專利名稱：一種三裂解傳動整流變壓器的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種整流變壓器的制造方法，屬變壓器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前給三相交-交變頻調(diào)速系統(tǒng)供電的整流變壓器，一般采用三臺雙繞組變壓器各帶一相整流器的供電方式，這樣必然導(dǎo)致供電設(shè)備占用較大面積，而且設(shè)備維護工作量大。為此，有人提出三裂解變壓器的概念。所謂三裂解變壓器是指采用一臺三柱心式鐵心1，每個鐵心柱上套裝三個低壓繞組a1～a3、b1～b3、c1～c3和三個高壓繞組A1～A3、B1～B3、C1～C3。三個低壓繞組沿軸向排列，分別引出三路低壓引線；三個高壓繞組也沿軸向排列，三路并聯(lián)引出一路高壓引線，即高壓為一路，低壓在軸向分裂為三路，分別引出，各帶一相整流器，也就是實現(xiàn)用一臺整流變壓器給三相交-交變頻調(diào)速系統(tǒng)供電。這種變壓器可有效減少占地面積，但要求變壓器必須滿足下列要求1.每個鐵心柱上的三個并聯(lián)高壓繞組對該鐵心柱上的三個低壓繞組的短路阻抗值要保持一致或偏差很小(即要互相匹配)；2.承受頻繁沖擊負荷能力(抗短路能力)要強，3.過負荷能力強。當每個鐵心柱上的三個低壓繞組沿軸向排列時，由于自感和互感的影響，每個鐵心柱上的三個并聯(lián)高壓繞組對該鐵心柱上的三個低壓繞組的短路阻抗值很難達到相互匹配。如果三個短路阻抗值相差過大，運行時將造成變壓器內(nèi)部三個高壓繞組并聯(lián)支路間存在較大的環(huán)流，造成變壓器局部過熱，短路時短路電流分配不均造成變壓器抗短路能力下降。由于以上技術(shù)難題的存在，三裂解傳動整流變壓器在實踐中一直未能真正使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足、提供一種三裂解傳動整流變壓器的制造方法。
本發(fā)明所述問題是以下述技術(shù)方案實現(xiàn)的一種三裂解傳動整流變壓器的制造方法，它包括以下步驟a、計算電壓、電流等參數(shù)根據(jù)變壓器額定容量、電壓、電流參數(shù)的要求，按下式確定三相星形接法Uxa=Ux3,Ix=SN3Ux]]>Ixa＝Ix
三相三角形接法Uxa＝UxIx=SN3Ux,Ixa=Ix3]]>式中Ux——線電壓(kV)Uxa——相電壓(kV)Ix——線電流(A)Ixa——相電流(A)SN——變壓器額定容量(kVA)，注意計算每路低壓線電流時為1/3額定容量b、選取鐵心參數(shù)鐵心心柱直徑φ根據(jù)經(jīng)驗公式估算φ=K4P′(cm)]]>式中K——經(jīng)驗系數(shù)，取53～57S′＝SN/3鐵心心柱毛截面積根據(jù)實際結(jié)構(gòu)情況定，疊片盡量接近心柱的外接圓，心柱有效截面St取毛截面積的0.97倍。鐵軛直徑及截面積同心柱。
c、繞組計算及主縱絕緣的確定1)確定繞組每匝電壓et(V/t)et＝4.44fBmSt×10-4(V/t)式中Bm——鐵心柱內(nèi)磁通密度(T)，Bm取1.5～1.6T；St——心柱有效截面(cm2)2)繞組匝數(shù)W=Uxa×103et]]>3)選擇線圈形式高低壓繞組均可選層式或餅式，較大容量產(chǎn)品一般選餅式線圈。
4)導(dǎo)線規(guī)格和電流密度的選擇導(dǎo)線規(guī)格的選擇同普通電力變壓器，電流密度取2.0～3.0安/毫米2。
5)繞組輻向及軸向尺寸的計算繞組輻向尺寸的計算同普通電力變壓器，因三路軸向排列，繞組軸向高度為三路繞組高度之和+三路繞組之間的絕緣高度+上下主絕緣高度。
6)主縱絕緣的確定主縱絕緣首先滿足電氣強度的要求，再根據(jù)短路阻抗的數(shù)值進行調(diào)整。
