CN211125320U - 一种实现高变比多线圈的单相变压器组件及单相变压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种实现高变比多线圈的单相变压器组件，包括：低压线圈段和至少一个高压线圈段，低压线圈段缠绕于第一固定绝缘骨架上，多段低压线圈段组成变压器的低压线圈；每个高压线圈段缠绕于各自的第二固定绝缘骨架上，多段高压线圈段组成高压线圈；缠绕于固定绝缘骨架上的低压线圈段和高压线圈段均分别布置在铁芯的一个铁芯臂上，并且低压线圈段位于高压线圈段内侧。本实用新型还公开了一种单相变压器，包括：至少两个单相变压器组件；双C型结构的铁芯；所述单相变压器组件对称分布在所述铁芯的铁芯臂上。本实用新型能够实现高电压变比、小容量、紧凑型的单相变压器，解决了户外监控/传感设备、通信基站等设备的供电问题。

Description

一种实现高变比多线圈的单相变压器组件及单相变压器

技术领域

本实用新型涉及变压器技术领域，并且更具体地，涉及一种实现高变比多线圈的单相变压器组件及单相变压器。

背景技术

变压器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)。线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。最简单的铁芯变压器由一个软磁材料做成的铁芯及套在铁芯上的两个匝数不等的线圈构成，如图1所示。

铁芯的作用是加强两个线圈间的磁耦合。为了减少铁内涡流和磁滞损耗，铁芯由涂漆的硅钢片叠压而成；两个线圈之间没有电的联系，线圈由绝缘铜线(或铝线)绕成。一个线圈接交流电源称为初级线圈(或原线圈)，另一个线圈接用电器称为次级线圈(或副线圈)。

线圈通常分为层式和饼式两种。线圈的线匝沿轴向按层依次排列连续绕制的，称为层式线圈。每层如圆筒状，这是考虑线圈具有较好的机械强度，不易变形和便于绕制。由两层组成的线圈称为双层圆筒式；由多层组成的称为多层圆筒式。

线圈的线匝沿径向连续绕制成线饼(线段)后，再由许多线饼沿轴向排列组成的线圈称为饼式线圈。如连续式、纠结式线圈均属此类线圈形式。

变压器绕组绕制方法为：1)先绕初或次级线圈均可，通常选绕初级线圈后绕次级线圈，因为次级线圈的线径相对较大，绕在外层使机械性能更为可靠。2)初级线圈负载电压较高，尽量顺排绕向，线径偏小难以顺排绕时应尽量不要绕组匝数过大重叠，以免前、后绕组的电压差过大容易击穿短路。可以多层绕制，层与层之间应塾白腊纸作为绕组间的绝缘。3)初、次级之间应用青壳纸或单面薄膜绝缘纸绕2层或3层加强绝缘。

常规变压器变比遵守相关标准，按照电压等级逐级降压。在部分特殊应用场合，如户外监控/传感设备供电、通信基站供电等，高压侧与输电线路的电压等级有关，10kV到500kV不等，但低压用电设备基本一致，均为交流220V。如采用常规变压器方式供电，需要多级降压后，才能满足要求；另外，电压等级越高，相应变压器容量越大，远大于负载的功率的需求。因此，需要一种高电压变比、小容量、紧凑型的单相变压器。

发明内容

本实用新型提出了一种实现高变比多线圈的单相变压器组件及变压器，以解决如何实现高变比、紧凑型的单相变压器的问题。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种实现高变比多线圈的单相变压器组件，包括：低压线圈段和至少一个高压线圈段，

