一種隔離式三相變單相的變壓器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種隔離式三相變單相的變壓器，包括初級組件和次級組件。初級組件包括初級環(huán)形鐵芯和初級三相對稱繞組，初級環(huán)形鐵芯內(nèi)側(cè)沿軸向開槽，槽內(nèi)嵌放初級三相對稱繞組，初級三相對稱繞組連接三相交流電源，初級組件內(nèi)部形成初級空腔；次級組件包括次級鐵芯和纏繞在次級鐵芯上的次級繞組；次級組件位于初級空腔內(nèi)，三相交流電源每相均衡的向初級三相對稱繞組供電，并在初級空腔內(nèi)形成旋轉(zhuǎn)磁場，利用旋轉(zhuǎn)磁場為媒介，均恒吸收并匯集電源三相能量，然后全部感應(yīng)給次級繞組。并且在變壓過程中實(shí)現(xiàn)了初級組件和次級組件之間的電隔離。隔離式三相變單相具有變相、變壓、變頻功能，使其具有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說明】
一種隔離式三相變單相的變壓器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電力變壓器領(lǐng)域，尤其是一種隔離式三相變單相的變壓器。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有技術(shù)中的三相變單相變壓器有如下兩類：
[0003] (一)交-直-交逆變類
[0004] 工作流程是，先將三相交流電整流變成直流電，再將直流電逆變成單相交流電。這 種變換有如下缺點(diǎn)：①環(huán)節(jié)多、成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜;②效率不高;③輸出波形不是完全正弦， 有高次諧波;④故障率高。
[0005] (二)直接變換類，有如下幾種：
[0006] (1)普通三相變壓器變壓，輸出側(cè)某一相首尾調(diào)換，相位移180°，然后三相串聯(lián)實(shí) 施單相供電；
[0007] (2)VI聯(lián)接變壓器；
[0008] (3)普通三相變壓器變壓，輸出側(cè)L-C移相裝置配合單相負(fù)載連接變壓器輸出端， 實(shí)施單相用電；
[0009] (4)T接變壓器(Scott接法變壓器）。
[0010] 前三種，存在輸入端三相電流不均衡，輸出端波形畸變，變換效率低，不適應(yīng)負(fù)載 變動等缺陷。T接變壓器較前三種有較大改善，但該變壓器輸入最大一相電流是另外其中一 相電流的2倍。現(xiàn)有技術(shù)中的三相變單相變壓器，都沒有真正解決三相電流嚴(yán)重不平衡的問 題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種隔離式三相變單相的變壓器。本發(fā) 明采用如下技術(shù)方案：
[0012] 一種隔離式三相變單相的變壓器，包括初級組件和次級組件，初級組件連接三相 交流電源，次級組件連接負(fù)載，所述初級組件包括初級環(huán)形鐵芯和初級三相對稱繞組，初級 環(huán)形鐵芯內(nèi)側(cè)沿軸向開槽，槽內(nèi)嵌放初級三相對稱繞組，初級三相對稱繞組連接三相交流 電源，初級組件內(nèi)部形成初級空腔；
[0013] 所述次級組件包括次級鐵芯和纏繞在次級鐵芯上的次級繞組；
[0014] 所述次級組件位于初級空腔內(nèi)，三相交流電源的每相均衡向初級組件供電，并在 初級空腔內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，旋轉(zhuǎn)磁場感應(yīng)次級繞組產(chǎn)生單相交流電，并向負(fù)載輸出單相交 流電。
[0015] 進(jìn)一步地，所述次級鐵芯位于初級空腔內(nèi)，并且次級鐵芯與初級環(huán)形鐵芯之間留 有間隙，間隙內(nèi)均勻填充非磁性粘接材料，非磁性粘接材料將次級鐵芯和初級環(huán)形鐵芯相 對固定。
[0016] 進(jìn)一步地，所述初級三相對稱繞組間隔120°均勻嵌放在初級環(huán)形鐵芯的槽內(nèi)。
[0017] 進(jìn)一步地，所述初級三相對稱繞組為三角形連接或星形連接。
[0018] 進(jìn)一步地，所述旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為每分鐘(60f擁/P擁)轉(zhuǎn)，其中辦廉為三相交流電 源的頻率，P械g為初級組件的極對數(shù)。
[0019] 進(jìn)一步地，所述次級繞組所產(chǎn)生的單相交流電的電壓大小與次級繞組的匝數(shù)成正 比，改變次級繞組的匝數(shù)，即改變單相交流電的電壓。
[0020] 進(jìn)一步地，所述初級組件連接成2極、4極或6極結(jié)構(gòu)。
[0021] 進(jìn)一步地，所述次級繞組感應(yīng)所產(chǎn)生的單相交流電的頻率由初級組件和次級組件 的極對數(shù)決定，初級組件和次級組件的頻率關(guān)系為： P - P次級f
[0022] 丄次級：- 丄初級 Ρ?
