專利名稱：具有平衡線圈的變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種變壓器，尤其涉及一種具有平衡線圈的變壓器。
背景技術(shù)：
在電網(wǎng)中，遠(yuǎn)距離傳輸?shù)碾妷和ǔ７浅８?，例?100KV-220KV，而用戶端需要使用的電壓比較低，例如220V，這就需要在電網(wǎng)中連接各種各樣的降壓變壓器來進(jìn)行各級(jí)電壓的轉(zhuǎn)換操作，以將高壓電轉(zhuǎn)換為用戶能使用的低壓電。而在一些需要升壓的場(chǎng)合例如發(fā)電廠中，需要將低壓電轉(zhuǎn)換為高壓電，因此需要使用升壓變壓器。由于電網(wǎng)中的負(fù)載是動(dòng)態(tài)變化的，作為電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的變壓器可能工作在不平衡運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)于高低壓均為星形連接的變壓器，由于沒有零序阻抗回路，三次及多次波電壓很高，中性點(diǎn)電位也不穩(wěn)定。為此，在此類變壓器中通常會(huì)設(shè)計(jì)有平衡線圈，其使得輸出電壓得到穩(wěn)定，增加了變壓器供電的可靠度。這種類型的變壓器例如在US4020438A中已有公開。其中，各個(gè)線圈以如下方式布局在鐵芯20上，緊挨鐵芯纏繞的是平衡線圈12，緊鄰平衡線圈12纏繞的是低壓線圈14，與低壓線圈相鄰纏繞的是高壓線圈16，位于高壓線圈外面的是調(diào)壓線圈18，即平衡線圈相對(duì)于所纏繞的鐵芯(即沿輻向)而言位于最內(nèi)部。在US4020438A所示的設(shè)計(jì)中，短路力會(huì)成為設(shè)計(jì)平衡線圈的瓶頸。位于最內(nèi)部的平衡線圈在變壓器短路時(shí)阻抗較小，電流大，造成該平衡線圈受到非常大的向內(nèi)壓縮的輻向力，需要通過增加導(dǎo)線硬度及線圈輻向尺寸等方式來滿足抗短路能力。這會(huì)相應(yīng)增加生產(chǎn)難度，增大產(chǎn)品重量和尺寸。同時(shí)平衡線圈易發(fā)生變形損壞，影響其在變壓器中的功能。

實(shí)用新型內(nèi)容因此，本實(shí)用新型的目的在于提供一種能克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的變壓器的缺陷的改進(jìn)的變壓器，其使得抗短路能力提高，同時(shí)也縮小了變壓器的整體重量和尺寸。上述目的是通過這樣一種具有平衡線圈的變壓器來實(shí)現(xiàn)的，其包括具有內(nèi)鐵式結(jié)構(gòu)的鐵芯，所述鐵芯具有至少一個(gè)芯柱，以及同心地包圍所述芯柱的多個(gè)線圈。所述多個(gè)線圈從所述芯柱起沿輻向依次為低壓線圈、高壓線圈和平衡線圈。優(yōu)選地，所述多個(gè)線圈還包括用于調(diào)節(jié)電壓波動(dòng)的調(diào)壓線圈，所述調(diào)壓線圈沿輻向位于所述平衡線圈外側(cè)。優(yōu)選地，所述調(diào)壓線圈與所述高壓線圈電連接或者與所述低壓線圈電連接。優(yōu)選地，所述多個(gè)線圈還包括中壓線圈，所述中壓線圈呈星形連接，且沿輻向位于所述低壓線圈和所述高壓線圈之間。優(yōu)選地，所述變壓器為三相變壓器或單相變壓器組，所述平衡線圈呈三角形連接，所述高壓線圈和所述低壓線圈呈星形連接。優(yōu)選地，所述變壓器為油浸式變壓器。優(yōu)選地，所述鐵芯為三柱式鐵芯或五柱式鐵芯。[0014]優(yōu)選地，所述芯柱的橫截面為方形、圓形、橢圓形或多邊形。優(yōu)選地，所述多個(gè)線圈由銅導(dǎo)線制成。在本實(shí)用新型的變壓器中，各線圈以特定順序布置成使得平衡線圈能位于高壓線圈外側(cè)，或者在具有調(diào)壓線圈的情況下位于高壓線圈和調(diào)壓線圈之間。通過這樣設(shè)置，作用在平衡線圈上的輻向短路力將為拉伸力。另外，各線圈的尺寸可減小，從而使得整個(gè)變壓器的尺寸變小。而對(duì)平衡線圈而言，其承受短路的能力可得到有效提聞。

