TW201409501A - 擁有具有具多角形設置的腿的變壓器鐵芯的變壓器的電流供應裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明涉及一種供電裝置，其具有第一變壓器(T1)；所述第一變壓器具有變壓器鐵心(K)；其中所述變壓器鐵心(K)具有支腳(K1)和連接所述支腳的磁軛(K2)；其中所述支腳(K1)和磁軛(K2)設置成柱體的幾何形狀並且所述柱體具有作為基面的第一多邊形和作為與所述基面對置的面的第二多邊形；其中所述磁軛(K2)沿著所述第一多邊形的邊以及沿著所述第二多邊形的邊設置並且所述支腿(K1)沿著所述柱體的側表面的邊設置；並且具有設置在所述變壓器(T1)的支腿(K1)上的初級繞組和次級繞組(T1.1，T1.2，T1.3)，其特徵在於，所述次級繞組(T1.1，T1.2，T1.3)具有至少三個端子(A)，其中為一個中性導體端子和兩個外部導體端子，所述次級繞組的全部外部導體端子各與第一導電支承體(L)機械且電連接，所述第一導電支承體具有外端部，並且第一支承體(L)的外端部位於所述柱體之外。

Description

擁有具有具多角形設置的腿的變壓器鐵芯的變壓器的電流供應裝置
本發明涉及一種供電裝置，其具有第一變壓器-所述第一變壓器具有變壓器鐵心，-其中變壓器鐵心具有支腳和連接所述支腳的磁軛，-其中支腳和磁軛設置成柱體的幾何形狀並且柱體具有作為基面的第一多邊形和作為蓋面的第二多邊形，-其中磁軛沿著第一多邊形的邊以及沿著第二多邊形的邊設置並且支腿沿著柱體的側表面的邊設置，-並且具有設置在變壓器的支腿上的初級繞組和次級繞組。
具有這種變壓器的供電裝置例如在文獻WO 00/25327 A1中公開。第一多邊形和第二多邊形是等腰三角形。
需要注意的是，術語“柱體”在本申請中不限於通常僅與術語“柱體”關聯的正圓柱體。根據適用於本申請的普遍定義(參見維基百科www.wikipedia.de)，柱體由兩個平行的平坦面(基面和蓋面)和由平行直線形成的側表面或者柱面所限制。這就是說，柱體通過沿著不位於所述平面中的直線移動平坦面或者曲線形成。如果直線垂直於基面和蓋面，那麼根據適用於本申請的普遍定義涉及正柱體。
在所述文獻中描述的變壓器適合於且構建用於將電能從初級三相交流系統中傳遞到次級三相交流系統中，反之亦然。變壓器具有緊湊的結構形式，這尤其對於與低位置需求相關的應用而言是有利的。
此外，從本申請人(即AEG Power Solutions B.V.)的不同的公開專利申請中公開了供電裝置，其尤其適合於且構建用於對多晶矽反應器供電，多晶矽反應器被驅動以根據西門子法將矽從三氯矽烷氣相沉積(CVD)到矽棒上。在那裡描述的供電裝置在次級側、即在反應器側至少暫時地提供1000A至5000A的、尤其3000A的高電流，所述電流流過矽棒以便加熱所述矽棒。
高電流需要反應器之間的電連接部具有500mm2至3000 mm2的、尤其1500 mm2的橫截面。電連接部通常由銅製成，這恰好在銅漲價且短缺時會構成問題。
在目前已知的供電裝置中(就此而言為現有技術)，將功率調整器設置在開關櫃中，開關櫃以相鄰於供電裝置的變壓器安放成一排或者兩排。該佈置會導致在變壓器的次級側上的長線路路線。
用於製造多晶矽的供電裝置的設計人員對於將線路實施得盡可能短以便能夠節約材料感興趣。
因此，過去已經出現將供電裝置設置在多晶矽反應器之下以便縮短線路路線的想法。通過該措施，已經能夠降低供電裝置的位置需求和對於一個或多個裝置的部件與反應器之間的連接的材料需求。儘管如此，進一步地優化是有意義的。為此的方案是使用上面描述的具有變壓器的供電裝置，所述變壓器具有柱形的變壓器鐵心。