[0023] 其中，Μ?為初級組件的極對數(shù)，PMS為次級組件的極對數(shù)，_為三相交流電源的 頻率，為單相交流電的頻率。
[0024] 更進(jìn)一步地，所述初級環(huán)形鐵芯由環(huán)形硅鋼片層疊構(gòu)成，且環(huán)形硅鋼片內(nèi)圓開槽； 所述次級鐵芯由凸極形狀硅鋼片疊壓構(gòu)成。
[0025] 采用如上技術(shù)方案取得的有益效果是：
[0026] 1、隔離式三相變單相的變壓器的初級三相對稱繞組連接三相交流電源，三相交流 電源每相均衡的向初級三相對稱繞組供電，并在初級空腔內(nèi)形成旋轉(zhuǎn)磁場，利用旋轉(zhuǎn)磁場 為媒介，均恒吸收并匯集電源三相能量，然后全部感應(yīng)給次級繞組。并且在變壓過程中實(shí)現(xiàn) 了初級組件和次級組件之間的電隔離。
[0027] 2、次級鐵芯和初級環(huán)形鐵芯分體，不構(gòu)成閉合磁路，次級鐵芯和初級環(huán)形鐵芯用 非磁性粘接材料相對固定。
[0028] 3、隔離式三相變單相的變壓器有如下功能：
[0029]能改變電源相數(shù)，三相電源均恒輸入，變單相輸出；
[0030]改變電壓大小，改變次級繞組的匝數(shù)，即改變輸出電壓大??；
[0031 ]改變電源頻率，初次級組件的極對數(shù)P不同時，次級組件輸出單相交流電頻率與電 源側(cè)頻率不同。
[0032]變相、變壓、變頻功能使隔離式三相變單相的變壓器具有廣闊的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0033]圖1為呈星形連接的初級三相對稱繞組連接示意圖；
[0034]圖2為初級組件斷面示意圖。
[0035]圖3為旋轉(zhuǎn)磁場示意圖。
[0036]圖4為次級組件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]圖5為隔離式三相變單相的變壓器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]圖6為隔離式三相變單相的變壓器工作原理示意圖。
[0039] 圖中，U、V、W表示三相交流電源，A、B、C和x、y、z分別表示初級三相對稱繞組首端和 尾端；
[0040] N表示磁場的N極，S表示磁場的S極，N和S是為形象的描述磁場方向而標(biāo)注；
[00411 1、初級環(huán)形鐵芯；2、初級三相對稱繞組；3、次級繞組;4、次級鐵芯；5、非磁性粘接 材料;6、初級空腔。
【具體實(shí)施方式】
[0042]下面結(jié)合附圖1至6對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步描述：
[0043]隔離式三相變單相的變壓器，包括初級組件和次級組件，初級組件與三相交流異 步電動機(jī)定子相似，采用初級環(huán)形鐵芯1，初級環(huán)形鐵芯1由環(huán)形硅鋼片層疊構(gòu)成。初級環(huán)形 鐵芯內(nèi)側(cè)沿軸向開槽，槽內(nèi)放置初級三相對稱繞組2，初級三相對稱繞組呈星形聯(lián)接或三角 形聯(lián)接，具體接法根據(jù)繞組耐壓和電源電壓確定，初級三相對稱繞組間隔120° (電角度）。初 級組件與三相交流異步電動機(jī)定子相似，可做成2極、4極、6極等結(jié)構(gòu)。三相對稱繞組接通三 相電源后在其空腔內(nèi)形成旋轉(zhuǎn)磁場，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為每分鐘(60fts/Pi?)轉(zhuǎn)，其中ft級為 三相交流電源的頻率，P械S為初級組件的極對數(shù)。
[0044]次級組件與同步交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子相仿，但次級組件不需用轉(zhuǎn)軸、軸承、集電環(huán)和電 刷等裝置。次級組件包括次級鐵芯4和纏繞在次級鐵芯4上的次級繞組3。次級鐵芯4由凸極 形狀硅鋼片疊壓構(gòu)成。次級組件放入初級空腔內(nèi)。與電動機(jī)和發(fā)電機(jī)不同的是，次級組件放 入初級空腔后其位置相對初級組件固定。