本實(shí)用新型的上述以及其他優(yōu)點(diǎn)和特征將在結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述后變得更 為清楚，其中圖I為根據(jù)本實(shí)用新型的變壓器的一種實(shí)施例的布局示意圖；圖2為根據(jù)本實(shí)用新型的變壓器的另一實(shí)施例的布局示意圖；圖3為根據(jù)本實(shí)用新型的變壓器的再一實(shí)施例的布局示意圖；圖4為根據(jù)本實(shí)用新型的變壓器的又一實(shí)施例的布局示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖來詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，其中相同的參考標(biāo)號(hào)代表相同的部件。附圖并非按比例繪制，有些部分進(jìn)行了夸大以更加清楚地顯示本實(shí)用新型的構(gòu)造。在下面的實(shí)施例中，將以用于電網(wǎng)中的大型油浸式變壓器為例來描述本實(shí)用新型的變壓器，尤其是該變壓器的線圈布局。但是，這些實(shí)施例僅為示例性的，并非要對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行限制。相反，具有本實(shí)用新型所示鐵芯線圈布局的變壓器也可以是用于其他場(chǎng)合的大型或小型、干式或油浸式變壓器。變壓器中的平衡線圈能起到以下作用為三次諧波提供低阻抗通路；三相負(fù)載不平衡時(shí)，平衡線圈可減弱不平衡電流對(duì)電網(wǎng)的反饋；為電站提供輔助電源；終端工業(yè)用戶可在平衡線圈連接補(bǔ)償及濾波設(shè)備，減少反饋到電網(wǎng)的諧波及無功。以往，沒有人關(guān)注平衡線圈的布置位置對(duì)其所發(fā)揮的作用的影響。本實(shí)用新型的關(guān)鍵在于改變了平衡線圈的位置，獲得了非常有益的效果。因此，下面著重于線圈相對(duì)于鐵芯的布局來對(duì)本實(shí)用新型的變壓器進(jìn)行描述。如圖I所示為本實(shí)用新型的變壓器一部分的剖視示意圖。由于本實(shí)用新型的改進(jìn)之處主要在于其線圈在鐵芯上的纏繞順序，因此只示出了該變壓器的鐵芯的一部分，其中鐵芯的芯柱在圖中以參考標(biāo)號(hào)30表示。在本實(shí)用新型的變壓器中，鐵芯可以是C型鐵芯、雙C型鐵芯或其他型式，可以為三柱式鐵芯或五柱式鐵芯。圖I中僅以示例性方式示出了一個(gè)芯柱30的局部，其他芯柱的結(jié)構(gòu)可以類似或等同。芯柱30由能被磁化的材料制成，且可為，例如方柱、圓柱、橢圓柱、棱柱等，相應(yīng)地，其橫截面為方形、圓形、橢圓形、多邊形等，優(yōu)選為圓柱形。緊鄰該芯柱30繞有低壓線圈1，該低壓線圈I圍繞芯柱30的匝數(shù)由變壓器的設(shè)計(jì)參數(shù)來決定。在低壓線圈I的輻向向外處，與低壓線圈I相鄰地布置有高壓線圈2，高壓線圈2圍繞低壓線圈I因而也圍繞芯柱30同心地纏繞。高壓線圈2的匝數(shù)也由變壓器的設(shè)計(jì)參數(shù)來決定。在高壓線圈3的輻向向外處，與高壓線圈2相鄰地布置有平衡線圈3，平衡線圈3圍繞高壓線圈2，因而也圍繞低壓線圈I和芯柱30同心地纏繞。如圖2所示，根據(jù)需要，可以在平衡線圈3的輻向向外處，繞平衡線圈3因而也繞高壓線圈2、低壓線圈I以及芯柱30同心地纏繞調(diào)壓線圈4。調(diào)壓線圈4在電網(wǎng)中電壓波動(dòng)比較頻繁或波動(dòng)比較大的時(shí)候是非常有用的，有利于保持電壓的穩(wěn)定。在使用調(diào)壓線圈4的情況下，該調(diào)壓線圈4可以與高壓線圈2電連接以對(duì)高壓側(cè)進(jìn)行調(diào)節(jié)，也可以與低壓線圈I電連接以對(duì)低壓側(cè)進(jìn)行調(diào)節(jié)。 低壓線圈I、高壓線圈2、平衡線圈3之間在輻向上可以具有一定的間隙，以便于冷卻以及絕緣。如圖3和圖4所示，根據(jù)需要，本實(shí)用新型的變壓器還可以包括中壓線圈5，所述中壓線圈5呈星形連接，且沿輻向位于低壓線圈I和高壓線圈2之間。該變壓器各線圈之間的接線方式可以與傳統(tǒng)變壓器中的相同。例如在三相變壓器或單相變壓器組中，高壓線圈2和低壓線圈I呈星形連接，平衡線圈3呈三角形連接。