現在，根據在開始所描述的具有帶有柱形變壓器鐵心的變壓器的供電裝置，本領域技術人員為了開發和構造用於多晶矽反應器的供電裝置而提出下述任務：改進開頭所描述的供電裝置，使得其能夠最佳地用於對多晶矽反應器供電。
該任務根據本發明通過如下方式來解決：-次級繞組具有至少三個端子，其中為一個中性導體端子和兩個外部導體端子，-次級繞組的全部外部導體端子各與一第一導電支承體機械且電連接，所述第一導電支承體具有外端部，並且-第一支承體的外端部位於柱體之外並且由此位於第一變壓器之外。
優選地，次級繞組的端子也位於柱體之外。
變壓器的緊湊的、節約位置的實施方案的已知的優點通過本發明與將供電裝置的外部造型最佳地匹配於多晶矽反應器的外部造型結合。附加地，能夠節約材料，更確切地說能夠通過將變壓器的二次佈線直接地設置在變壓器的外側上來節約材料。次級繞組的端子之間的路線能夠由此被縮短。如果例如多晶矽反應器的負載設置在供電裝置之上，那麼也能夠相對于目前的現有技術縮短變壓器的二次佈線與負載之間的路線。第一支承體從變壓器中側向地引出。因此，次級繞組的端子可從外部良好地到達。
第一支承體優選在如下部位處從變壓器中引出，在所述 部位處次級繞組突出於由變壓器鐵心所描述的柱體，其中支承體與所述次級繞組的端子連接。與在已知的三角形變壓器中不同的是，全部次級繞組的端子並不在變壓器的唯一一側上被引出。更確切地說，在變壓器的全部側上存在第一支承體。
對於用於三相交流系統的根據本發明的供電裝置已經證實，具有作為基面或者蓋面的等腰三角形的柱體尤其適合預給定變壓器鐵心的以及繞組的磁軛和支腿的位置。這種變壓器在本申請中也稱作為三角形變壓器。
第一支承體可以具有500mm2至3000 mm2的橫截面、尤其1500 mm2的橫截面。
根據本發明，在第一支承體上、尤其在第一支承體的外端部上可以固定有電路支承體。第一支承體能夠完全地或者部分地承載電路支承體。但是也可能的是，第一支承體不經受由電路支承體引起的機械負荷。變壓器能夠具有一個或多個保持裝置，在所述一個或多個保持裝置上設置有變壓器鐵心，並且所述所述一個或多個保持裝置此外完全地或者部分地直接或者間接承載電路支承體。一個或多個保持裝置能夠包括框架，在所述框架上安置有變壓器並且所述框架有利地也保持和/或支撐電路支承體。
供電裝置能夠具有功率調整器。每個功率調整器的輸入端在中間連接第一支承體中的一個的情況下可與次級繞組中的一個的外部導體端子電連接。此外，功率調整器中的一個、功率調整器中的多個或者全部功率調整器可設置在電路支承體上。
功率調整器的輸出端彼此電連接在一個點中，所述功率調整器的輸入端與次級繞組中的一個的外部導體端子連接。所述功率調整器優選設置在一個電路支承體上或者設置在兩個相鄰的電路支承體上。
供電裝置可以具有控制裝置。所述控制裝置適合於並且構建用於以電壓跟隨控制驅動功率調整器。
電路支承體具有至少一個基本上平坦的面。優選地，電路支承體為板。電路支承體優選完全地或者部分由電絕緣體制成。
根據本發明，每個電路支承體用平坦的面平行於變壓器的兩個支腿且平行於變壓器的兩個磁軛地設置。
可能的是，在電路支承體中的一個的平坦的面與平行于其的支腿和磁軛之間設置有至少一個另外的支腿。
同樣可能的是，在電路支承體中的一個的平坦的面與平行于其的支腿和磁軛之間不設置另外的支腿。
