CN201498348U

CN201498348U - 三相变单相变压器

Info

Publication number: CN201498348U
Application number: CN2009201612512U
Authority: CN
Inventors: 芦建礼; 陈汉杰; 黄洪亮; 芦宁
Original assignee: Henan Hongyuan Wheel Co Ltd
Current assignee: Henan Hongyuan Wheel Co Ltd
Priority date: 2009-07-20
Filing date: 2009-07-20
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2019-07-20

Abstract

本实用新型公开了一种三相变单相变压器，为解决现有技术中闪光对焊机应用时，影响了供电系统的三相平衡，增加了用户运行成本的问题而设计。所述三相变单相变压器，其外部端子包括三个电源输入端和两个电源输出端；其内部结构包括第一单相变压器和第二单相变压器，其中，第一单相变压器一次绕组的一个端子与第一相电源输入端相连，另一个端子与第二单相变压器一次绕组的中点相连，第二单相变压器一次绕组的两个端子分别与第二相电源输入端和第三相电源输入端相连；第一单相变压器的二次绕组与第二单相变压器的二次绕组串联连接在两个电源输出端之间；第二单相变压器上采用增强第二相绕组和第三相绕组自耦合度的连接方式。

Description

三相变单相变压器

技术领域

本实用新型涉及变压器技术领域，尤其涉及一种三相变单相变压器。

背景技术

目前的大功率型闪光对焊机电源是由三相变三相普通电力变压器提供的。

在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：由于焊机单相功率较大，焊接时三相变压器为单相运行方式，造成区域供电系统三相严重不平衡。同时，也增加了用户的运行成本，即三相普通电力变压器的容量增大1.5倍，基本电费也增加1.5倍。

实用新型内容

本实用新型提供一种三相变单相变压器，它不会影响供电系统的三相平衡，同时能够降低用户的运行成本。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种三相变单相变压器，其外部端子包括三个电源输入端和两个电源输出端，所述三个电源输入端分别为第一相电源输入端、第二相电源输入端和第三相电源输入端；

所述三相变单相变压器的内部结构包括第一单相变压器和第二单相变压器，其中，

所述第一单相变压器一次绕组的一个端子与所述第一相电源输入端相连，另一个端子与所述第二单相变压器一次绕组的中点相连，所述第二单相变压器一次绕组的两个端子分别与所述第二相电源输入端和第三相电源输入端相连，从而所述第一单相变压器的一次绕组形成为第一相绕组，所述第二单相变压器的一次绕组形成为第二相绕组和第三相绕组；

所述第一单相变压器的二次绕组与所述第二单相变压器的二次绕组串联连接在所述两个电源输出端之间；

所述第二单相变压器上采用增强所述第二相绕组和第三相绕组自耦合度的连接方式。

进一步，所述增强所述第二相绕组和第三相绕组自耦合度的连接方式，具体为：所述第二相绕组和第三相绕组彼此交叠排列在两个铁芯上，并且位于同一铁芯上的第二相绕组部分和第三相绕组部分的感应电动势方向相反。

进一步，所述增强所述第二相绕组和第三相绕组自耦合度的连接方式，具体为：所述第二相绕组和第三相绕组分别采用两柱并联联结方式，并且位于同一铁芯上的第二相绕组部分和第三相绕组部分的感应电动势方向相反。

进一步，所述增强所述第二相绕组和第三相绕组自耦合度的连接方式，具体为：所述第二相绕组和第三相绕组分别单独设置在两个铁芯上，并且所述两个铁芯上还设置有平衡绕组。

进一步，所述三相变单相变压器为油浸式变压器。

本实用新型提供的三相变单相变压器，其一次侧T型连接，二次侧串联连接，从而能够把三相电源变为单相电源，同时，本实用新型中在第二单相变压器上采用增强第二相绕组和第三相绕组自耦合度的连接方式，这样能够降低第二相绕组和第三相绕组的电抗，减小第二相绕组和第三相绕组所引起的电压降落，保证了该三相变单相变压器一次侧电压的平衡，从而本实用新型不会影响供电系统的三相平衡，同时还能够降低用户的运行成本。