[0045]隔離式三相變單相的變壓器綜合應(yīng)用了三相異步電動機(jī)和外轉(zhuǎn)子交流發(fā)電機(jī)原 理，次級組件放入初級組件空腔內(nèi)，并且次級鐵芯與初級環(huán)形鐵芯之間留有間隙，間隙內(nèi)填 充非磁性粘接材料5,非磁性粘接材料5將次級鐵芯和初級環(huán)形鐵芯相對固定。次級鐵芯和 初級環(huán)形鐵芯分體，不構(gòu)成閉合磁路。
[0046]初級三相對稱繞組每相結(jié)構(gòu)完全相同，電參數(shù)完全相同，分別連接U、V、W三相電 源，Za、Zb、Zc表示三相對稱繞組的各繞組阻抗，則各繞組總阻抗為 [0047] Za = Zb = Zc
[0048]接通三相電源時，若星形接法，每相繞組兩端均承受電源相電壓;若三角形接法， 每相繞組兩端均承受電源線電壓。無論怎樣與電源連接，各繞組端電壓相同。1^、1^、1]。2表 示三相對稱繞組的各繞組端電壓，
[0049] 即 Uax = Uby = Ucz
[0050] 則初級組件每相繞組電流以ia、ib、ic表示，即
[0051] ia = Uax/Za lb = Uby/Zb ic = Ucz/Zc
[0052] 顯然 ia=ib = ic
[0053] 那么，每相吸收電源功率，以Pa、Pb、Pc表示，gpp a = pb = pc。
[0054] 當(dāng)初級組件通電后，三相電源每相均衡向初級繞組供電，和三相異步電動機(jī)相似， 定子空腔內(nèi)即形成旋轉(zhuǎn)磁場，固定在初級空腔6內(nèi)的次級組件，以每分鐘(60f械g/P械g)轉(zhuǎn)的 速度切割旋轉(zhuǎn)磁場磁力線，次級繞組中即感應(yīng)出單相交流電，工作過程相當(dāng)于永磁外轉(zhuǎn)子 交流發(fā)電機(jī)，輸出電壓、電流波形與輸入側(cè)每相波形相同，初級組件和次級組件極對數(shù)相同 時輸出交流電頻率也與輸入側(cè)頻率相同，輸出電壓高低由次級繞組匝數(shù)決定。
[0055] 次級繞組感應(yīng)所產(chǎn)生的單相交流電的電壓大小與次級繞組的匝數(shù)成正比，改變次 級繞組的匝數(shù)，即改變單相交流電的電壓。
[0056] 級繞組感應(yīng)所產(chǎn)生的單相交流電的頻率由初級組件和次級組件的極對數(shù)決定，初 級組件和次級組件的頻率關(guān)系為： r _ P次級p
[0057] 1AtR - iW級 P初.級
[0058] 其中，Μ?為初級組件的極對數(shù)，PMS為次級組件的極對數(shù)，_為三相交流電源的 頻率，為單相交流電的頻率。
[0059]隔離式三相變單相的變壓器實(shí)現(xiàn)了三相交流電變單相交流電的目的，解決了較大 功率單相負(fù)載均衡使用三相電源的難題，初級組件各種參數(shù)完全對稱，從電網(wǎng)均恒吸收電 能，通過磁場直接感應(yīng)到次級組件，次級繞組輸出的是單相交流電，其波形和輸入側(cè)完全相 同。初級組件和次級組件之間完全實(shí)現(xiàn)電隔離。
[0060]本變壓器還完全保留了普通電力變壓器的各種優(yōu)點(diǎn)。變換過程無波形畸變，次級 輸出是標(biāo)準(zhǔn)正弦波，次級電壓高低與其匝數(shù)成正比。初級組件和次級組件磁極對數(shù)P相同 時，輸出電流頻率與輸入電源側(cè)頻率相同。對負(fù)載的適應(yīng)，與普通電力變壓器完全相同。工 作效率與普通變壓器接近，與三相交流同步發(fā)電機(jī)相同。對輸入端相序無要求。
[0061 ]隔離式三相變單相的變壓器除變相數(shù)外，還有變電壓和變頻率功能。
[0062] 隔離式三相變單相的變壓器和普通電力變壓器一樣，較小容量時，可加防護(hù)外殼 制成干式結(jié)構(gòu)；當(dāng)變壓器容量較大時，為了提高散熱性能，可將初次級組件放入專用油箱 (注油外殼）內(nèi)，形成油浸式結(jié)構(gòu)。