低压线圈段，缠绕于第一固定绝缘骨架上，其中多段所述串联连接的低压线圈段能够组成单相变压器的低压线圈；

每个高压线圈段缠绕于各自的第二固定绝缘骨架上，其中多段所述串联连接的高压线圈段能够组成单相变压器的高压线圈；

缠绕于固定绝缘骨架上的低压线圈段和高压线圈段均分别布置在铁芯的一个铁芯臂上，并且低压线圈段位于高压线圈段内侧；

高压线圈段和低压线圈段均采用同轴绕制方式，以保证磁路耦合的紧密性。

优选地，其中多段高压线圈段沿该铁芯臂的长度方向依次并排设置。

优选地，其中所述单相变压器组件，还包括：

绝缘隔板，设置于每两个相邻的高压线圈段之间，用于提高纵绝缘水平。

优选地，其中所述单相变压器组件，还包括：

绝缘筒，设置于低压线圈段和对应的铁芯臂之间，以及设置于高压线圈段和低压线圈段之间，以满足绝缘耐压要求。

本实用新型还提供了一种单相变压器，包括：

至少两个如上所述的单相变压器组件；

双C型结构的铁芯；

其中，所述单相变压器组件对称分布在所述铁芯的铁芯臂上。

本实用新型提供了一种实现高变比多线圈的单相变压器组件及单相变压器，利用本实用新型提出的变压器组件，可以实现高电压变比、小容量、紧凑型的单相变压器，大大减小了高电压变比时单相变压器的体积，解决了户外监控/传感设备、通信基站等设备在供电时遇到的供电问题。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本实用新型的示例性实施方式：

图1为变压器的工作原理图；

图2为根据本实用新型实施方式的实现高变比多线圈的单相变压器组件的示意图；

图3为根据本实用新型实施方式的单相变压器的示意图；以及

图4为根据本实用新型实施方式的单相变压器组件的示意图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本实用新型的示例性实施方式，然而，本实用新型可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本实用新型，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本实用新型的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本实用新型的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

图2为根据本实用新型实施方式的实现高变比多线圈的单相变压器组件的示意图。如图2所示，本实用新型的实施方式提供了一种单相变压器组件，利用该变压器组件，可以实现高电压变比、小容量、紧凑型的单相变压器，大大减小了高电压变比时单相变压器的体积，解决了户外监控/传感设备、通信基站等设备在供电时遇到的供电问题。本实用新型的实施方式提供的单相变压器组件，包括：低压线圈段和至少一个高压线圈段。所述低压线圈段，缠绕于第一固定绝缘骨架上，其中多段所述串联连接的低压线圈段能够组成单相变压器的低压线圈；每个高压线圈段缠绕于各自的第二固定绝缘骨架上，其中多段所述串联连接的高压线圈段能够组成单相变压器的高压线圈；缠绕于固定绝缘骨架上的低压线圈段和高压线圈段均分别布置在铁芯的一个铁芯臂上，并且低压线圈段位于高压线圈段内侧；高压线圈段和低压线圈段均采用同轴绕制方式，以保证磁路耦合的紧密性。

常规变压器的线圈通常为了绕制方便，采用一个线圈结构，布置在铁芯的一个臂上，这种结构会导致变压器整体结构呈细高型。为尽量减小变压器的整体结构，在本实用新型的实施方式中，单相变压器的高压线圈和低压线圈均采用多个线圈段串联的方式；低压线圈段缠绕于第一固定绝缘骨架上；每个高压线圈段缠绕于各自的第二固定绝缘骨架上，缠绕于固定绝缘骨架上的低压线圈段和高压线圈段均分别布置在铁芯的一个铁芯臂上，并且低压线圈段位于高压线圈段内侧。例如，若高压线圈段为8段，低压线圈段为4段，则可以在铁芯的每个铁芯臂上均布置2段高压线圈段和1段低压线圈段。若高压线圈段为4段，低压线圈段为2段，则在铁芯竖直方向的两个铁芯臂上均布置2段高压线圈段和1段低压线圈段。并且，每个线圈段缠绕于各自的固定绝缘骨架上，用于提高高压绕组的整体纵绝缘水平。

优选地，其中多段高压线圈段沿该铁芯臂的长度方向依次并排设置。

优选地，其中所述单相变压器组件，还包括：绝缘隔板，设置于每两个相邻的高压线圈段之间，用于提高纵绝缘水平。

在本实用新型的实施方式中，由于高压线圈的匝数比较多，当一个铁芯臂外套设多段高压线圈段时，多段高压线圈段沿该铁芯臂的长度方向依次并排设置。并且两个相邻的高压线圈段之间通过设置绝缘隔板，用来提高纵绝缘水平。图2右侧上下两根线为高压线圈段的边界线。