設置在電路支承體中的一個上的全部功率調整器的輸入端可以與次級繞組中的一個的外部導體端子連接。因此，每個次級繞組可以與電路支承體相關聯，在所述電路支承體上設置有與次級繞組的外部導體端子連接的功率調整器。
同樣可能的是，每個次級繞組與兩個電路支承體相關聯並且與次級繞組的外部導體端子連接的功率調整器設置在兩個電路支承體中的一個上。所述電路支承體僅僅能夠承載與次級繞組的端子連接的功率調整器。
設置在電路支承體中的一個上的功率調整器的第一部件的輸入端可以與次級繞組中的第一個的外部導體端子連接，並且設置在電路支承體中的一個上的功率調整器的第二部件的輸入端與次級繞組中的第二個的外部導體端子連接。
第一變壓器的初級繞組的端子有利地被引導到第一變壓器的內部空間中，所述內部空間以不通過第一變壓器的變壓器鐵心和繞組填充的方式來設置。因此，次級側的端子和初級側的端子的簡單的分離是可行的。
可能的是，另外的變壓器的繞組設置在第一變壓器的變壓器鐵心上。因此，第一變壓器和另外的變壓器的繞組能夠設置在變壓器鐵心的支腿上的彼此疊置或者彼此並排的區域中。在另外的變壓器的次級繞組的外部導體端子上能夠連接有另外的導電支承體，所述另外的導電支承體完全或者部分地保持和/或承載第一電路支承體和/或另外的電路支承體，在所述電路支承體上設置有功率調整器。
供電裝置可以具有至少一個另外的變壓器，所述另外的變壓器與第一變壓器同樣地構成，並且在另外的變壓器的次級繞組的外部導體埠上連接有另外的導電支承體，所述另外的導電支承體完全或部分保持和/或承載第一電路支承體和/或另外的電路支承體，在所述電路支承體上設置有功率調整器。
如果供電裝置具有多個變壓器，則所述變壓器能夠彼此疊置地設置。變壓器的支腿可以以平齊的方式設置。
在第一變壓器的或一個或多個另外的變壓器的繞組之 間存在自由空間，所述自由空間適合於且構建用於將電線路穿引經過一個或多個變壓器。例如可以引導第二供電裝置的線路穿過所述自由空間，所述第二供電裝置適合於且構建用於以中壓為矽反應器供電。
初級繞組的端子也能夠伸入到所述自由空間中，所述端子的連接線路能夠被引導穿過自由空間。
A‧‧‧端子
A1‧‧‧支承體L的導體L和端子A
T1‧‧‧變壓器
T2‧‧‧變壓器
T1.1~T2.3‧‧‧初級繞組或次級繞組
K‧‧‧鐵心
K1‧‧‧支腿
K2‧‧‧磁軛
S1.1~S3.1‧‧‧電路支承體
S3.2‧‧‧電路支承體
根據附圖詳細地描述本發明的實施例。以示意圖示出圖1示出根據本發明的供電裝置的鳥瞰圖，圖2示出供電裝置的俯視圖，圖2a示出圖2中的細節的放大圖，以及圖3示出供電裝置的正視圖。
根據本發明的供電裝置具有兩個變壓器T1、T2。變壓器T1、T2具有初級繞組和次級繞組T1.1至T2.3，所述初級繞組和次級繞組設置在共同的變壓器鐵心K上。變壓器鐵心K具有支腿K1和磁軛K2，所述支腿和磁軛設置成具有作為基面和作為蓋面的三角形的正柱體的幾何形狀。磁軛K2沿著基面和蓋面的邊設置。支腳K1沿著柱體的側表面的邊設置。
變壓器T1、T2為三相交流變壓器，其分別具有三個初級繞組和三個次級繞組。
在支腿K1上總共設置有四個繞組，即第一變壓器T1的一個初級繞組、第一變壓器T1的一個次級繞組、第二變壓器T2的一個初級繞組和第二變壓器T2的一個次級繞組。
第一變壓器T1的初級繞組和次級繞組設置在第一區域中，而第二變壓器的初級和次級繞組設置在第二區域中。
第一區域和第二區域彼此疊置地設置。
變壓器T1、T2的次級繞組T1.1至T2.3由銅薄膜纏繞，使得薄膜的小厚度且大寬度的次級繞組能夠具有1500mm2的橫截面。