確定線圈尺寸時，考慮到短路阻抗的匹配，低壓繞組a2、b2、c2和高壓繞組A2、B2、C2的電抗高度要比其兩側(cè)低壓繞組、高壓繞組的電抗高度小3～8％；d、計算短路阻抗1)短路阻抗計算公式Uk%=(Ur%)2+(Ux%)2]]>式中Ur％——電阻壓降百分數(shù)Ux％——電抗壓降百分數(shù)2)電阻壓降百分數(shù)計算公式Ur%=Pk10SN]]>式中Pk——負載損耗(W)SN——額定容量(kVA)3)電抗壓降百分數(shù)計算公式Ux=49.6fIxaWρkΣDetH×106]]>式中f——額定頻率(Hz)I——一路低壓額定電流(A)W——一路低壓匝數(shù)(t)∑D——等值漏磁面積(cm2)，計算方法同普通同心式雙繞組電力變壓器ρ——洛氏系數(shù)，ρ=1-(1-e-πH/λ)λπH≈1-λπH]]>k——電抗修正系數(shù)et——匝電壓(V/t)H——一路高低壓繞組的平均電抗高度(cm)對于每個鐵心柱上沿軸向排列的三個低壓繞組，計算中間繞組的電抗時，k要比計算兩端繞組電抗時降3～8％，以達到阻抗的匹配，即k后面再乘以0.92～0.97；e、確定損耗、溫升和機械力設(shè)計參數(shù)；f、確定結(jié)構(gòu)布置型式和參數(shù)。
上述三裂解傳動整流變壓器的制造方法，所述三組繞組的短路阻抗互差值小于±2％。
上述三裂解傳動整流變壓器的制造方法，在內(nèi)側(cè)繞組與鐵心之間增設(shè)硬紙板筒，并增加撐條數(shù)量。
本發(fā)明通過短路阻抗對三裂解變壓器運行的研究，找到了確定三裂解短路阻抗的規(guī)律，解決了高壓繞組環(huán)流問題。本發(fā)明通過對三裂解傳動整流變壓器的電場、磁場、短路阻抗、短路強度、漏磁場的計算和調(diào)整，不僅保證了三個低壓側(cè)繞組的阻抗匹配，而且也使整流變壓器能在各種負荷條件下得以正常運行。在滿足同等負荷條件下，較之三臺普通雙繞組整流變壓器，該結(jié)構(gòu)能使占地面積減少約50％。節(jié)能效果顯著，較之使用三臺普通變壓器，其損耗降低15～20％。另外，本發(fā)明還具有較高的過載能力，連續(xù)運行一般能達到額定容量的115％。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳述。


圖1是本實用新型外形圖；圖2是圖1的俯視圖；圖3是一個鐵心柱上繞組套裝位置示意圖(低壓繞組在內(nèi)側(cè)，高壓繞組在外側(cè))。
圖中各標號為1、鐵心；2、繞組；A1～A3、高壓繞組；a1～a3低壓繞組。
具體實施例方式
圖1可以看作器身裝配簡圖，圖中標出了鐵心及繞組的相互位置，鐵心采用三柱心式結(jié)構(gòu)，高低壓繞組同心排列，套在三個鐵心柱上。
圖3是一個鐵心柱上繞組套裝圖，每個鐵心柱上套裝三個低壓繞組a1～a3(或b1～b3、c1～c3)和三個高壓繞組A1～A3(或B1～B3、C1～C3)。三個低壓繞組沿軸向排列；三個高壓繞組也沿軸向排列且高度上與低壓繞組一一對應(yīng)。視其在軸向位置的不同，稱為上部繞組、中部繞組及下部繞組。
三個鐵心柱上的低壓繞組a1～a3、b1～b3和c1～c3分別套裝于高壓繞組A1～A3、B1～B3和C1～C3的內(nèi)側(cè)，在實際設(shè)計時，視結(jié)構(gòu)的需要，也可以將低壓繞組a1～a3、b1～b3和c1～c3套裝于高壓繞組A1～A3、B1～B3和C1～C3的外側(cè)。
解決高壓對三個低壓繞組間的短路阻抗匹配問題本發(fā)明對三裂解傳動整流變壓器的漏磁場分布進行研究，找到了該類變壓器高壓對三個低壓繞組間的短路阻抗的變化規(guī)律，解決了三個短路阻抗匹配的方法。在此基礎(chǔ)上，給出了在工程上采用前面所述公式計算短路阻抗的可行方法。
