调节电压的目的，因此，称为磁路电压调整装置。

本发明的磁路电压调整装置，可应用于作干式和油浸式电力变压器调压装置，配用于大型整流变压器、电炉变压器和其它特种用途的变压器，替代已有的接触式调压器、移圈式调压器、感应调压器和磁性调压器。

Claims

1、磁路电压调整装置，由主回路铁心和初级线圈、次级线圈等所组成，其特征在于铁心磁路中安有辅助回路铁心和磁通分配装置，次级线圈包围辅助回路铁心。