CN2572525Y - 多用途多柱多相相互低干扰组合变压器 - Google Patents

Abstract

摘要：本实用新型是多柱磁芯多相相互低干扰组合变压器，属于电器设备，它主要由变压器磁芯、初级线圈组和次级线圈组、限流器等组成；其特征在于：变压器磁芯由不少于四柱的多柱磁芯组成，各磁柱轴心对中心呈均衡分布、多柱磁芯各磁柱当量磁间距是等比例的；多柱磁芯由一种及一种以上材料组成，但至少含有一种磁性材料；多柱磁芯做成一体或是分体的，合并后可形成闭合磁回路。各绕有初、次级线圈的绕线架分别依序配置于相应的不同磁柱上；绕于各边柱的初、次级线圈绕向一致，且对应的初次级线圈绕在同磁柱上，初次级线圈两端头可连接有限流器；特点：变送功率大，且可多相输入输出，相间低干扰；并可做成多用途变压器。

Description

多用途多柱多相相互低干扰组合变压器

技术领域

本实用新型涉及一种多用途多柱多相相互低干扰组合变压器，属于电器设备。

背景技术

面临输配电技术与其经济结构制高点更迭的机遇，电力电子通迅技术的发展，起导技术的进步，特别是发电，配电改造的需要与电力电子行业对变压器技术性能越来越高的要求，而现有的变压器难于完成多相输入，输出的任务，即使采用三柱磁芯制作的变压器，也由于其结构的原因，经常出现断路等故障，一旦其中一相或几相初次级发生故障就会影响到其余各相的正常运行，再者，面临目前磁性材料饱和磁密的限制与超大功率输变电与超高频信号变送的要求。于是高可靠性、低互扰、多用途的组合变压器就愈加成为现实之必需。对于超导变压器及片式集成变压器更是如此。

发明内容

本实用新型的目的在于针对上述技术的不足，而提供一种结构合理，多用途、多柱、可多相输入输出；且各相相互低干扰的组合变压器，它还可有效的与专用循环制冷机组合而成超导变压器机组。

本实用新型的上述技术问题部分是由如下技术方案实现的。变压器特征是变压器磁芯是磁柱数不少于N+1柱且不少于四柱的多柱磁芯组成，多柱磁芯各磁柱当量磁间距是等比例的，各柱轴心对中心呈均衡分布；多磁柱磁芯由一种及一种以上材料组成，但至少含有一种磁性材料；初、次级线圈端头接有空气开关、熔断器等限流器；各初级线圈组可顺序串并接，并引出相应的各相的引线端，各次级线圈组要对应于初级串并接状况，各次级线圈组相互连接形成各相引出端。多柱磁芯在输入输出N相时；有中心柱的多柱磁芯采用N+大1模式，其中大1中心柱截面积不小于(N-1)/3倍(或N/3倍)周边各装有初、次级线圈的边柱截面积，中心柱与某个边柱单边连接磁体截面积或各相邻边柱连接的单边磁导体截面积都不小于1/3倍单个边柱的截面积，且每个边柱的截面积都相等。无中心柱N-1相及2×(N-1)相管状或盒状多柱磁芯采用2×(N-1)模式确定磁柱的数目，相邻边柱单边连接磁导体截面积不小于1/2倍的单边柱截面积，且每个单边柱截面积都相等，多柱磁芯可以是一体，或是分体的，分体的多柱磁芯合并后可形成闭合磁路，也可以加入垫片形成非闭和磁路或局部开气隙加垫片形成非完全闭和磁路以改变抗饱和能力。对于多柱N相有中心柱或N-1相及2×(N-1)相无中心柱相互低干扰磁芯变压器而言，初、次级连接及输入输出方式：或初级角接输入、次级角接输出；或初级角接输入、次级星接输出；或初级星接输入、次级角接输出；或初级星接输入、次级角接输出；且各初、次级绕组绕向一致，同相初次级绕组绕制在同磁柱上。该变压器正常运行时，初级电压平衡，各相磁通相等，且矢量和为零。对于设置有限流器的变压器，当某相或其中几相初级或次级发生故障时，限流器跳开，未发生故障各相线圈磁通通过其于磁柱形成回路，且磁通不变，因而使其输出电压极少变化，正常供电。对于多柱单相输入多个单相输出的变压器而言，对于初级，分别绕于各柱的1线圈尾端与2线圈头端相连，2线圈尾端与3线圈头端相连，依次循环……N-2线圈尾端与N-1线圈头端相连，并由1线圈头端与N-1线圈尾端引出输入端，当是有中心柱磁芯时，(要求中心柱与某个边柱的单边磁导体的截面积不小于该边柱截面积且中心柱截面积不小于N-1倍(或N倍)该边柱截面积)则N-1线圈尾端继续与N线圈头端相连，并由1线圈头端N线圈尾端引出输入端，对于次级线圈可以角接或星接或分别输出各单相；对于多柱多单相输入一个单相输出的变压器而言，对于初级线圈可以角接或星接或分别输入各单相；对于次级：分别绕于各柱的1线圈尾端与2线圈头端相连，2线圈尾端与3线圈头端相连，依次循环……N-2线圈尾端与N-1线圈头端相连，并且由1线圈头端和N-1线圈尾端引出输出端，当是有中心柱磁芯时，(要求中心柱与某个边柱的单边磁导体的截面积不小于该边柱截面积且中心柱截面积不小于N-1倍(或N倍)该边柱截面积)则N-1线圈尾端继续与N线圈头端相连，并由1线圈头端N线圈尾端引出输出端。且各初、次级绕组绕向一致，各相呼应初级线圈与次级线圈套在同一磁柱上。次级线圈一端可加入与初级分开关相对应的连锁限流器或单独加入限流器。对于设置有限流器的变压器，当某单相或其中几个单相的初级或次级发生故障时，限流器跳开，未发生故障各相线圈磁通通过其于磁柱形成回路，且磁通不变，因而使其输出电压极少变化，正常供电。本实用新型的初、次级线圈也可以绕在不同磁柱上，如初级线圈绕于中心磁柱上，而多个次级线圈分别绕在各边磁柱上，构成多路同步控制变压器；对于无中心柱的管式盒式多柱变压器可以做成2×(N-1)相输入、输出变压器，另外采用无中心柱的管式盒式多柱变压器的对中心均衡、等比例结构还可做成2×N-3相输入、输出变压器；例如：三柱三相输入、输出变压器。如上所述：对于超导变压器及半导体集成电路工艺制造的变压器也适合。

