CN211181901U - 一种磁控谐振变压器绕组铁芯结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种磁控谐振变压器绕组铁芯结构，包括两根铁芯以及一根旁轭，旁轭设置在两根铁芯的同一侧，铁芯上包覆有低压绕组，低压绕组外包覆有高压绕组。两根铁芯相互靠近，高压绕组同时包覆在两根铁芯上的低压绕组外侧。铁芯横截面为半圆形，且两根铁芯的平面部分相对。高压绕组靠近铁芯的两端的部分厚度比其靠近铁芯中间的部分厚度小。本申请采用三柱式铁芯结构，解决了采用四柱式结构导致的高压绕组穿过旁轭导致高压击穿放电等情况；采用了铁芯内侧绕制两组低压线圈，外侧绕制一组圆形宝塔状高压线圈，解决了自耦式结构中高低压绕组混合的情况，同时减少周围绕线长度，节约成本，结构紧凑。
Description
技术领域
本实用新型涉及特高压试验技术领域，具体涉及一种磁控谐振变压器绕组铁芯结构。
背景技术
随着我国经济的发展，电力需求逐渐增加，但由于我国能源分布不平衡，呈现出东部、南部负荷中心与西北西南部能源富足地区相隔较远，需要通过特高压输电线路实现电力能源的输送。在特高压输电系统中，其电气设备是其最重要的组成部分。而这种特高压电气设备出厂时必须经过严格的特高压试验，包括工频特高压交流耐压试验、局部放电试验等，检验标准合格方可安装投入运行。
在进行工频特高压交流耐压试验时，国内已有研究中提出了一种新型的磁控谐振变压器，可用于工频特高压耐压试验中实现和被试电容产生并联谐振，并在理论上结合电路结构图对这种新型的磁控谐振变压器进行了原理性阐述。这种新型磁控谐振变压器采用磁阀式可控电抗器结构实现并联谐振励磁电抗的平滑调节，但相关研究未公开能应用于实际试验装置的铁芯绕组结构。虽然相关的专利、论文中对磁控谐振变压器的装置原理、等效电路图等内容进行了原理性的阐述，但是其中进行原理论述的电路图或者原理性的绕组铁芯结构图等内容并不能实际应用于工频特高压耐压试验、局部放电试验等，这些原理性结构并未详细合理地对磁控谐振变压器装置的铁芯与绕组结构进行详细的布置，如已有研究中引用的四柱式(两铁芯、两旁轭)结构可能会导致高压绕组穿过铁芯旁轭时发生放电击穿现象，并且电路图中高低压绕组如果采用自耦结构，导致高压绕组和低压绕组混连的情况，这在实际试验中是不允许的。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型提供一种磁控谐振变压器绕组铁芯结构。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：
一种磁控谐振变压器绕组铁芯结构，包括两根铁芯以及一根旁轭，所述旁轭设置在两根铁芯的同一侧，所述铁芯上包覆有低压绕组，所述低压绕组外包覆有高压绕组。
进一步地，所述两根铁芯相互靠近，所述高压绕组同时包覆在两根铁芯上的低压绕组外侧。
进一步地，所述铁芯横截面为半圆形，且两根铁芯的平面部分相对。
进一步地，所述铁芯横截面为圆形。
进一步地，所述高压绕组靠近铁芯的两端的部分厚度比其靠近铁芯中间的部分厚度小。
进一步地，所述低压绕组包括上低压绕组和下低压绕组，所述上低压绕组包覆在铁芯的上半部分，所述下低压绕组包覆在铁芯的下半部分。
本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：
本申请采用三柱式铁芯结构，解决了采用四柱式结构导致的高压绕组穿过旁轭导致高压击穿放电等情况；采用了铁芯内侧绕制两组低压线圈，外侧绕制一组圆形宝塔状高压线圈，解决了自耦式结构中高低压绕组混合的情况，同时减少周围绕线长度，节约成本，结构紧凑。
附图说明
图1为磁控谐振变压器绕组铁芯结构的整体结构示意图；