在需要時(shí)，平衡線圈3也可以與負(fù)載設(shè)備相連。本實(shí)用新型變壓器的匝數(shù)比可以根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同而設(shè)置。各個(gè)線圈可以由包覆有絕緣材料的銅線纏繞而成。通過上述結(jié)構(gòu)，使得各線圈從芯柱30開始從內(nèi)至外按低壓線圈、高壓線圈、平衡線圈以及可選的調(diào)壓線圈的順序布置，這樣產(chǎn)生的優(yōu)點(diǎn)在于通過將傳統(tǒng)變壓器線圈結(jié)構(gòu)中的平衡線圈沿輻向外移，使得線圈的阻抗變大，抗短路能力也得到加強(qiáng)，而且平衡線圈僅受到輻向上的拉伸力，增加了其工作穩(wěn)定性。另外，因低壓線圈I和高壓線圈2沿輻向內(nèi)移，使得整個(gè)鐵芯線圈組件的結(jié)構(gòu)變小，從而節(jié)約了導(dǎo)線，并且也減小了變壓器的整體尺寸。同時(shí)，電能的損耗也相應(yīng)減小。此外，因變壓器的內(nèi)部空間可以更好地被利用，其節(jié)約了成本。本文中，輻向向外、沿輻向位于外側(cè)、沿輻向外移均是指遠(yuǎn)離芯柱30，反之則為靠近芯柱30。本實(shí)用新型已參考附圖進(jìn)行了描述，但本實(shí)用新型并不限于上述的實(shí)施例，上述實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)特征可以按需要進(jìn)行組合，本實(shí)用新型的最終范圍由所附權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求1.一種具有平衡線圈的變壓器，包括 具有內(nèi)鐵式結(jié)構(gòu)的鐵芯，所述鐵芯具有至少一個(gè)芯柱(30);以及 同心地包圍所述芯柱(30)的多個(gè)線圈， 其特征在于， 所述多個(gè)線圈從所述芯柱(30)起沿輻向依次為低壓線圈(I)、高壓線圈(2)和平衡線圈(3)。
2.如權(quán)利要求I所述的變壓器，其特征在于，所述多個(gè)線圈還包括用于調(diào)節(jié)電壓波動(dòng)的調(diào)壓線圈(4)，所述調(diào)壓線圈(4)沿輻向位于所述平衡線圈(3)外側(cè)。
3.如權(quán)利要求2所述的變壓器，其特征在于，所述調(diào)壓線圈(4)與所述高壓線圈(2)電連接或者與所述低壓線圈(I)電連接。
4.如權(quán)利要求I所述的變壓器，其特征在于，所述多個(gè)線圈還包括中壓線圈(5)，所述中壓線圈(5 )呈星形連接，且沿輻向位于所述低壓線圈(I)和所述高壓線圈(2 )之間。
5.如權(quán)利要求I所述的變壓器，其特征在于，所述變壓器為三相變壓器或單相變壓器組，所述平衡線圈(3 )呈三角形連接，所述高壓線圈(2 )和所述低壓線圈(I)呈星形連接。
6.如權(quán)利要求I所述的變壓器，其特征在于，所述變壓器為油浸式變壓器。
7.如權(quán)利要求I所述的變壓器，其特征在于，所述鐵芯為三柱式鐵芯或五柱式鐵芯。
8.如權(quán)利要求I所述的變壓器，其特征在于，所述芯柱(30)的橫截面為方形、圓形、橢圓形或多邊形。
9.如權(quán)利要求I所述的變壓器，其特征在于，所述多個(gè)線圈由銅導(dǎo)線制成。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種具有平衡線圈的變壓器，包括具有內(nèi)鐵式結(jié)構(gòu)的鐵芯，所述鐵芯具有至少一個(gè)芯柱，以及同心地包圍所述芯柱的多個(gè)線圈。所述多個(gè)線圈從所述芯柱起沿輻向依次為低壓線圈、高壓線圈和平衡線圈。通過上述排布，作用在平衡線圈上的短路輻向力將變?yōu)槔炝Α８邏壕€圈和低壓線圈的尺寸可減小，從而使得整個(gè)變壓器的尺寸變小，而且平衡線圈抗短路的能力可得到有效提高。
文檔編號(hào)H01F27/28GK202796399SQ20122042278
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月23日
發(fā)明者黃苗苗, 李林達(dá), 孫實(shí)源, 張禎, 楊家輝, 王仁 申請(qǐng)人:廣州西門子變壓器有限公司