该变压器的结构合理，体积适宜，单位重量变送功率大，并具有多相输入输出，相间低干扰的特点，另外，还是多用途变压器。因此应用价值极高、有广阔的市场前景。

为对本实用新型的结构、特征、及其功能有进一步了解，兹列举具体实施例，并结合附图简单说明如下：

附图说明图1为本实用新型3相4柱管式磁芯变压器结构示意图。图2为本实用新型6相7柱相互低干扰变压器结构示意图。图3为本实用新型3相4柱相互低干扰变压器结构示意图。图4本实用新型4相6柱相互低干扰变压器用盒式变压器磁芯立体图图5本实用新型3相4柱相互低干扰盒式变压器图6本实用新型3相4柱相互低干扰盒式变压器绕组及磁芯示意图

具体实施方式

如图1、2、3所示，本实用新型所提供的一种多柱多相相互低干扰组合变压器，它包括变压器磁芯1设于变压器绕线架4内的初、次级线圈2、3及接设于线圈两端的限流器5，其中：

该变压器磁芯1是磁柱数不少于N+1的多柱磁芯，且其中可有磁柱不绕有线圈(如图1、图2、图3)所示；本实用新型所提供的变压器的磁芯包括具有中心磁柱的磁芯(如图2.3所示)和不设有中心磁柱的管型或盒型磁芯(如图1、4中所示的磁芯)，管型和盒型磁芯的区别在于：管型两端无端盖，盒型两端有端盖。具有中心磁柱的磁芯和不设有中心磁柱的磁芯的磁柱数的确定公式不同，容后详述。各绕设有初次、级线圈2、3的绕线架4分别按相序套设于相应的不同磁柱上，且各初、次级线圈的绕向均一致。该多磁柱磁芯由一种及一种以上材料组成，但至少含有一种磁性材料；各相初级线圈依序首尾相连，并于连接端引出出线端，各相次级线圈的同名端相接呈星型连接，另一端引出出线端。

在图2所示具体实施例中，该变压器是6相变压器，磁芯1是具有中心磁柱的磁芯：对于具有中心磁柱的磁芯的总磁柱数为N+1，N为相数，因此图2所示具体实施例的总磁柱数为7。其中各磁柱11-16轴心对中心的中心磁柱17呈均衡分布。中心磁柱17的截面积不小于边磁柱面积的(N-1)/3倍(或N/3倍)，各边磁柱的截面积相等，中心柱与边柱的截面形状为圆形、或矩型、或多角形或规则曲线或多边形。由中心磁柱17连接到某边柱的单边磁导体截面积和各相邻边柱间连接的单边磁导体截面积都不小于1/3倍该边柱的截面积。