优选地，其中所述单相变压器组件，还包括：绝缘筒，设置于低压线圈段和对应的铁芯臂之间，以及设置于高压线圈段和低压线圈段之间，以满足绝缘耐压要求。

在本实用新型的实施方式中，为保证高压线圈与低压线圈、高压线圈与铁芯、低压线圈与铁芯之间的高电压等级下的绝缘要求，除采用常规导线绝缘漆、绝缘纸、导线骨架的绝缘方式外，还在低压线圈与铁芯臂之间、高压线圈与低压线圈之间，设置一体化、无缝绝缘筒，用来解决体积减小带来的绝缘耐压不足的问题。

本实用新型还提供了一种单相变压器，包括至少两个单相变压器组件；双C型结构的铁芯；其中，所述单相变压器组件对称分布在所述铁芯的铁芯臂上。该单相变压器，能够用于户外监控/传感设备、通信基站等设备的供电问题。

本实用新型实施方式提出的高电压变比、紧凑型单相变压器组件，可用于多种电压等级，例如10kV、35kV、110kV等。以下以10kV(电网电压，相电压为6kV)为例具体说明。

图3为根据本实用新型实施方式的单相变压器的示意图。如图3所示，高压线圈段共4段，均匀布置在铁芯的2个竖直方向的铁芯臂上，每个铁芯臂上的两个高压线圈段并排设置；低压线圈段共2段，均匀布置在铁芯的竖直方向的2个铁芯臂上；2个高压线圈段和1个低压线圈段共同组成一个单相变压器组件；并且高压线圈段和低压线圈段均采用同轴绕制方法，保证磁路耦合的紧密性。

图4为根据本实用新型实施方式的单相变压器组件的剖面图。如图4所示，从单相变压器组件左侧的剖面部分可以看出，铁芯臂外依次套设绝缘筒、低压线圈段、绝缘筒和高压线圈段，高压线圈段之间设置绝缘隔板。4个高压线圈段和2个低压线圈段均缠绕在专用骨架上，除有缠绕固定作用外，还能起到加强高压线圈和低压线圈绝缘耐压的作用。每个铁芯臂的低压线圈段与高压线圈段之间布置的1个一体化无缝绝缘筒，能够满足高压线圈和低压线圈之间的绝缘耐压要求。每个铁芯臂低压线圈段与铁芯之间，布置一个一体化无缝绝缘筒，以满足低压线圈段和铁芯之间的绝缘耐压要求。高压线圈段之间设置的绝缘隔板，用来提高纵绝缘水平。通过上述单相变压器组件、绝缘筒和绝缘隔板的设置方法，能够解决高电压变比变压器的高绝缘耐压问题。

已经通过参考少量实施方式描述了本实用新型。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本实用新型以上公开的其他的实施例等同地落在本实用新型的范围内。

通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims (5)

1.一种实现高变比多线圈的单相变压器组件，其特征在于，包括：低压线圈段和至少一个高压线圈段，

低压线圈段，缠绕于第一固定绝缘骨架上，其中多段所述串联连接的低压线圈段能够组成单相变压器的低压线圈；

每个高压线圈段缠绕于各自的第二固定绝缘骨架上，其中多段所述串联连接的高压线圈段能够组成单相变压器的高压线圈；

缠绕于固定绝缘骨架上的低压线圈段和高压线圈段均分别布置在铁芯的一个铁芯臂上，并且低压线圈段位于高压线圈段内侧；

高压线圈段和低压线圈段均采用同轴绕制方式，以保证磁路耦合的紧密性。

2.根据权利要求1所述的单相变压器组件，其特征在于，多段高压线圈段沿该铁芯臂的长度方向依次并排设置。

3.根据权利要求1所述的单相变压器组件，其特征在于，还包括：

绝缘隔板，设置于每两个相邻的高压线圈段之间，用于提高纵绝缘水平。

4.根据权利要求1所述的单相变压器组件，其特征在于，还包括：

绝缘筒，设置于低压线圈段和对应的铁芯臂之间，以及设置于高压线圈段和低压线圈段之间，以满足绝缘耐压要求。

5.一种单相变压器，包括：

至少两个如权利要求1-4中任一项所述的单相变压器组件；

双C型结构的铁芯；

其中，所述单相变压器组件对称分布在所述铁芯的铁芯臂上。

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