CN210487953U - 一种变压器铁芯磁场分布检测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种变压器铁芯磁场分布检测系统，气道铁芯由上轭铁、下轭铁和三相立柱等结构制成，上轭铁、下轭铁和三相立柱包括多层相互堆叠放置的硅钢片；相邻的两层硅钢片之间设置绝缘撑条，绝缘撑条使相邻的两层硅钢片隔离形成绕线间隙，硅钢片之间不直接接触，感应线圈通过绕线间隙缠绕在硅钢片上；励磁线圈通过电源系统提供激励电源，感应线圈产生感应电压，并通过检测仪检测感应电信号；依次测量不同硅钢片上产生的感应电压，并根据感应电压进行计算，得出各层硅钢片的磁密度大小，根据磁密度反映磁致伸缩力，可辅助变压器铁芯的优化设计。
Description
技术领域
本实用新型涉及变压器技术领域，更进一步涉及一种变压器铁芯磁场分布检测系统。
背景技术
变压器噪音产生的来源主要是铁芯硅钢片在磁场中受到磁致伸缩力，磁致伸缩力越大，造成铁芯电磁振动越剧烈，进而产生较大的噪音。
分析变压器噪音需要从铁芯磁致伸缩力入手，而磁致伸缩力的大小与磁密的大小有关，铁芯的磁致伸缩力引起的噪音问题可以通过研究铁芯内部的磁规律进行分析；但目前变压器行业对变压器在运行过程中受到的磁致伸缩力没有较为准确完善的分析方法。
对于本领域的技术人员来说，如何测量变压器铁芯磁场分布情况，是目前需要解决的技术问题。
实用新型内容
本实用新型提供一种变压器铁芯磁场分布检测系统，能够测量变压器铁芯内部的磁场分布情况，具体方案如下：
一种变压器铁芯磁场分布检测系统，包括气道铁芯、励磁线圈和感应线圈；所述气道铁芯包括上轭铁、下轭铁和三相立柱；
所述上轭铁、所述下轭铁和所述三相立柱包括多层相互堆叠放置的硅钢片；
相邻的两层所述硅钢片之间设置绝缘撑条，所述绝缘撑条使相邻的两层所述硅钢片隔离形成绕线间隙，所述感应线圈通过所述绕线间隙缠绕在所述硅钢片上；
所述励磁线圈通过电源系统提供激励电源，所述感应线圈通过检测仪检测感应电信号。
可选地，所述上轭铁、所述下轭铁和所述三相立柱均由端部呈切角的所述硅钢片堆叠形成；
所述上轭铁和所述下轭铁上设置的所述绝缘撑条支撑构成所述三相立柱的所述硅钢片。
可选地，所述感应线圈的圈数为三的倍数，所述励磁线圈圈数为所述感应线圈圈数的三分之一。
可选地，所述感应线圈缠绕于所述三相立柱的中部，所述绝缘撑条对称设置在所述感应线圈的两侧。
可选地，三个所述励磁线圈之间采用星形连接，三个所述感应线圈之间采用星形连接。
可选地，所述励磁线圈缠绕在所述三相立柱的最外圈。
可选地，所述绝缘撑条的宽度小于所述硅钢片，所述硅钢片之间由多条所述绝缘撑条间隔。
本实用新型的一种变压器铁芯磁场分布检测系统，气道铁芯由上轭铁、下轭铁和三相立柱等结构制成，上轭铁、下轭铁和三相立柱包括多层相互堆叠放置的硅钢片；相邻的两层硅钢片之间设置绝缘撑条，绝缘撑条使相邻的两层硅钢片隔离形成绕线间隙，硅钢片之间不直接接触，感应线圈通过绕线间隙缠绕在硅钢片上；励磁线圈通过电源系统提供激励电源，感应线圈产生感应电压，并通过检测仪检测感应电信号；依次测量不同硅钢片上产生的感应电压，并根据感应电压进行计算，得出各层硅钢片的磁密度大小，根据磁密度反映磁致伸缩力，可辅助变压器铁芯的优化设计。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型提供的变压器铁芯磁场分布检测系统的结构示意图；
图2A为气道铁芯的正视图；
图2B为气道铁芯的侧视图；
图3为某一层硅钢片的结构图。
图中包括：
气道铁芯1、上轭铁101、下轭铁102、三相立柱103、硅钢片11、绝缘撑条12、励磁线圈2、感应线圈3、电源系统4、检测仪5。
具体实施方式