图1所示变压器是3相变压器，该变压器磁芯1是呈一管状(也可为盒状)；该多个磁柱的数量是2×(N-1)，N为相数：因此其磁柱数为4，(如果N为6，则磁柱数为10)，各磁柱11-14截面积相等，其截面形状为规则曲线或多边形或圆形，且各相邻边柱间连接的单边磁导体截面积不小于单个磁柱截面积的1/2倍。在图1所示具体实施例中，变压器磁芯是由磁柱11，磁柱12，磁柱13，磁柱14组成。其中磁柱14上不绕线圈。A相初级线圈21绕制在磁柱11上，A相初级线圈21的两端头分别连接有限流器5，并与B相初级线圈22的一端和C相初级线圈23的另一端头连接；B相初级线圈22绕制在磁柱12上，B相初级线圈22的两端分别连接有限流器5并与A相初级线圈的另一端头和C相初级线圈23的一端头连接。C相初级线圈23绕制在磁柱13上，C相初级线圈23两端头连接有限流器5，并与B相初级线圈22的另一端头和A相初级线圈21的一端头连接。磁柱11，磁柱12，磁柱13上分别绕制有A相次级线圈31，B相初级线圈32和C相次级线圈33。各相次级线圈尾端相连并引出输出端No，上述线圈都是绕在绕线架4上，通过绕线架4套装在磁柱上的。各线圈绕行方向是完全一致的。具体做法是：先将绕线架4套装在磁柱上，然后再在装在磁柱上的绕线架4上绕入线圈。

上述变压器绕线架4是一具有中心管的圆环形盒42，其外侧设有走线孔，圆环形盒内中心管上设有绕线骨架(图中未示出)，该绕线骨架的端部结合有驱动齿轮41。该变压器绕线架是两半边可扣合的线轴式绕线架，也可以用贴壁固定绕线架。

图5所示3相4柱相互低干扰盒式变压器，18为磁闭和顶盖、19为磁闭和底盖、20为3相4柱相互低干扰盒式变压器的绕组及磁芯。

图6为图5本实用新型3相4柱相互低干扰盒式变压器绕组及磁芯示意图，磁芯1由边磁柱11、12、13等比例、均衡的围绕中心磁柱14组成，中心柱14截面积不小于周边各装有初、次级线圈的单边柱截面积的(N-1)/3倍，且由中心柱连接到某边柱的单边磁导体截面积和各相邻边柱间连接的单边磁导体截面积都不小于1/3倍该边柱的截面积，各边柱的截面积相等；A相初级线圈21、次级线圈31配置在同一磁柱11上，B相初级线圈22、次级线圈32配置在同一磁柱12上，C相初级线圈23、次级线圈33配置在同一磁柱13上，初、次级线圈都绕置在可一分为二带边齿带槽可扣合的绕磁柱转动的线轴式绕线架或贴壁固定线架24上，A、X为A相初级线圈21的头、尾端，a、x为A相次级线圈31的头、尾端；B、Y为B相初级线圈22的头、尾端，b、y为B相次级线圈32的头、尾端；C、Z为C相初级线圈23的头、尾端，c、z为C相次级线圈33的头、尾端；A相初级线圈21与B相初级线圈22与C相初级线圈23呈角接输入(图中未示出)，A相次级线圈31与B相次级线圈32与C相次级线圈33呈星接输出(图中未示出)。

对于2×(N-1)柱N-1个单相输出变压器则各相初、次级线圈的连接方式是：分别绕于各柱的初级线圈：线圈1尾端与线圈2头端相连，线圈2尾端与线圈3头端相连，依次循环线圈N-2尾端与线圈N-1头端相连，并由线圈1头端与线圈N-1尾端引出输入端；对于绕于各柱的次级线圈各尾端相连引出No端，并于各次级线圈头端引出输出端。绕在各柱的初、次级线圈绕向一致，对应的初、次级线圈绕在同一磁柱上。

上述磁芯1可以是一体的，也可以是分体的(如图4所示)，其接合处为平接口或插接口，以方便组装。该多柱磁芯各磁柱当量磁间距是等比例的，各柱轴心对中心呈均衡分布。

该限流器5是接于初级线圈两端，也可接于次级线圈两端，或在接于初级线圈两端的同时，于次级线圈一端也接有与初级相对应的连锁限流器。在变压器正常运行时，初级电压平衡，各相磁通相等，其矢量和为零。对于设置有限流器的变压器，当构成其中几相初级或次级发生故障时，限流器跳开，未发生故障的各相线圈磁通通过其于磁柱形成回路，且磁通不变，因而使其输出电压极少变化，能正常供电。

本实用新型的初、次级线圈也可进一步绕于不同磁柱上，如初级线圈绕于中心磁柱上，而多个次级线圈分别绕在各边磁柱上，则构成多路同步控制变压器。

Claims (10)