附图说明

图1为本实用新型三相变单相变压器的结构原理示意图；

图2为T型结线变压器的结线和原理图；

图2a为结线图，图2b为原理图；

图3为T型结线中T变M变分别满载时的电流分布图；

图3a为T变满载而M变空载时的电流分布图，图3b为M变满载而T变空载时的电流分布图；

图4为T型结线中T变、M变均满载时的电流分布及相量图；

图4a为T变、M变均满载时的电流分布图，图4b为T变、M变二次侧电流相量图，图4c为一次侧三相电流相量图，图4c为一次侧B相及C相电流合成相量图；

图5为M变一次绕组布置不合理的情况示意图；

图6为本实用新型中为减小M变一次绕组阻抗而采取的一种结线图；

图7为本实用新型中为减小M变一次绕组阻抗而采取的另一种结线图；

图8为本实用新型中为减小M变一次绕组阻抗而采取的再一种结线图。

具体实施方式

为解决现有技术中闪光对焊机应用时，影响了供电系统的三相平衡，增加了用户运行成本的问题，本实用新型提供一种三相变单相变压器。下面结合附图对本实用新型作详细描述。

本实用新型提供的三相变单相变压器，如图1所示，该三相变单相变压器的外部端子包括三个电源输入端(A、B和C)和两个电源输出端(a和b)，三个电源输入端分别为第一相电源输入端A、第二相电源输入端B和第三相电源输入端C；

该三相变单相变压器的内部结构包括第一单相变压器(ADad所对应的变压器)和第二单相变压器(BCbc所对应的变压器)，其中，

第一单相变压器一次绕组的一个端子与第一相电源输入端A相连，另一个端子与第二单相变压器一次绕组的中点D相连，第二单相变压器一次绕组的两个端子分别与第二相电源输入端B和第三相电源输入端C相连，从而第一单相变压器的一次绕组形成为第一相绕组AD(即A相绕组)，第二单相变压器的一次绕组形成为第二相绕组BD(即B相绕组)和第三相绕组CD(即C相绕组)；

第一单相变压器的二次绕组与第二单相变压器的二次绕组串联(串联连接点见图1中的c、d连接)连接在两个电源输出端a、b之间；

第二单相变压器上采用增强第二相绕组BD和第三相绕组CD自耦合度的连接方式。

本实用新型的三相变单相变压器，其一次侧T型连接，二次侧串联连接，从而能够把三相电源变为单相电源，同时，本实用新型中在第二单相变压器上采用增强第二相绕组BD和第三相绕组CD自耦合度的连接方式，这样能够降低第二相绕组BD和第三相绕组CD的电抗，减小第二相绕组BD和第三相绕组CD所引起的电压降落，保证了该三相变单相变压器一次侧电压的平衡，从而本实用新型不会影响供电系统的三相平衡，同时还能够降低用户的运行成本。

下面先介绍一下本实用新型所采用的T型连接所对应的T型结线变压器原理：

T型结线可以把三相电源变成单相电源，通常由称作T变和M变的两个单相变压器组成，其结线图和原理图分别如图2a和图2b所示。

图3a和图3b所示，分别为T型结线中T变满载而M变空载，以及M变满载而T变空载时的电流分布情况。图3中假定变压器电压比为1，而负载电流为100。

图4为T型结线中T变、M变均满载时的电流分布及相量图。从图4中可以看出，一次侧B相、C相绕组中流过两种电流，即M变100％的电流以及T变50％的电流。而且，这两种电流方向相互垂直，故合成后大小同A相电流一样，亦为115.5。此时一次侧各相电流为：

i_{A} = - i_{2} T \frac{U 2}{0.866 U 1} = - 1.155 \frac{U 2}{U 1} i_{2}

i_{B} = - \frac{iA}{2} - i_{2} M \frac{U 2}{U 1} = \frac{1}{2 \times 0.866} \frac{U 2}{U 1} i_{2} + \frac{U 2}{U 1} j i_{2}

= 1.155 \frac{U 2}{U 1} (0.5 + 0.866 j) i_{2}

i_{C} = \frac{iA}{2} + i_{2} M \frac{U 2}{U 1} = \frac{1}{2 \times 0.866} \frac{U 2}{U 1} i_{2} - \frac{U 2}{U 1} j i_{2}

= 1.155 \frac{U 2}{U 1} (0.5 - 0.866 j) i_{2}

其中，i_A、i_B、i_C--一次侧三相电流(A)

U1--一次电压(V)

U2--二次电压(V)

i₂M--M变二次电流(A)

i₂T--T变二次电流(A)

i₂--M变、T变合成后的二次电流(A)。

由上面各式可知，在二次侧负载性质相同，以及负载电流大小相等情况下，一次侧三相电流的大小相等而方向差120°。本实用新型中，即是将两个单相变压器的二次侧绕组相串联，从而使得二次侧负载性质相同，负载电流大小相等，保证了二次绕组的电流均衡；根据能量守恒原理，一次侧绕组也满足三相电源的均衡。又因为本实用新型的变压器的额定容量是按照应用设备(如闪光对焊机)的额定功率设计的，所以能保证M变、T变输出均满载。