本实用新型的核心在于提供一种变压器铁芯磁场分布检测系统，能够测量变压器铁芯内部的磁场分布情况。
为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合附图及具体的实施方式，对本实用新型的变压器铁芯磁场分布检测系统进行详细的介绍说明。
如图1所示，为本实用新型提供的变压器铁芯磁场分布检测系统的结构示意图，本实用新型的变压器铁芯磁场分布检测系统包括气道铁芯1、励磁线圈2和感应线圈3；气道铁芯1包括上轭铁101、下轭铁102和三相立柱103，三相立柱103外圈用于缠绕导线，上轭铁101和下轭铁102用于将三根三相立柱103相对固定形成气道铁芯1。
上轭铁101、下轭铁102和三相立柱103均为条状结构，如图2A和图2B所示，分别为气道铁芯1的正视图和侧视图，正视图所示为中间部分某一层的结构；上轭铁101、下轭铁102和三相立柱103包括多层相互堆叠放置的硅钢片11，每层硅钢片11之间保持绝缘；相邻的两层硅钢片11之间设置绝缘撑条12，绝缘撑条12具有一定的厚度，将相邻的两层硅钢片11相互隔离，通过绝缘撑条12使相邻的两层硅钢片11隔离形成绕线间隙；绕线间隙的贯穿方向垂直于三相立柱103的长度方向，感应线圈3通过绕线间隙穿插缠绕在硅钢片11上，需要测量某一层硅钢片11，则将感应线圈3缠绕在对应的硅钢片11上。
励磁线圈2通过电源系统4提供激励电源，感应线圈3受到电磁感应产生电压，感应线圈3通过检测仪5检测感应电信号，根据感应线圈3产生的感应电压等信号计算得到磁密的大小。
本实用新型的励磁线圈2缠绕在三相立柱103整体的外周，感应线圈3缠绕在三相立柱103某一层硅钢片11的外周；对励磁线圈2施加激励电压后，使感应线圈3产生感应电压，依次将感应线圈3缠绕在不同的硅钢片上，通过检测仪5检测得到组成三相立柱103的各层硅钢片的感应电压，用于分析铁芯内部的各层的磁密分布情况；相对于传统的只能对铁芯整体的磁密分布情况进行测试，采用该系统能够测量铁芯内部各层级的磁密分布，测试分析的精度更高。
变压器运行过程中，激励电源提供额定电压施加到励磁线圈，在气道铁芯1中建立主磁场，根据电磁感应原理，电压与磁通的对应关系：
换算成有效值：
其中：U1为励磁线圈2激励电压；Ф1为励磁线圈2激励建立的主磁场磁通；N1为励磁线圈2的圈数；
U2为处于铁芯主磁场中的感应线圈3产生的感应电压；S1为励磁线圈2的有效磁通面积；f为频率；B1为磁通密度；
其中：N2为感应线圈3的圈数；Ф2为感应线圈3产生的感应磁场磁通；S2为感应线圈3的有效磁通面积；B2为磁通密度；
本实用新型实例中激励电源基于电网工频，感应线圈匝数一定N2，环绕铁芯某一级，有效磁通面积S2，由检测仪5测得感应线圈上的感应电压U2，即可计算出铁芯某一级的磁密大小。
本实用新型将铁芯各层硅钢片分层隔离设置，形成铁芯模型，测试完成后可将绝缘撑条拆除，重新装配形成铁芯放置到变压器内使用；感应线圈3和励磁线圈2均为常规测试导线，可重复使用，测试成本低。
在上述方案的基础上，本实用新型在此提供一种具体的结构，其中上轭铁101、下轭铁102和三相立柱103均由端部呈切角的硅钢片11堆叠形成；如图3所示，为某一层硅钢片的结构图，上轭铁101、下轭铁102、左右两侧的两个硅钢片的外形大致为梯形，在两端位置形成相互错开的切角，切角的边缘相互接触对接；位于中间的三相立柱103两端呈切角，在上轭铁101和下轭铁102对应的中间位置设置缺口，中间的三相立柱103与缺口对接；图3所示构成上轭铁101、下轭铁102和三相立柱103的硅钢片位于同一平面内，各硅钢片之间没有重叠。
