CN207068632U - R型变压器以及过压保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种R型变压器以及过压保护装置，涉及变压器技术领域，其中，R型变压器包括：初级线圈、次级线圈、调节旋钮和铁芯；初级线圈和次级线圈分别缠绕在铁芯的初级铁芯和次级铁芯上；初级线圈和次级线圈均连接备用线圈；调节旋钮与初级线圈和次级线圈连接；旋转调节旋钮可改变初级线圈和次级线圈的匝数。通过该R型变压器上的调节旋钮，能够灵活地改变变压器的绕组，即变压器初级线圈和次级线圈的匝数，从而改变电压，电流，满足电路对多变电压的需求。

Description

R型变压器以及过压保护装置

技术领域

本实用新型涉及变压器技术领域，尤其是涉及一种R型变压器以及过压保护装置。

背景技术

变压器(Transformer)是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯(磁芯)。主要功能有：电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压(磁饱和变压器)等。按磁芯结构可以分为：C型变压器、E型变压器、R型变压器等。

其中，R型变压器以新颖、独特的结构，优异的电磁性能正得到越来越多的电子行业的青睐。特别适用于医疗设备、显示设备、音响设备、办公设备。

实际应用中，通常通过改变磁芯上的线圈匝数，达到改变电压、电流的目的，然而在现有的R型变压器的磁芯上绕制的线圈匝数通常是固定的，因此，在超过线圈匝数最大值时，旧式R型变压器往往不能灵活地改变电压、电流，对于需要灵活改变电压、电流的电路来说，旧式R型变压器的应用具有一定的局限性。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种R型变压器以及过压保护装置，能够灵活地改变变压器的绕组，从而改变电压，电流，满足电路对多变电压的需求。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种R型变压器，包括：初级线圈、次级线圈、调节旋钮和铁芯；

初级线圈和次级线圈分别缠绕在铁芯的初级铁芯和次级铁芯上；

初级线圈和次级线圈均连接备用线圈；

调节旋钮与初级线圈和次级线圈连接；

旋转调节旋钮可改变初级线圈和次级线圈的匝数。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，旋转调节旋钮，增加初级线圈的匝数，同时减少次级线圈的匝数；或者增加次级线圈的匝数，同时减少初级线圈的匝数。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，调节旋钮为两个，分别连接初级线圈和次级线圈，分别控制初级线圈和次级线圈的匝数。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，匝数的调节范围为：5匝-1500匝。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，还包括：线圈匝数测试仪；

线圈匝数测试仪与初级线圈和次级线圈连接，实时检测初级线圈和次级线圈的匝数；

线圈匝数测试仪上设置有显示器，实时显示初级线圈和次级线圈的匝数。

第二方面，本实用新型实施例提供一种过压保护装置，包括：感应线圈、整流电路、保护芯片以及如第一方面所述的R型变压器；

R型变压器的初级线圈连接电网，次级线圈连接交流输出端；

感应线圈用于缠绕在R型变压器的次级铁芯，并产生交流感应信号；

整流电路连接在感应线圈与保护芯片之间，整流电路将交流感应信号整流为直流感应信号；

保护芯片接收直流感应信号，当直流感应信号超出预设值时，保护芯片输出断电信号。

结合第二方面，本实用新型实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，保护芯片中包括比较单元和触发单元；

比较单元接收直流感应信号，并将直流感应信号与预设值进行比较；

当直流感应信号超出预设值时，触发单元输出断电信号。

结合第二方面，本实用新型实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，还包括第一继电器；

保护芯片的输出端连接第一继电器的控制端。

结合第二方面，本实用新型实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，保护芯片的第一输出端通过双向可控硅连接第一继电器的控制线圈；

