CN213303873U - 多绕组磁集成三相变压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多绕组磁集成三相变压器，其包括一第一绕组和多个铁芯，每一铁芯均套设在第一绕组上，并以第一绕组的轴线为中心呈环形等距分布。铁芯一侧具有芯柱，芯柱位于第一绕组的内侧，芯柱上绕制有第二绕组。本实用新型通过将多个铁芯套设第一绕组上，由此第一绕组形成的磁通量通过铁芯上绕制的第二绕组进行分流以减小变压器的短路电流，减小因第二绕组线圈短路或者过载引起的变压其损坏。且，多个铁芯以所述第一绕组的轴线为中心呈环形等距设置，能够确保各第二绕组对第一绕组的短路阻抗相同，以使得第二绕组能够并联工作。

Description

多绕组磁集成三相变压器

技术领域

本实用新型涉及变压器的技术领域，特别涉及一种多绕组磁集成三相变压器。

背景技术

变压器是利用电磁感应理论来改变电压、电流、阻抗的静止装置。多绕组变压器是指有多个次级输出、或多个初级绕组，适用于多种电压的场合，便于电压调接和转换。磁集成是指将多个磁路集合在一起，实现产品的某些特殊功能。

现有的多绕组变压器通常均是一个铁芯，各绕组同时绕在一个铁芯上，初级绕组产生主磁通，各次级绕组同时共用主磁通，当其中一个次级绕组发生短路或所加负载发生短路或过载时，就相当于短接全部的主磁通。此时，相应的次级电流和初级电流均会瞬时增大，有时可达额定电流的10倍以上，使整个变压器温度上升而损坏。

此外，各绕组之间的短路阻抗很难平衡，当多个次级绕组或初级绕组并联工作时，由于各个绕组的内阻和阻抗不相同，会使多个绕组的输出或输入电流不一致，造成有的绕组轻载、有的绕组过载而过温，并且各绕组之间还会进一步产生环流，由阻抗小的绕组流入阻抗大的绕组，增大变压器和自身损耗，不利于各绕组并联。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型的主要目的是提供一种多绕组磁集成三相变压器，旨在解决现有多绕组变压器在其中一个绕组短路或过载时容易使整个变压器损坏、以及多个绕组之间并联时产生环流致使变压器自身损耗增加的问题。

为实现上述目的，本实用提出了一种多绕组磁集成三相变压器，其包括三同轴设置的第一绕组和多个铁芯，每一所述铁芯具有三不重合的方孔，所述铁芯的三个方孔分别套设在三所述第一绕组上，并以所述第一绕组的轴线为中心呈环形等距分布；每一所述方孔的一侧具有芯柱，所述芯柱位于所述第一绕组的内侧，所述芯柱上绕制有第二绕组。

可选地，所述铁芯呈目字型设置，其包括外边框以及两设置于所述外边框内的中横轭，所述中横轭的横截面积为所述外边框的框条横截面积的

倍。

可选地，所述第一绕组和第二绕组均绕制成筒状。

可选地，所述第一绕组为初级绕组，所述第二绕组为次级绕组。

可选地，所述第一绕组为次级绕组，所述第二绕组为初级绕组。

本实用新型提供的多绕组磁集成三相变压器，通过将多个铁芯套设第一绕组上，由此第一绕组形成的磁通量通过铁芯上绕制的第二绕组进行分流以减小变压器的短路电流，减小因第二绕组线圈短路或者过载引起的变压其损坏。

且，通过将多个铁芯以所述第一绕组的轴线为中心呈环形等距设置，并在每个铁芯上的绕制相同的第二绕组，任意一第二绕组距第一绕组中心轴线的空间距离相等，使每个第二绕组的漏磁面积均相同，由此能够确保各第二绕组对第一绕组的短路阻抗相同，使得第二绕组在并联工作均匀分配带载率，避免第二绕组并联时产生环流致使变压器自身损耗增大以及多个相同容量的绕组并联工作时其负载率不一样的问题。

附图说明

图1为本实用新型多绕组磁集成三相变压器一实施例的俯视示意图；

图2为本实用新型多绕组磁集成三相变压器一实施例中绕组和铁芯的布置示意图；

图3为中横轭中流过的磁通量计算原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

请参阅说明书附图1-2，在本实用新型实施例提出了一种多绕组磁集成三相变压器，包括三个第一绕组1和多个铁芯2，每个铁芯2均具有三个不重合的方孔。在本实施例中，三个第一绕组1分别定义为三相变压器的A相线圈11、B 相线圈12以及C相线圈13，三个方孔分别定义为第一方孔21、第二方孔22以及第三方孔23，A相线圈11、B相线圈12以及C相线圈13可按要求连接成D、Y、 Z等的任一连接。

A相线圈11依次穿过每个铁芯2的第一方孔21绕制而成，B相线圈12依次穿过每个铁芯2的第二方孔22绕制而成，C相线圈13依次穿过每个铁芯2的第三方孔23绕制而成。绕制完成后，A相线圈11、B相线圈12以及C相线圈13呈同轴设置，铁芯2则以A相线圈11、B相线圈12以及C相线圈13(即第一绕组1)的轴线为中心呈环形等距分布。也就是说，每个铁芯2到三相线圈的轴线距离相等的。