變壓器T1、T2的次級繞組T1.1至T2.3具有多個端子A，即一個零導體端子和多個外部導體端子。外部導體端子中的一個和零導體端子優選地設置在每個次級繞組T1.1至T2.3的端部上。其餘外部導體端子分別為次級繞組的中間抽頭。
端子A、即次級繞組T1.1至T2.3的零導體端子和外部導體端子與由抗彎曲的金屬(優選銅)製成的電導體L連接。抗彎曲的導體L具有同樣1500mm2的橫截面。抗彎曲的導體L側向地突出於變壓器並且用作支承體，該支承體部分保持沿著變壓器鐵心的支腿設置的板形的電路支承體S1.1至S3.1。下面也稱作為支承體L的導體L和端子A在附圖中用A1表示。在附圖中示出一些端子A，所述端子不與導體L連接，但是能夠與另外的導體L連接。
在電路支承體S1.1至S3.1上安裝有功率調整器，所述功率調整器用該功率調整器的第一端子各經由支承體L中的一個與次級繞組的外部導體端子連接。功率調整器的第二端子(即輸出端側的端子)經由導體彼此相互連接在與根據本發明的供電裝置的輸出端端子連接的點中。
除了功率調整器之外，在電路支承體S1.1至S3.1上設 置有另外的器件和部件。所述器件和部件能夠用於控制功率調整器、產生功率調整器的整流閥(例如半導體閘流管、IGBT或者其他可控開關等)的點燃脈衝。設置在電路支承體上的器件和部件在附圖中沒有或者僅部分地示出。
連接在次級繞組T1.1至T2.3下游的功率調整器設置在與所述次級繞組相鄰的兩個電路支承體上，使得次級繞組的全部外部導體端子與具有連接在下游的功率調整器的短支承體連接。
承載功率調整器的電路支承體S1.1至S3.1設置在以50°至70°的、優選60°相交的平面中，其中所述功率調整器與次級繞組T1.1至T2.3的外部導體端子連接，例如關於次級繞組T1.2的電路支承體S2.1和S2.2。兩個電路支承體S1.1至S3.1分別設置在一個平面中，例如S1.2和S2.1，其中，功率調整器設置在電路支承體S1.1至S3.1上，所述電路支承體設置在一個平面中，所述功率調整器與第一區域或第二區域的不同的次級繞組T1.1至T2.3連接。
與彼此疊置的區域的次級繞組T1.1至T2.3連接的功率調整器能夠共同地設置在電路支承體S1.1至S3.1上。因此，例如電路支承體S2.1承載與次級繞組T1.2的端子連接的功率調整器和與次級繞組T2.2的端子連接的功率調整器。
每兩個電路支承體S1.1至S3.1以平行于兩個支腿K1和與所述支腿K1連接的兩個磁軛K2的方式位於由變壓器鐵心K所張的柱體的每個側上並且與所述支腿K1和磁軛K2相鄰，使得沒有其他支腿K1和其他磁軛K2設置在其之間。
A1‧‧‧支承體L的導體L和端子A
T1.1~T2.3‧‧‧初級繞組或次級繞組
K‧‧‧鐵心
K2‧‧‧磁軛
S1.1~S3.1‧‧‧電路支承體
S3.2‧‧‧電路支承體

Claims (14)

  1. 一種供電裝置，其具有第一變壓器(T1)-所述第一變壓器具有變壓器鐵心(K)，-其中所述變壓器鐵心(K)具有支腳(K1)和連接所述支腳的磁軛(K2)，-其中所述支腳(K1)和磁軛(K2)設置成柱體的幾何形狀並且所述柱體具有作為基面的第一多邊形和作為與所述基面對置的面的第二多邊形，-其中所述磁軛(K2)沿著所述第一多邊形的邊以及沿著所述第二多邊形的邊設置並且所述支腿(K1)沿著所述柱體的側表面的邊設置，-並且具有設置在所述變壓器(T1)的支腿(K1)上的初級繞組和次級繞組(T1.1，T1.2，T1.3)，其特徵在於，所述次級繞組(T1.1，T1.2，T1.3)具有至少三個端子(A)，其中為一個中性導體端子和兩個外部導體端子，所述次級繞組(T1.1，T1.2，T1.3)的全部外部導體端子各與第一導電支承體(L)機械且電連接，所述第一導電支承體具有外端部，並且第一支承體(L)的外端部位於所述柱體之外。