保护芯片的第二输出端通过限流电阻连接双向可控硅的控制端。

结合第二方面，本实用新型实施例提供了第二方面的第四种可能的实施方式，其中，还包括第二继电器；

第一继电器的输出端与第二继电器的控制线圈串联，第二继电器的输出端与初级线圈串联。

本实用新型实施例提供的技术方案带来了以下有益效果：本实用新型实施例提供的R型变压器中，包括初级线圈、次级线圈、调节旋钮和铁芯；其中，初级线圈和次级线圈分别缠绕在铁芯的初级铁芯和次级铁芯上；初级线圈和次级线圈均连接备用线圈；调节旋钮与初级线圈和次级线圈连接；旋转调节旋钮可改变初级线圈和次级线圈的匝数。本实用新型实施例所提供的R型变压器，通过设置在变压器上的调节旋钮以及与初级线圈和次级线圈连接的备用线圈，能够灵活地改变变压器的线圈的匝数，从而改变电压，电流，满足电路对多变电压的需求。

本实用新型的其他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，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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示出了本实用新型实施例一所提供的一种R型变压器的示意图；

图2示出了本实用新型实施例一所提供的另一种R型变压器的示意图；

图3示出了本实用新型实施例一所提供的一种R型变压器铁芯的示意图；

图4示出了本实用新型实施例二所提供的一种过压保护装置的示意图；

图5示出了本实用新型实施例二所提供的一种过压保护装置中保护芯片的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

目前现有的R型变压器的磁芯上绕制的线圈匝数通常是固定的，因此，在超过线圈匝数最大值时，旧式R型变压器往往不能灵活地改变电压、电流，对于需要灵活改变电压、电流的电路来说，旧式R型变压器的应用具有一定的局限性。基于此，本实用新型实施例提供的R型变压器以及过压保护装置，通过设置在变压器上的调节旋钮以及与初级线圈和次级线圈连接的备用线圈，能够灵活地改变变压器的线圈的匝数，从而改变电压，电流，满足电路对多变电压的需求。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种R型变压器进行详细介绍。

实施例一：

本实用新型实施例提供一种R型变压器，如图1所示，该变压器包括：初级线圈、次级线圈、调节旋钮和铁芯。

其中，初级线圈和次级线圈分别缠绕于铁芯的初级铁芯和次级铁芯；初级线圈和次级线圈均连接备用线圈；调节旋钮与初级线圈和次级线圈连接；旋转调节旋钮可改变初级线圈和次级线圈的匝数。

在本实用新型实施例中，初级线圈L1缠绕于变压器的初级铁芯，次级线圈L2缠绕于变压器的次级铁芯，初级线圈和次级线圈均连接备用线圈L0，通过调节旋钮的转动来改变铁芯上缠绕的线圈的匝数，通过改变初级线圈L1和次级线圈L2的有效匝数，可以调节初级线圈L1与次级线圈L2的电压比例，进而调节交流输出端的输出电压。

作为一种实施方式，在R型变压器中设置有一个调节旋钮，该调节旋钮同时与初级线圈和次级线圈连接，旋转该调节旋钮时，要么增加初级线圈的匝数，同时减少次级线圈的匝数；要么增加次级线圈的匝数，同时减少初级线圈的匝数。这种调节方式可以方便地改变初级线圈和次级线圈之间的匝数比值，进而改变其电压比值，是一种非常快捷、简便的方法。

在另一种实施方式中，如图2所示，R型变压器中设置有两个调节旋钮，一个与初级线圈连接，另一个与次级线圈连接，两个调节旋钮分别控制各自线圈的匝数。如果想要增加线圈匝数，转动调节旋钮，可以将备用线圈缠绕到铁芯上，如果想要减少线圈匝数，也可转动调节旋钮，将多余的线圈缠绕到备用线圈处。用户可以根据自己的需要，分别计算出初级线圈和次级线圈的匝数，然后通过调节旋钮分别对初级线圈和次级线圈的匝数进行调节。这种调节方式可以精确地调节到需要的匝数。

在上述过程中，匝数的调节范围为：5匝-1500匝。用户可以在这个范围内任意调节。

为了实现精确地调节，在本实用新型实施例中，R型变压器还包括：线圈匝数测试仪。线圈匝数测试仪与初级线圈和次级线圈连接，实时检测初级线圈和次级线圈的匝数；线圈匝数测试仪上设置有显示器，实时显示初级线圈和次级线圈的匝数。

具体应用的时候，在通过调节旋钮改变初级线圈和次级线圈的匝数时，可以利用与初级线圈和次级线圈连接的线圈匝数测试仪，实时测试其匝数，并通过显示器向用户显示当前的匝数，方便用户将初级线圈和次级线圈的匝数调节到所需要的值。

