專利名稱：同心式軸向四分裂牽引變壓器及其實現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種同心式軸向四分裂牽引變壓器及其實現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
普通的單相牽引變壓器如圖3所示。隨著當(dāng)前各種技術(shù)的發(fā)展，特別是變流技術(shù)的發(fā)展。對變壓器又提出許多更高的要求，例如它要求一臺變壓器能給幾個負(fù)載同時供電，并要求各負(fù)載之間不能互相干擾，即使一個負(fù)載發(fā)生故障隔離后，其它負(fù)載還能正常工作。另外有些場合它還要求變壓器有較高的阻抗，以達(dá)到限制短路電流和消諧濾波的作用，并且在要求在高阻抗條件下各負(fù)載繞組之間解耦要好，各繞組之間的阻抗不平衡度要小。而現(xiàn)有的變壓器無法滿足上述要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種同心式軸向四分裂牽引變壓器及其實現(xiàn)方法，該同心式軸向四分裂牽引變壓器及其實現(xiàn)方法結(jié)構(gòu)巧妙，其次邊繞組既能獨(dú)立工作，又能同時工作，變壓器具有體積小、占地面積小、制造成本低的優(yōu)點(diǎn)。發(fā)明的技術(shù)解決方案如下:一種同心式軸向四分裂牽引變壓器，包括鐵芯和繞組，所述的鐵芯為包括至少2個單鐵芯柱；每一個單鐵芯柱設(shè)有4套(即4層)沿單鐵芯柱的軸向排列的繞組，每一套繞組由處于內(nèi)側(cè)的原邊繞組和處于外側(cè)的次邊繞組組成；且4個原邊繞組并聯(lián)。所述的單鐵芯柱為2個，此時的同心式軸向四分裂牽引變壓器為單相式變壓器，每層左右柱線圈串聯(lián)或并聯(lián)形成一個單獨(dú)的原次邊繞組，沿軸向共形成4對原次邊繞組。所述的單鐵芯柱為3個，此時的同心式軸向四分裂牽引變壓器為三相式變壓器，每層三柱線圈形成A B C三相，沿軸向共形成4對原次邊繞組。一種同心式軸向四分裂牽引變壓器的實現(xiàn)方法，采用包括至少2個單鐵芯柱的鐵芯；每一個單鐵芯柱設(shè)有處于內(nèi)側(cè)的4個原邊繞組和處于外側(cè)的4個次邊繞組；且4個原邊繞組并聯(lián)；4個次邊繞組采用獨(dú)立工作模式或同時工作模式。所述的單鐵芯柱為2個，此時的同心式軸向四分裂牽引變壓器為單相式變壓器，每層左右柱線圈串聯(lián)或并聯(lián)形成一個單獨(dú)的原次邊繞組，沿軸向共形成4對原次邊繞組。所述的單鐵芯柱為3個，此時的同心式軸向四分裂牽引變壓器為三相式變壓器，每層三柱線圈形成A B C三相，沿軸向共形成4對原次邊繞組。所述的原邊繞組為高壓繞組或低壓繞組。分裂式變壓器是多繞組變壓器中的一種特殊形式，與普通多繞組變壓器不同點(diǎn)在于:它的次邊繞組分裂成幾個支路，這幾個支路沒有電氣上的聯(lián)系，而僅有較弱的磁耦合。該分裂變壓器具有以下特點(diǎn):1、由于采用全分裂結(jié)構(gòu)即四個原邊繞組分別對應(yīng)四個次邊繞組，四個次邊繞組之間的阻抗很大，所以互相之間的影響也比較小，次邊繞組解耦較好，如果其中一個次邊繞組的負(fù)載發(fā)生故障隔離后，其他繞組還能繼續(xù)運(yùn)行；2、限制短路電流和消諧濾波作用顯著；3、相對于四個單獨(dú)變壓器或二個雙分裂變壓器具有體積小、占地面積小、制造成本低的優(yōu)點(diǎn)。分裂式變壓器正在電力工業(yè)中被廣泛采用，隨著一些其它工業(yè)的興起，如變流器技術(shù)、光伏技術(shù)等，分裂式變壓器應(yīng)用范圍越來越廣，同時對分裂式變壓器低壓繞組數(shù)量需求也越來越多，受變壓器設(shè)計的局限性，國內(nèi)分裂式變壓器以雙分裂變壓器為主。有益效果:本發(fā)明的同心式軸向四分裂牽引變壓器及其實現(xiàn)方法，采用全分裂結(jié)構(gòu)形式(即變壓器四個原邊繞組分別對應(yīng)一次邊繞組)，三相同心式軸向四分裂牽引變壓器共有12個原邊繞組和12個次邊繞組，所有原次邊繞組沿軸向分裂排列。