  2. 依申請專利範圍第2項所述的供電裝置，其特徵在於，在所述第一支承體(L)上、尤其在所述第一支承體(L)的外端部上固定有電路支承體(S1.1至S3.2)。
  3. 依申請專利範圍第2項所述的供電裝置，其特徵在於，所述第一支承體(L)承載所述電路支承體(S1.1至S3.2)。
  4. 依申請專利範圍第2或3項所述的供電裝置，其特徵在於，所述供電裝置具有功率調整器，其中每個功率調整器的輸入端在中間連 接所述第一支承體(L)中的一個的情況下與所述次級繞組中的一個的外部導體端子電連接並且設置在所述電路支承體(S1.1至S3.2)中的一個上。
  5. 依申請專利範圍第4項所述的供電裝置，其特徵在於，所述功率調整器的輸出端彼此電連接在一個點中，所述功率調整器的輸入端與所述次級繞組(T1.1，T1.2，T1.3)中的一個的外部導體端子連接。
  6. 依申請專利範圍第5項所述的供電裝置，其特徵在於，所述供電裝置具有適合於並且構建用於以電壓跟隨控制驅動所述功率調整器的控制裝置。
  7. 依申請專利範圍第3至6項之一所述的供電裝置，其特徵在於，所述電路支承體(S1.1至S3.2)具有至少一個基本上平坦的面。
  8. 依申請專利範圍第7項所述的供電裝置，其特徵在於，每個電路支承體(S1.1至S3.2)用所述平坦的面平行於所述變壓器(K)的至少兩個支腿(K1)且平行於所述變壓器(K)的兩個磁軛(K2)固定在所述第一支承體(L)上。
  9. 依申請專利範圍第8項所述的供電裝置，其特徵在於，在所述電路支承體(S1.1至S3.2)的所述平坦的面與平行於其的所述磁軛(K2)之間設置有至少一個另外的支腿(K1)。
  10. 依申請專利範圍第8項所述的供電裝置，其特徵在於，在所述電路支承體(S1.1至S3.2)的所述平坦的面與平行於其的所述磁軛(K2)之間不設置有另外的支腿(K1)。
  11. 依申請專利範圍第3至10項之一所述的供電裝置，其特徵在於，設置在所述電路支承體(S1.1至S3.2)上的全部功率調整器的輸入端與所述次級繞組中的一個的外部導體端子連接。
  12. 依申請專利範圍第3至10項之一所述的供電裝置，其特徵在 於，設置在所述電路支承體(S1.1至S3.2)中的一個上的功率調整器的第一部件的輸入端與所述次級繞組(T1.1，T1.2，T1.3)中的第一個的外部導體端子連接，設置在所述電路支承體(S1.1至S3.2)中的一個上的功率調整器的第二部件的輸入端與所述次級繞組(T1.1，T1.2，T1.3)中的第二個的外部導體端子連接。
  13. 依申請專利範圍第1至12項之一所述的供電裝置，其特徵在於，所述供電裝置具有至少一個另外的變壓器(T2)，所述另外的變壓器與所述第一變壓器(T1)同樣地構成，並且在所述另外的變壓器的次級繞組的外部導體端子上連接有另外的導電支承體(L)，所述另外的導電支承體保持所述電路支承體(S1.1至S3.2)和/或另外的電路支承體，在所述另外的電路支承體上設置有功率調整器。
  14. 依申請專利範圍第1至13項之一所述的供電裝置，其特徵在於，在所述第一變壓器(T1)的或所述或所述另外的變壓器的繞組之間存在自由空間，所述自由空間適合於且構建用於將電線路穿引經過一個或多個所述變壓器。
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