本实施例中，R型变压器的铁芯，是由一根用开料机切割成宽窄不一，即由窄到宽，由宽到窄连续均匀过渡的优质冷轧取向硅钢带卷绕而成，经热处理退火，浸渍绝缘漆，一次成型。铁心不切割，截面近似圆形，如图3所示。相比于老式结构的电子变压器，其体积小30～40％、重量轻40～50％、厚度薄30～40％。由于基本结构多般是卧式和侧立式，所以该R型变压器最适合现代化的高密度安装。

另外，该R型变压器空载特性好：空载电流小，比同功率的C型变压器的1/20还要小；空载损耗小，比同功率的C型变压器的1/5还要小。

由于R型变压器的铁芯的截面呈圆形，所以铁芯周围磁场分布最均匀，加之对R型铁芯绕组采用逆向平衡的绕制方法，能有效地抑制两只线圈中间区域的漏磁通，从而使这种变压器的漏磁极小，大约只有E型变压器的10％、C型变压器的20％。

由于R型变压器的铁芯不被切割，所以其铁损极小，大约只有E型铁芯结构的20％、C型铁芯结构的50％；电参数、电性能的一致性极好；噪声极小，还不到C型变压器的10％。

本实施例中的R型变压器的铁芯的截面呈圆形，因此，绕组平均匝长少了6～10％，用铜量少、铜损低；再从另一个角度来看，由于R型铁芯的磁通密度高达19000Gs以上，所以可少绕匝数，从而又更进一步减少了用铜量、降低了铜损。

进一步的，由于R型变压器空载特性极好、效率极高、损耗极小，所以其温升自然也就极小。

本实用新型实施例提供的R型变压器，通过设置在变压器上的调节旋钮以及与初级线圈和次级线圈连接的备用线圈，能够灵活地改变变压器的线圈的匝数，从而改变电压，电流，满足电路对多变电压的需求。

实施例二：

本实用新型实施例提供一种过压保护装置，可应用于家庭、办公、工厂等供电场景。如图4所示，该过压保护装置包括感应线圈L1、整流电路、保护芯片以及如实施例一所述的R型变压器。

其中，R型变压器的初级线圈L3连接电网，次级线圈L2连接交流输出端，作为交流输出端，为用电设备提供交流电源。感应线圈用于缠绕在R型变压器的次级铁芯，通过感应变压器的初级铁芯的磁场变化情况，产生交流感应信号。整流电路连接在感应线圈L1与保护芯片之间，用于将感应线圈L1感应到的交流感应信号整流为直流感应信号。保护芯片接收直流感应信号，当直流感应信号超出预设值时，保护芯片输出断电信号，断开输电线路的电源。

本实用新型实施例提供的过压保护装置，利用感应线圈L1对变压器的初级铁芯进行电磁感应，并将感应线圈L1的电流大小作为过压保护的条件，因此能够提供电路保护的灵敏度，更加有效保护输电线路，从而提高了输电线路的安全性。

本实施例中，整流电路采用整流桥的形式实现，整流桥具体由四个二极管D1、D2、D3、D4以桥式连接的方式构成。通过设置整流桥，即可实现对感应线圈L1感应到的交流感应信号进行整流，形成周期性的直流感应信号。

本实用新型实施例提供的过压保护装置中，还包括连接在整流电路与保护芯片之间的滤波电路。滤波电路由两个滤波电容C1、C2和滤波电阻R1构成，通过滤波电容C1、C2以及滤波电阻R1对直流感应信号进行滤波，使直流感应信号的电压限制在一定范围之内。

此外，滤波电路的输出端还通过连接保护芯片的电源端V+、V-，为保护芯片提供电源。

进一步，本实用新型实施例提供的过压保护装置中，还包括连接在滤波电路与保护芯片之间的放大电路。放大电路主要由第一可变电阻W1和PNP型三极管T1构成，直流感应信号通过三极管T1的放大作用，可生成较大的电流信号，该电流信号经过电阻R3后转换为感应电压信号，并输入保护芯片的第一输入端a1。与第一可变电阻W1串联的稳压二极管D5和电阻R2，分别起到稳压和限流的作用。