1、一种多柱多相相互低干扰组合变压器，它主要由变压器磁芯，初次级线圈组，变压器绕线架，空气开关等部分组成；其特征在于：变压器磁芯是不少于N+1柱且不少于四柱的多柱磁芯组成，多柱磁芯各磁柱当量磁间距是等比例的，各柱轴心对中心呈均衡分布；多磁柱磁芯由一种及一种以上材料组成，但至少含有一种磁性材料，初、次级线圈端头接有限流器；各初级线圈组可顺序串并接，并引出相应的各相的引线端，各次级线圈组要对应于初级串并接状况，各次级线圈组相互连接形成各相引出端。

2、如权利要求1所述一种多柱多相互低干扰组合变压器，特征在于：多柱磁芯中有中心柱的磁芯采用N+大1模式，确定磁柱数目，其中大1柱是单柱及由多束单柱集合成的中心柱；其截面积不小于周边各装有初、次级线圈的单边柱截面积的(N-1)/3倍，且由中心柱连接到某边柱的单边磁导体截面积和各相邻边柱间连接的单边磁导体截面积都不小于1/3倍该边柱的截面积，各边柱的截面积相等；无中心柱的管状、盒状多边柱磁芯采用2×(N-1)模式，确定磁柱数目，各边柱截面积要相等，且各相邻边柱间连接的单边磁导体截面积不少于单个边柱的1/2倍截面积。

3、如权利要求1、2所述一种多柱多相相互低干扰组合变压器，特征在于：多柱磁芯可以是一体磁芯，或是具有插接口或平接口的分体磁芯，但合并后可形成闭合磁路。

4、如权利要求1、2所述一种多柱多相相互低干扰组合变压器，特征在于：N为相数或为线圈组数。

5、如权利要求1所述一种多柱多相相互低干扰组合变压器，特征在于：初、次级线圈可以采用超导线圈、也可以采用常规线圈，或其中之一采用超导线圈。

6、如权利要求1所述一种多柱多相相互低干扰组合变压器，特征在于：特制变压器线架是可一分为二带边齿带槽可扣合的绕磁柱转动的线轴式绕线架或贴壁固定线架。

7、如权利要求6所述一种多柱多相相互低干扰组合变压器，特征在于：特制变压器线架可以是带充放阀有引线端子的密封环盒的储线架，电可以是有连通槽环型的多线轴轴向套合并配以顶底复合压盖有引线端子与充放阀的储线架，或有连通槽多边型、环型储线架。

8、如权利要求1所述一种多柱多相相互低干扰组合变压器，特征在于：初级线圈两端可加限流器，也可不加或有选择的加入限流器，次级线圈一端可加入与初级相对应的连锁限流器或单独加入限流器。

9、如权利要求1、2、4所述一种多柱多相相互低干扰组合变压器特征在于：对于N相有中心柱多柱变压器或N-1相及2×(N-1)相的无中心柱管式、盒式多柱变压器，绕于各相的初、次级线圈连接及输入输出方式：或初级角接输入、次级角接输出；或初级角接输入、次级星接输出；或初级星接输入、次级角接输出；或初级星接输入、次级角接输出；且各初、次级绕组绕向一致，同相初次级绕组绕制在同磁柱上；对于多柱单相输入多个单相输出的变压器而言，对于初级，分别绕于各柱的1线圈尾端与2线圈头端相连，2线圈尾端与3线圈头端相连，依次循环……N-2线圈尾端与N-1线圈头端相连，并由1线圈头端与N-1线圈尾端引出输入端，当是有中心柱磁芯时要求中心柱与某个边柱的单边磁导体的截面积不小于该边柱截面积且中心柱截面积不小于N-1倍或N倍该边柱截面积，则N-1线圈尾端继续与N线圈头端相连，并由1线圈头端N线圈尾端引出输入端，对于次级线圈可以角接或星接或分别输出各单相；对于多柱多单相输入一个单相输出的变压器而言，对于分别绕于各柱初级线圈可以角接或星接或分别输入各单相，各次级线圈：1线圈尾端与2线圈头端相连，2线圈尾端3线圈头端相连，依次循环……N-2线圈尾端与N-1线圈头端相连，并且由1线圈头端和N-1线圈尾端引出输出端，当是有中心柱磁芯时要求中心柱与某个边柱的单边磁导体的截面积不小于该边柱截面积且中心柱截面积不小于N-1倍成N倍该边柱截面积，则N-1线圈尾端继续与N线圈头端相连，并由1线圈头端N线圈尾端引出输出端，且各初、次级绕组绕向一致，对应的初次级线圈绕在同磁柱上。

10、如权利要求1所述一种多柱多相相互低干扰组合变压器，特征在于：作为一般变压器初、次级线圈也可以绕在不同磁柱上。

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