[0063] 當(dāng)然，以上說明僅僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，本發(fā)明并不限于列舉上述實(shí)施例，應(yīng) 當(dāng)說明的是，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本說明書的指導(dǎo)下，所做出的所有等同替代、明 顯變形形式，均落在本說明書的實(shí)質(zhì)范圍之內(nèi)，理應(yīng)受到本發(fā)明的保護(hù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種隔離式=相變單相的變壓器，包括初級組件和次級組件，初級組件連接=相交 流電源，次級組件連接負(fù)載，其特征在于:所述初級組件包括初級環(huán)形鐵忍（1)和初級=相 對稱繞組(2)，初級環(huán)形鐵忍（1)內(nèi)側(cè)沿軸向開槽，槽內(nèi)嵌放初級=相對稱繞組（2)，初級= 相對稱繞組(2)連接=相交流電源，初級組件內(nèi)部形成初級空腔(6); 所述次級組件包括次級鐵忍(4)和纏繞在次級鐵忍(4)上的次級繞組(3); 所述次級組件位于初級空腔(6)內(nèi)，=相交流電源的每相均衡向初級組件供電，并在初 級空腔(6)內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，受旋轉(zhuǎn)磁場感應(yīng)次級繞組(3)產(chǎn)生單相交流電，并向負(fù)載輸出 單相交流電。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隔離式=相變單相的變壓器，其特征在于:所述次級鐵忍 (4)位于初級空腔(6)內(nèi)，并且次級鐵忍(4)與初級環(huán)形鐵忍（1)之間留有間隙，間隙內(nèi)均勻 填充非磁性粘接材料(5)，非磁性粘接材料(5)將次級鐵忍(4)和初級環(huán)形鐵忍（1)相對固 定。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隔離式=相變單相的變壓器，其特征在于:所述初級=相 對稱繞組間隔120°均勻嵌放在初級環(huán)形鐵忍的槽內(nèi)。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種隔離式=相變單相的變壓器，其特征在于:所述初級=相 對稱繞組為=角形連接或星形連接。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隔離式=相變單相的變壓器，其特征在于:所述旋轉(zhuǎn)磁場 的轉(zhuǎn)速為每分鐘（60時戚/P械g)轉(zhuǎn)，其中時B為S相交流電源的頻率，P械g為初級組件的極對 數(shù)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隔離式=相變單相的變壓器，其特征在于:所述次級繞組 (3)所產(chǎn)生的單相交流電的電壓大小與次級繞組(3)的應(yīng)數(shù)成正比，改變次級繞組(3)的應(yīng) 數(shù)，即改變單相交流電的電壓。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隔離式=相變單相的變壓器，其特征在于:所述初級組件 連接成2極、4極或6極結(jié)構(gòu)。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隔離式=相變單相的變壓器，其特征在于:所述次級繞組 (3)感應(yīng)所產(chǎn)生的單相交流電的頻率由初級組件和次級組件的極對數(shù)決定，初級組件和次 級組件的頻率關(guān)系為：其中，P糖S為初級組件的極對數(shù)，P燃S為次級組件的極對數(shù)，時?為S相交流電源的頻率， to為單相交流電的頻率。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隔離式=相變單相的變壓器，其特征在于:所述初級環(huán)形 鐵忍（1)由環(huán)形娃鋼片層疊構(gòu)成，且環(huán)形娃鋼片內(nèi)圓開槽； 所述次級鐵忍(4)由凸極形狀娃鋼片疊壓構(gòu)成。
【文檔編號】H01F27/26GK105914022SQ201610454290
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月22日
【發(fā)明人】常傳忠
【申請人】濟(jì)寧學(xué)院