此外，该放大电路中还包括第二可变电阻W2，第二可变电阻W2用于将直流感应信号转换为参考电压信号，输入保护芯片的第二输入端a2。

本实施例中，可变电阻W1、W2的阻值均可在0至5.1kΩ之间调节，可变电阻W1、W2具体的阻值可以在出厂时，根据应用场景的电压、电流情况进行调节设置。

保护芯片主要对第一输入端a1接收到的感应电压信号进行监测，并根据感应电压信号的变化输出断电信号。同时，保护芯片也可以对第二输入端a2接收到的参考电压信号进行监测，当参考电压信号出现异常时也可以输出断电信号。

如图5所示，本实施例中的保护芯片中具体包括比较单元和触发单元。比较单元接收直流感应信号(即感应电压信号和参考电压信号)，并将感应电压信号和参考电压信号与相对应的预设值进行比较。当感应电压信号超出相对应的预设值，或参考电压信号超出相对应的预设值时，触发单元就会输出断电信号，断开输电线路的电源。

作为一个优选方案，触发单元中设置有多稳态触发器，当直流感应信号超出预设值时，多稳态触发器输出断电信号。多稳态触发器也称为n稳态触发器，是双稳态触器的进一步发展。如果n个放大级的每一级的输入与其余各级的输出端之间有直流耦合，则在一定条下可得到n个稳态,并且在每一个稳态时只有一级导通，而其余的均截止。在非二进制计数线路中，采用多态触发器能够实现多种不同状态下的快速响应，因此比双稳态触发器的响应速度更快。

本实用新型实施例中通过采用具有高灵敏度的比较单元和触发单元，并且在触发单元中设置多稳态触发器，使保护芯片能够在0.1秒以内响应，从而在极短的时间内断开供电电源，有效保护用电设备和供电线路。

本实用新型实施例提供的过压保护装置，利用感应线圈L1对变压器的初级铁芯进行电磁感应，并将感应线圈L1的电流大小作为过压保护的条件，因此能够提供电路保护的灵敏度，更加有效保护输电线路，从而提高了输电线路的安全性。

本实用新型实施例提供的过压保护装置中，还包括第一继电器J1，保护芯片的输出端连接第一继电器J1的控制端。

具体的，本实施例中的保护芯片具有两个输出端b1、b2。其中，保护芯片的第一输出端b1通过双向可控硅BG连接第一继电器J1的控制线圈；保护芯片的第二输出端b2通过限流电阻R4连接至双向可控硅BG的控制端。

可控硅BG也称为晶闸管(Silicon Controlled Rectifier，简称SCR)，具有体积小、结构相对简单、功能强等特点，是比较常用的半导体器件之一。本实施例中的可控硅BG为双向晶闸管，双向晶闸管和双向二极管一样，是一种双向导电的器件，不同点是多了一个控制段，这就使它具有与二极管完全不同的工作特性。当向双向晶闸管的控制端输入电平信号时，阴极和阳极才会导通。

保护芯片的第二输出端b2输出的电平传输至双向可控硅BG的控制端，使双向可控硅BG的导通。同时，保护芯片的第一输出端b1输出的电平通过双向可控硅BG输出至第一继电器J1的控制线圈，使第一继电器J1输出端断开，从而实现供电线路的保护。

另外，保护芯片的第二输出端b2与双向可控硅BG之间还串联有电阻R5和发光二极管D6，当保护芯片发生故障时，故障电流会使发光二极管D6发出报警灯光，提醒用户及时排除故障。

进一步，本实用新型实施例提供的供电系统还包括第二继电器J2。第一继电器J1的输出端与第二继电器J2的控制线圈串联，第二继电器J2的输出端与R型变压器TB的初级线圈L3串联。

作为一个优选方案，第一继电器J1为常闭型继电器，即控制线圈不通电时第一继电器J1的输出端处于闭合状态。同时，第二继电器J2为常开型继电器，即控制线圈不通电时第一继电器J1的输出端处于断开状态。