图2为磁控谐振变压器绕组铁芯结构实施例1的绕组结构示意图；
图3为磁控谐振变压器绕组铁芯结构装置原理图；
图4为磁控谐振变压器绕组铁芯结构实施例2的绕组结构示意图；
附图标记说明：1、旁轭；2、铁芯；3、低压绕组；31、上低压绕组；32、下低压绕组；4、高压绕组；5、调压器；51、交流电源；6、试品；7、分压器。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
实施例1
如图1和图2所示，一种磁控谐振变压器绕组铁芯结构，包括两根铁芯2以及一根旁轭1，旁轭1设置在两根铁芯2的同一侧，铁芯2上包覆有低压绕组3，低压绕组3外包覆有高压绕组4，低压绕组3包括上低压绕组31和下低压绕组32，上低压绕组31包覆在铁芯2的上半部分，下低压绕组32包覆在铁芯2的下半部分。这样的设置，可有效避免高压绕组4穿过铁芯2旁轭1导致击穿放电的情况出现。
本结构中，两根铁芯2平行设置并相互靠近，两根铁芯2的横截面均采用半圆形的形状，并且两根铁芯2的平面部分相对，同时由于两根铁芯2位置平行靠近，从而使其近似形成一个圆形。这样设置能在相同的横截面积下，低压绕组3的绕线周长差不多，而高压绕组4的绕线周长更短，能有效节省材料，并且高压绕组4同时包覆在两根铁芯2上的低压绕组3外侧，这样即能实现高低压绕组3分隔，更好地保护实验装置。
包覆在两根铁芯2上的低压绕组3外侧的高压绕组4，靠近铁芯2的两端的部分厚度比其靠近铁芯2中间的部分厚度小，从而使得整体外观上形成类似宝塔状，这样设置，是由于外层的高压绕组4越到外层电压越高，因此这种结构有利于高压绝缘。
具体地，取本文设计的拼合圆形铁芯半径为R1，则其面积为πR1 2，周长为2πR1，匝数为N时，高压绕组总长度2πR1N，低压绕组总长度为(2π+4)R1N。若工作柱形状换成两组正方形而非近似半圆，则在总面积相同情况下，每个正方形边长为
单个正方形周长为
则低压绕组绕线总长度为
与(2π+4)R1N相近，但高压绕组绕线总长度为
比2πR1N大，因此这种结构相比本实用新型提出的结构绕线更长。
如图3所示，其为本实用新型提出的磁控谐振变压器绕组铁芯结构的装置原理图，与已有的磁控谐振变压器的原理类似，装置通过380V交流电源51经调压器5供电，通过调节调压器5抽头位置可以改变磁控谐振变压器低压绕组3上的输入电压。磁控谐振变压器绕组分为高压绕组4与低压绕组3，其低压绕组3为磁阀式可控电抗器结构，其中DC为直流偏磁。高压绕组4通过两组铁芯2铁芯2与低压绕组3耦合。输入电源经升压后与试品6相连，试品6一般为容性设备，可将之等效为电容，试品6电压通过右侧电容分压器7进行测量。
该装置通过调节低压绕组3处的直流偏磁DC大小改变铁芯2的励磁电流，励磁电流的大小影响铁芯2软磁材料的磁导率，励磁电流越大，磁导率越小，根据电路原理，铁芯2式电抗器的自感L为：
进而改变电感值。在工频交流耐压试验时，可以连续调节电感值使装置与试品6发生并联谐振，产生高压输出，测试试品6耐受交流高压的能力。
本结构的三柱式结构中，两个铁芯2相互靠近放置，另一柱为旁轭1，当上方两柱铁芯2铁芯2通电工作时，其产生的磁场可以通过下方第三个铁芯2旁轭1形成闭合磁路。而低压绕组3绕线于两铁芯2内侧，高压绕组4呈宝塔状绕线于外侧，此时高压绕组4避免与下方旁轭1相交，可以直接从装置上方引出线，能够有效避免出现高压绕组4对铁芯2旁轭1放电的情况。同时由于试验中越外侧的高压绕组4电压越高，本实用新型中外侧高压绕组4采用宝塔状的结构，该结构更便于高压绕组4绝缘。
在实际应用中，也可以在磁控谐振变压器外加装外壳，并注入绝缘油，以便更好地在各种试验环境下正常工作。装置实际使用步骤与已有研究类似，即可以先将调压器5的输出电压调到最低，然后调节直流偏磁DC，与试品6产生并联谐振后再升高调压器5电压，使输出电压达到要求。