在本实施例中，铁芯2呈目字型设置，其包括外边框以及两设置于外边框内的中横轭，外边框的上侧部分和中横轭24构成第一方孔21，外边框的中部两侧框条与两中横轭(24、25)构成第二方孔22，外边框的下侧部分和中横轭25构成第三方孔23。外边框的一侧框条上设有三芯柱(21a、22a、23a)，三芯柱(21a、22a、23a)分别位于A相线圈11、B相线圈12以及C相线圈13的内侧，且芯柱(21a、22a、23a)上绕制有第二绕组3。

当A相线圈11、B相线圈12以及C相线圈13的输入端输入一三相电压时，分别产生主磁通，分多路分别流入铁芯2，铁芯2上的第二绕组3感应出相应的感应电压，输出变压后的三相电压。

由于主磁通分多路分别流入各个铁芯2后，每个铁芯2上的第二绕组3相对三相线圈(即A相线圈11、B相线圈12和C相线圈13)形成一个短路阻抗，通常会大于50％，且第二绕组3越多，其短路阻抗越大。当某一第二绕组3发生短路或者所加负载发生短路时，其短接部份的主磁通小于50％，不会引起三相线圈或者第二绕组3上的短路电流大幅增大，能够将短路电流控制在1.5倍额定电流以内，以保证变压器的安全性。

且，由于每个铁芯2到三相线圈的轴线距离相等，每个铁芯2的芯柱(21a、 22a、23a)到三相线圈的轴线距离也相等，由此任意一芯柱上的第二绕组3距第一绕组1的空间几何位置相同，其漏磁面积也相等，这样就确保了每一相的第二绕组3对该相的第一绕组1的短路阻抗也相等，由此能够提高变压器的可靠性和消除多绕组并机环流以及功率的平均分配问题。

另外，由于每个第二绕组3的结构尺寸和绕线方式一样，若将多个第二绕组3并联，可输出低压大电流；若将多个第二绕组3串联，则可输出高电压。无论第二绕组3串、并联，由于每个第二绕组3相对三相线圈的短路阻抗均相等，因此可确保各第二绕组3之间基本无环流。

另外，由于A相线圈11、B相线圈12以及C相线圈13为相同的绕组，绕制方向也相同，每一相的磁通回路方向相同。由此，在铁芯2的两中横轭(24、 25)上，A相线圈11和B相线圈12在中横轭24上产生的磁通方向相反，B相线圈12和C相线圈13在中横轭25上产生的磁通方向相反。假设A相、B相以及C相的磁通量分别为ΦA、ΦB、ΦC，则流过两中横轭(24、25)的磁通量分别为ΦA+ΦB、ΦB+ΦC，而由于三相线圈输入电压的各相相差120°，因此ΦA、ΦB、ΦC失量各相差120°，由此，如图3所示，通过矢量合成的三角形法则可计算得出，中横轭(24、25)上流过的磁通量为铁芯2的外边框的框条上的流过的磁通量的

倍。故为了铁芯2各处的的磁通密度一致，在本实施例中，中横轭的横截面积或者片宽大致设置为外边框的框条横截面积的

倍，以使得铁芯2 各处的磁通密度趋于一致。

在本实施例中，第一绕组1和第二绕组2均绕制成筒状，以增强第一绕组1 和第二绕组2的耦合。

可选地，在本实施例的另一实施方式中，也可将第二绕组3作为初级绕组，将第一绕组1作为次级绕组，即多个初级绕组对应一个次级绕组，所有初级绕组串联全部供电给次级绕组。由此，使得三相变压其能够适用于不同电压的场合，如220V、380V、440V之间的任一电压切换而不产生环流。

另外，当初级绕组为多个绕组时，同样适用于多组电源并联工作，例如应用于多台并联的发电机，只需将发电机的输出相应接于变压器的多个初级端，电压感应并叠加至次级输出，各初级独立工作，当其中一个或几个发电机故障时，并不影响其它发电机工作，变压器仍能正常运行。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用以本实用新型，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (5)

1.一种多绕组磁集成三相变压器，其特征在于，包括三同轴设置的第一绕组和多个铁芯，每一所述铁芯具有三不重合的方孔，所述铁芯的三个方孔分别套设在三所述第一绕组上，并以所述第一绕组的轴线为中心呈环形等距分布；每一所述方孔的一侧具有芯柱，所述芯柱位于所述第一绕组的内侧，所述芯柱上绕制有第二绕组。

2.如权利要求1所述的多绕组磁集成三相变压器，其特征在于，所述铁芯呈目字型设置，其包括外边框以及两设置于所述外边框内的中横轭，所述中横轭的横截面积为所述外边框的框条横截面积的

倍。

3.如权利要求1所述的多绕组磁集成三相变压器，其特征在于，所述第一绕组和第二绕组均绕制成筒状。

4.如权利要求1-3任意一项所述的多绕组磁集成三相变压器，其特征在于，所述第一绕组为初级绕组，所述第二绕组为次级绕组。

5.如权利要求1-3任意一项所述的多绕组磁集成三相变压器，其特征在于，所述第一绕组为次级绕组，所述第二绕组为初级绕组。

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