該變壓器具有以下特點(diǎn):1、由于四個繞組采用全分裂結(jié)構(gòu)，所以各次邊繞組相互之間的影響比較小，解耦較好，每個次邊繞組既能獨(dú)立工作，又能同時工作；它具有次邊繞組解耦好，能獨(dú)立運(yùn)行不受其它繞組影響。由于四個次邊繞組之間的分裂阻抗很大，相互之間沒有電氣上的聯(lián)系，僅有弱磁耦合，所以它們之間解耦較好，相互的影響也比較小，每個繞組既能獨(dú)立工作又能同時工作。如果其中一個次邊繞組負(fù)載發(fā)生故障，另外的繞組還能繼續(xù)運(yùn)行，這是普通變壓器無法做到的。2、該種變壓器適合做成高阻抗變壓器，對限制短路電流和消諧濾波作用顯著；由于該變壓器容易實現(xiàn)高阻抗，軸向分布了四個繞組，為了降低變壓器的整體高度，通常把線圈做成扁平式，很容易增大了線圈的幅寬度，即增大了線圈的漏磁面積，提高了線圈的阻抗，具有很高阻抗也是牽引變壓器的特點(diǎn)之一，因為變壓器阻抗高對限制短路電流和消諧濾波的作用顯著，大增加了牽引變壓器的抗短路電流的能力和消諧濾波的能力。3、相對于四個單獨(dú)變壓器或二個雙分裂變壓器具有體積小、占地面積小、制造成本低的優(yōu)點(diǎn)。在實際應(yīng)用中如果需要多個繞組供給多個負(fù)載時，用多臺普通變壓器的方法成本比較高，占地面積也要大，采用同心式軸向四分裂變壓器就可以替代四臺普通變壓器工作，節(jié)省建設(shè)投資與占地面積有著一定的實際經(jīng)濟(jì)意義。特別是在工作場地較為緊張的場合應(yīng)用會有很大的經(jīng)濟(jì)意義。目前國內(nèi)雙分裂變壓器比較多，四分裂變壓器在設(shè)計上無先例參考，現(xiàn)變壓器理論研究也未涉及到四分裂變壓器。同心式軸向四分裂變壓器不同于軸向雙分裂變壓器，雙分裂變壓器因為軸向只分布了二個繞組，這二個繞組的阻抗總能保持一致，但同心式軸向四分裂變壓器的軸向四對原次繞組之間復(fù)雜的磁場分布無法保證完全對稱分裂，每個次邊繞組與原邊繞組以及它們相互之間的耦合程度也不同，所以四對繞組同時工作時阻抗就會有較大的差異。通過調(diào)整軸向四分裂中的四個繞組的不同的幅向?qū)挾?、線圈不同的高度，特別是調(diào)整軸向四個繞組的位置等，以保證四對繞組阻抗基本一致，使?fàn)恳儔浩髟谟行┬枰杩固匦砸恢碌奶厥鈭龊弦材苁褂谩?br>

圖1是三相同心式軸向四分裂牽引變壓器(剖面圖)；圖2是單相同心式軸向四分裂牽引變壓器(剖面圖)；圖3是單相普通變壓器(剖面圖)；標(biāo)號說明:1:第一次邊繞組，2:第一原邊繞組，3:第二次邊繞組，4:第二原邊繞組，5:第三次邊繞組，6:第三原邊繞組，7:第四次邊繞組，8:第四原邊繞組，9:鐵芯，10-單鐵芯柱。
具體實施例方式以下將結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明:實施例1:如圖1-2所示，一種同心式軸向四分裂牽引變壓器，包括鐵芯和繞組，所述的鐵芯為包括至少2個單鐵芯柱；每一個單鐵芯柱設(shè)有4套(即4層)沿單鐵芯柱的軸向排列的繞組，每一套繞組由處于內(nèi)側(cè)的原邊繞組和處于外側(cè)的次邊繞組組成；且4個原邊繞組并聯(lián)。所述的單鐵芯柱為2個，此時的同心式軸向四分裂牽引變壓器為單相式變壓器，每層左右柱線圈串聯(lián)或并聯(lián)形成一個單獨(dú)的原次邊繞組，沿軸向共形成4對原次邊繞組。所述的單鐵芯柱為3個，此時的同心式軸向四分裂牽引變壓器為三相式變壓器，每層三柱線圈形成A B C三相，沿軸向共形成4對原次邊繞組。一種同心式軸向四分裂牽引變壓器的實現(xiàn)方法，采用包括至少2個單鐵芯柱的鐵芯；每一個單鐵芯柱設(shè)有處于內(nèi)側(cè)的4個原邊繞組和處于外側(cè)的4個次邊繞組；且4個原邊繞組并聯(lián)；4個次邊繞組采用獨(dú)立工作模式或同時工作模式。所述的單鐵芯柱為2個，此時的同心式軸向四分裂牽引變壓器為單相式變壓器，每層左右柱線圈串聯(lián)或并聯(lián)形成一個單獨(dú)的原次邊繞組，沿軸向共形成4對原次邊繞組。所述的單鐵芯柱為3個，此時的同心式軸向四分裂牽引變壓器為三相式變壓器，每層三柱線圈形成A B C三相，沿軸向共形成4對原次邊繞組。