本实用新型提出的磁控谐振变压器绕组铁芯结构在已有电路结构原理的基础上，针对实际应用过程进行了进一步的优化实现。通过三柱式的铁芯2结构，独特的两个相互平行靠近设置的铁芯2结构避免了原有理论中可能出现的高压绕组4穿过旁轭1导致击穿放电现象的发生；同时该结构能够最大程度地节省绕线长度，降低成本；绕组结构设计上通过两个铁芯2内层分别绕制两组低压线圈，一组高压线圈绕制于外侧分隔了高低压绕组3；高压绕组4采用宝塔形，该结构便于实现高压绕组4的绝缘；通过高低压绕组3的结构与铁芯2结构的合理放置实现了现有技术原理论图中未公开的能应用于实际的磁控谐振变压器绕组铁芯结构。
实施例2
如图2所示，与实施例1的不同之处在于，本实施例中，铁芯2的横截面为圆形。这样的结构设置能有效同时降低低压绕组3和高压绕组4的绕线周长，进一步达到节省材料的效果。
具体地，在同等面积下，取本文设计圆形铁芯半径为R2，则其面积为πR2 2，周长为2πR2，匝数为N时，高压绕组总长度(2π+4)R1N，低压绕组总长度为4πR2N。若工作柱形状换成两组正方形而非圆形，则在总面积相同情况下，每个正方形边长为
单个正方形周长为
则低压绕组绕线总长度为
比4πR2N大，高压绕组绕线总长度为
亦是比(2π+4)R1N大，因此可见横截面为圆形的铁芯结构，在相同的面积下，能更节省绕线材料。
上述实施例只是为了说明本实用新型的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡是根据本实用新型内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。
Claims (5)
1.一种磁控谐振变压器绕组铁芯结构，其特征在于：包括两根铁芯(2)以及一根旁轭(1)，所述旁轭(1)设置在两根铁芯(2)的同一侧，所述铁芯(2)上包覆有低压绕组(3)，所述低压绕组(3)外包覆有高压绕组(4),所述两根铁芯(2)相互靠近，所述高压绕组(4)同时包覆在两根铁芯(2)上的低压绕组(3)外侧。
2.根据权利要求1所述的磁控谐振变压器绕组铁芯结构，其特征在于：所述铁芯(2)横截面为半圆形，且两根铁芯(2)的平面部分相对。
3.根据权利要求1所述的磁控谐振变压器绕组铁芯结构，其特征在于：所述铁芯(2)横截面为圆形。
4.根据权利要求1所述的磁控谐振变压器绕组铁芯结构，其特征在于：所述高压绕组(4)靠近铁芯(2)的两端的部分厚度比其靠近铁芯(2)中间的部分厚度小。
5.根据权利要求1-4任一所述的磁控谐振变压器绕组铁芯结构，其特征在于：所述低压绕组(3)包括上低压绕组(31)和下低压绕组(32)，所述上低压绕组(31)包覆在铁芯(2)的上半部分，所述下低压绕组(32)包覆在铁芯(2)的下半部分。
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| CN110534311A (zh) * | 2019-08-21 | 2019-12-03 | 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心 | 一种磁控谐振变压器绕组铁芯结构 |
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2019
- 2019-08-21 CN CN201921368725.0U patent/CN211181901U/zh active Active
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