在过压保护装置正常供电的情况下，第一继电器J1的控制线圈不通电，第一继电器J1的输出端处于闭合状态，因此控制电源可通过第一继电器J1向第二继电器J2的控制线圈供电。第二继电器J2的控制线圈在通电的情况下，其输出端处于闭合状态，以维持R型变压器TB的初级线圈L3持续供电。同时，保护芯片的第一输出端b1和第二输出端b2无电平信号输出。

当保护芯片中的触发单元发出断电信号时，第一继电器J1的控制线圈通电，使第一继电器J1的输出端断开。由于第一继电器J1的输出端断开，因此第二继电器J2的控制线圈断电，使第二继电器J2的输出端断开，从而切断电网与R型变压器TB的初级线圈L3的连接，以切断供电系统的供电，实现供电线路的保护。

本实施例中，第一继电器J1采用常闭型继电器，第二继电器J2采用常开型继电器还具有以下优点：在实际的供电系统中，可以在第一继电器J1的输出端与第二继电器J2的控制线圈之间串联多个不同用途的继电器，比如用于电弧保护的继电器、过压保护的继电器，以及用于短路保护的继电器。这些继电器也都采用常闭型继电器，并且每个继电器的输出端都与第二继电器J2的控制线圈串联，则其中任意一个继电器断开时，都可以使第二继电器J2的控制线圈断电，从而切断电力系统的供电。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，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权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种R型变压器，其特征在于，包括：初级线圈、次级线圈、调节旋钮和铁芯；

所述初级线圈和所述次级线圈分别缠绕在所述铁芯的初级铁芯和次级铁芯上；

所述初级线圈和次级线圈均连接备用线圈；

所述调节旋钮与所述初级线圈和次级线圈连接；

旋转所述调节旋钮可改变所述初级线圈和所述次级线圈的匝数。

2.根据权利要求1所述的R型变压器，其特征在于，旋转所述调节旋钮，增加所述初级线圈的匝数，同时减少所述次级线圈的匝数；或者增加所述次级线圈的匝数，同时减少所述初级线圈的匝数。

3.根据权利要求2所述的R型变压器，其特征在于，所述调节旋钮为两个，分别连接所述初级线圈和次级线圈，分别控制所述初级线圈和次级线圈的匝数。

4.根据权利要求3所述的R型变压器，其特征在于，所述匝数的调节范围为：5匝-1500匝。

5.根据权利要求1-4任一项所述的R型变压器，其特征在于，还包括：线圈匝数测试仪；

所述线圈匝数测试仪与所述初级线圈和次级线圈连接，实时检测所述初级线圈和所述次级线圈的匝数；

所述线圈匝数测试仪上设置有显示器，实时显示所述初级线圈和所述次级线圈的匝数。

6.一种过压保护装置，其特征在于，包括：感应线圈、整流电路、保护芯片以及如权利要求1-5任一项所述的R型变压器；

所述R型变压器的初级线圈连接电网，次级线圈连接交流输出端；

所述感应线圈用于缠绕在所述R型变压器的次级铁芯，并产生交流感应信号；

所述整流电路连接在所述感应线圈与所述保护芯片之间，所述整流电路将所述交流感应信号整流为直流感应信号；

所述保护芯片接收所述直流感应信号，当所述直流感应信号超出预设值时，所述保护芯片输出断电信号。

7.根据权利要求6所述的过压保护装置，其特征在于，所述保护芯片中包括比较单元和触发单元；

所述比较单元接收所述直流感应信号，并将所述直流感应信号与所述预设值进行比较；

当所述直流感应信号超出预设值时，所述触发单元输出断电信号。

8.根据权利要求7所述的过压保护装置，其特征在于，还包括第一继电器；

所述保护芯片的输出端连接所述第一继电器的控制端。

9.根据权利要求8所述的过压保护装置，其特征在于，所述保护芯片的第一输出端通过双向可控硅连接所述第一继电器的控制线圈；

所述保护芯片的第二输出端通过限流电阻连接所述双向可控硅的控制端。

10.根据权利要求9所述的过压保护装置，其特征在于，还包括第二继电器；

所述第一继电器的输出端与所述第二继电器的控制线圈串联，所述第二继电器的输出端与所述初级线圈串联。