上轭铁101和下轭铁102上设置的绝缘撑条12支撑构成三相立柱103的硅钢片11。如图2A所示，在上轭铁101和下轭铁102上设置的绝缘撑条12的长度与上轭铁101和下轭铁102的最大长度相等，但上轭铁101和下轭铁102的端部呈切角，使绝缘撑条12外露于上轭铁101和下轭铁102，外露部分与构成三相立柱103的硅钢片11接触，起到支撑间隔的作用，使同一层的硅钢片位于同一平面内。
优选地，本实用新型中感应线圈3的圈数为三的倍数，励磁线圈2圈数为感应线圈3圈数的三分之一，感应线圈3产生的感应电压值低于励磁线圈2施加的激励电压。
当然，励磁线圈2的圈数也可不为“3”的倍数，此时励磁线圈2的圈数无法整除，则感应线圈的圈数向上取整。
如图2A所示，感应线圈3穿插缠绕于三相立柱103的中部，绝缘撑条12对称设置在感应线圈3的两侧，在感应线圈3两侧排列布置的绝缘撑条12的长度一致，位于三相立柱103上的绝缘撑条12尺寸一致，相互之间可以通用；励磁线圈缠绕包围其中一侧的绝缘撑条12。
具体地，本实用新型中的三个励磁线圈2之间采用星形连接，三个感应线圈3之间采用星形连接。
励磁线圈2缠绕在三相立柱103的最外圈，而感应线圈3对应缠绕于所要测量的硅钢片上，检测不同的硅钢片时只需要将感应线圈3拆除并重新缠绕。
绝缘撑条12的宽度小于硅钢片11，硅钢片11之间由多条绝缘撑条12间隔；如图2A所示，在硅钢片的宽度方向并排设置四根绝缘撑条12，同一排的四根绝缘撑条之间具有间隙；上下两排绝缘撑条12之间的间隔用于缠绕感应线圈。通过布置多根绝缘撑条，不仅能够提供均匀的支撑力，还减少了绝缘撑条材料的用量。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理，可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种变压器铁芯磁场分布检测系统，其特征在于，包括气道铁芯(1)、励磁线圈(2)和感应线圈(3)；所述气道铁芯(1)包括上轭铁(101)、下轭铁(102)和三相立柱(103)；
所述上轭铁(101)、所述下轭铁(102)和所述三相立柱(103)包括多层相互堆叠放置的硅钢片(11)；
相邻的两层所述硅钢片(11)之间设置绝缘撑条(12)，所述绝缘撑条(12)使相邻的两层所述硅钢片(11)隔离形成绕线间隙，所述感应线圈(3)通过所述绕线间隙缠绕在所述硅钢片(11)上；
所述励磁线圈(2)通过电源系统(4)提供激励电源，所述感应线圈(3)通过检测仪(5)检测感应电信号。
2.根据权利要求1所述的变压器铁芯磁场分布检测系统，其特征在于，所述上轭铁(101)、所述下轭铁(102)和所述三相立柱(103)均由端部呈切角的所述硅钢片(11)堆叠形成；
所述上轭铁(101)和所述下轭铁(102)上设置的所述绝缘撑条(12)支撑构成所述三相立柱(103)的所述硅钢片(11)。
3.根据权利要求2所述的变压器铁芯磁场分布检测系统，其特征在于，所述感应线圈(3)的圈数为三的倍数，所述励磁线圈(2)圈数为所述感应线圈(3)圈数的三分之一。
4.根据权利要求2所述的变压器铁芯磁场分布检测系统，其特征在于，所述感应线圈(3)缠绕于所述三相立柱(103)的中部，所述绝缘撑条(12)对称设置在所述感应线圈(3)的两侧。
5.根据权利要求2所述的变压器铁芯磁场分布检测系统，其特征在于，三个所述励磁线圈(2)之间采用星形连接，三个所述感应线圈(3)之间采用星形连接。
6.根据权利要求2所述的变压器铁芯磁场分布检测系统，其特征在于，所述励磁线圈(2)缠绕在所述三相立柱(103)的最外圈。
7.根据权利要求2所述的变压器铁芯磁场分布检测系统，其特征在于，所述绝缘撑条(12)的宽度小于所述硅钢片(11)，所述硅钢片(11)之间由多条所述绝缘撑条(12)间隔。
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