所述的原邊繞組為高壓繞組或低壓繞組。同心式軸向四分裂牽引變壓器與普通變壓器相比線圈的排列方式完全不同(圖1圖2與圖3相對比)，因而在設(shè)計上也完全不同于普通變壓器，也因于此種結(jié)構(gòu)形式使得同心式軸向四分裂牽引變壓器具有各繞組之間的解耦能力，大阻抗能力和抗短路能力。三相或單相變壓器單柱繞組如圖示1-2排列在鐵芯9上，形成同心式軸向四分裂變壓器結(jié)構(gòu)形式。某一種針對地鐵設(shè)計的同心式軸向四分裂牽引變壓器進(jìn)一步說明此變壓器的參數(shù)如下:容量:3000KVA原邊額定電壓:10000V原邊額定電流:173.21A次邊額定電壓:4X950V次邊額定電流:4X 456A
阻抗38%
權(quán)利要求
1.一種同心式軸向四分裂牽引變壓器，包括鐵芯和繞組，其特征在于，所述的鐵芯為包括至少2個單鐵芯柱；每一個單鐵芯柱設(shè)有4套沿單鐵芯柱的軸向排列的繞組，每一套繞組由處于內(nèi)側(cè)的原邊繞組和處于外側(cè)的次邊繞組組成；且4個原邊繞組并聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同心式軸向四分裂牽引變壓器，其特征在于，所述的單鐵芯柱為2個，此時的同心式軸向四分裂牽引變壓器為單相式變壓器，每層左右柱線圈串聯(lián)或并聯(lián)形成一個單獨(dú)的原次邊繞組，沿軸向共形成4對原次邊繞組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同心式軸向四分裂牽引變壓器，其特征在于，所述的單鐵芯柱為3個，此時的同心式軸向四分裂牽引變壓器為三相式變壓器，每層三柱線圈形成A B C三相，沿軸向共形成4對原次邊繞組。
4.一種同心式軸向四分裂牽引變壓器的實現(xiàn)方法，其特征在于，采用包括至少2個單鐵芯柱的鐵芯；每一個單鐵芯柱設(shè)有處于內(nèi)側(cè)的4個原邊繞組和處于外側(cè)的4個次邊繞組；且4個原邊繞組并聯(lián)；4個次邊繞組采用獨(dú)立工作模式或同時工作模式。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的同心式軸向四分裂牽引變壓器的實現(xiàn)方法，其特征在于，所述的單鐵芯柱為2個，此時的同心式軸向四分裂牽引變壓器為單相式變壓器，每層左右柱線圈串聯(lián)或并聯(lián)形成一個單獨(dú)的原次邊繞組，沿軸向共形成4對原次邊繞組。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的同心式軸向四分裂牽引變壓器的實現(xiàn)方法，其特征在于，所述的單鐵芯柱為3個，此時的同心式軸向四分裂牽引變壓器為三相式變壓器，每層三柱線圈形成A B C三相，沿軸向共形成4對原次邊繞組。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種同心式軸向四分裂牽引變壓器及其實現(xiàn)方法，采用全分裂結(jié)構(gòu)形式(即變壓器四個原邊繞組分別對應(yīng)一次邊繞組)，三相同心式軸向四分裂牽引變壓器共有12個原邊繞組和12個次邊繞組，所有原次邊繞組沿軸向排列。該變壓器具有以下特點(diǎn)1、由于四個繞組采用全分裂結(jié)構(gòu)，所以各次邊繞組相互之間的影響比較小，解耦較好，每個次邊繞組既能獨(dú)立工作，又能同時工作；2、該種變壓器適合做成高阻抗變壓器，對限制短路電流和消諧濾波作用顯著；3、相對于四個單獨(dú)變壓器或二個雙分裂變壓器具有體積小、占地面積小、制造成本低的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H01F27/24GK103151153SQ20131011580
公開日2013年6月12日 申請日期2013年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月3日
發(fā)明者錢旭, 李霞 申請人:株洲市科達(dá)電機(jī)技術(shù)有限公司