而对于阻抗，如果M变一次绕组结构布置不够理想，则会出现阻抗过大，导致一次侧三相电压严重畸变。图5所示，即为一种M变一次绕阻布置不合理的情况。

从图4和图5中不难看出，从T变一次绕组中流进M变一次绕组两臂中的两个57.75电流，在每个铁芯柱中所产生的磁势都没有得到平衡。结果对于从T变流进的电流讲，B、C两相成了一个大的电抗绕组，在负载下产生很大的压降，导致一次侧电压的严重不平衡。为此必须设法增加B、C相绕组各自耦合程度，以减少电压降落。

本实用新型即是在第二单相变压器上采用了增加B、C相绕组各自耦合程度的连接方式，降低了B、C相绕组的电抗，减小了B、C相绕组所引起的电压降落，保证了该三相变单相变压器一次侧电压的平衡，所以，本实用新型不会影响供电系统的三相平衡，同时还能够降低用户的运行成本。

本实用新型中，为增加B、C相绕组的自耦合程度，可以采用如下三种方法：

第一种方法：如图6所示，M变的两半个一次绕组采用彼此交叠的排列方式：

B相绕组和C相绕组彼此交叠排列在两个铁芯上，并且位于同一铁芯上的B绕组部分和C相绕组部分的感应电动势方向相反。

第二种方法：如图7所示，M变的两半个一次绕组采用两柱并联联结方式：

B绕组和C绕组分别采用两柱并联联结方式，并且位于同一铁芯上的B相绕组部分和C相绕组部分的感应电动势方向相反。

第三种方法：如图8所示，M变中增设平衡绕组：

B相绕组和C相绕组分别单独设置在两个铁芯上，并且所述两个铁芯上还设置有平衡绕组。

上述三种增加自耦合的连接方式，均能够降低B、C相绕组的电抗，减小B、C相绕组所引起的电压降落，保证该三相变单相变压器一次侧电压的平衡，从而不会影响供电系统的三相平衡，减少了谐波对供电系统电网的干扰，同时还能够降低用户的运行成本。另外，增加自耦合的连接方式不限于上述三种，此处不对其他方式一一赘述。

本实用新型中，三相变单相变压器优选为油浸式变压器，以满足冷却要求。在油箱内装置有M变和T变，以及包含的铁芯和线圈等。高低压引线引出变压器，分别与供电系统和闪光对焊机电气连接，高压加装分接开关。

本实用新型的三相变单相变压器应用于闪光对焊机时，变压器的容量与闪光对焊机的功率匹配即可，无需安装1.5倍额定容量普通变压器。变压器将系统三相电源能量转换成单相电源能量，闪光对焊机焊接时三相系统始终是对称的。因此，本实用新型能够解决现有技术中供电电源不平衡的问题，同时，也能净化电源网络、减少污染，节约三分之一的运行成本费用。

本实用新型的三相变单相变压器适用于各种需要大功率单相电源的应用场合，特别适用于为大功率型闪光对焊机提供电源。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种三相变单相变压器，其特征在于，所述三相变单相变压器的外部端子包括三个电源输入端和两个电源输出端，所述三个电源输入端分别为第一相电源输入端、第二相电源输入端和第三相电源输入端；

2.根据权利要求1所述的三相变单相变压器，其特征在于，所述增强所述第二相绕组和第三相绕组自耦合度的连接方式，具体为：

所述第二相绕组和第三相绕组彼此交叠排列在两个铁芯上，并且位于同一铁芯上的第二相绕组部分和第三相绕组部分的感应电动势方向相反。

3.根据权利要求1所述的三相变单相变压器，其特征在于，所述增强所述第二相绕组和第三相绕组自耦合度的连接方式，具体为：

所述第二相绕组和第三相绕组分别采用两柱并联联结方式，并且位于同一铁芯上的第二相绕组部分和第三相绕组部分的感应电动势方向相反。

4.根据权利要求1所述的三相变单相变压器，其特征在于，所述增强所述第二相绕组和第三相绕组自耦合度的连接方式，具体为：

所述第二相绕组和第三相绕组分别单独设置在两个铁芯上，并且所述两个铁芯上还设置有平衡绕组。

5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的三相变单相变压器，其特征在于，所述三相变单相变压器为油浸式变压器。