上部繞組(a1，b1，c1，A1，B1，C1)與下部繞組(a3，b3，c3，A3，B3，C3)的軸向高度保持一致，根據(jù)漏磁場分析結(jié)果，適當降低中部繞組的軸向高度。確定線圈尺寸時，考慮到短路阻抗的匹配，低壓繞組a2、b2、c2和高壓繞組A2、B2、C2的電抗高度要比其兩側(cè)低壓繞組、高壓繞組的電抗高度小3～8％；根據(jù)漏磁場分析結(jié)果合理布置各繞組在鐵心柱高度上的相對位置。
適當加大三路中兩兩繞組之間的距離，使中部對上部及中部對下部繞組的電磁耦合較小。
計算短路阻抗時，將一路低壓額定電流、一路低壓匝數(shù)及上(下)部繞組對的電抗高度代入前面所述電抗計算公式計算電抗壓降。對于每個鐵心柱上沿軸向排列的三個低壓繞組，計算中間繞組的電抗時，k要比計算兩端繞組電抗時降3～8％，以達到阻抗的匹配，即k后面再乘以0.92～0.97；用上述發(fā)明對三裂解傳動整流變壓器設(shè)計制造，三組繞組的短路阻抗互差保證小于±2％，甚至可能更小，可以很好的滿足使用要求。
通過安匝平衡計算和分析，使高低壓繞組安匝不平衡度達到最小，降低導(dǎo)線應(yīng)力及軸向短路力。在結(jié)構(gòu)上，采用加強內(nèi)側(cè)繞組與鐵心柱之間的支撐，內(nèi)繞組內(nèi)徑側(cè)增加硬紙板筒，內(nèi)繞組內(nèi)徑側(cè)增加撐條數(shù)量等技術(shù)措施，提高內(nèi)側(cè)繞組的機械穩(wěn)定性。
導(dǎo)線電流密度適當取低，使導(dǎo)線的溫升和短路損耗不超過預(yù)定值，三裂解變壓器主要可應(yīng)用于三相交交變頻電路，如軋機主傳動裝置、鼓風(fēng)機、卷揚機等三相交流調(diào)速場合。在這種場合下，三裂解變壓器中的一組(a1、b1、c1)可向一組單相交交變頻電路供電，另兩組(a2、b2、c2)和(a3、b3、c3)可分別給兩單相交交變頻電路供電；這三組輸出電壓相位各差120°的單相交交變頻電路組成三相交交變頻電路。
變流電路通常采用6脈波的三相橋式電路或12脈波變流電路。一臺三裂解變壓器可用于6脈波的三相橋式電路；一臺Dd0d0d0和一臺Dy11y11y11可用于12脈波變流電路，等等。
權(quán)利要求
1.一種三裂解傳動整流變壓器的制造方法，其特征在于，它包括以下步驟a、計算電壓、電流參數(shù)根據(jù)變壓器額定容量、電壓、電流參數(shù)的要求，按下式計算三相星形接法Uxa=Ux3]]>Ix=SN3Ux]]>Ixa＝Ix三相三角形接法Uxa＝UxIx=SN3Ux]]>Ixa=Ix3]]>式中Ux——線電壓(kV)Uxa——相電壓(kV)Ix——線電流(A)Ixa——相電流(A)SN——變壓器額定容量(kVA)，注意計算每路低壓線電流時為1/3額定容量b、選取鐵心參數(shù)鐵心心柱直徑φ根據(jù)經(jīng)驗公式估算φ=KP′4(cm)]]>式中K——經(jīng)驗系數(shù)，取53～57S′＝SN/3鐵心心柱毛截面積根據(jù)實際結(jié)構(gòu)情況定，疊片盡量接近心柱的外接圓，心柱有效截面St取毛截面積的0.97倍，鐵軛直徑及截面積同心柱；c、選擇線圈參數(shù)計算線圈匝數(shù)，選擇線圈形式、導(dǎo)線規(guī)格，其選擇與正常變壓器一樣；1)確定繞組每匝電壓et(V/t)et＝4.44fBmSt×10-4(V/t)式中Bm——鐵心柱內(nèi)磁通密度(T)，Bm取1.5～1.6T；St——心柱有效截面(cm2)2)繞組匝數(shù)W=Uxa×103et]]>3)選擇線圈形式高低壓繞組均可選層式或餅式，較大容量產(chǎn)品一般選餅式線圈；4)導(dǎo)線規(guī)格和電流密度的選擇導(dǎo)線規(guī)格的選擇同普通電力變壓器，電流密度取2.0～3.0安/毫米2；5)繞組輻向及軸向尺寸的計算繞組輻向尺寸的計算同普通電力變壓器，因三路軸向排列，繞組軸向高度為三路繞組高度之和+三路繞組之間的絕緣高度+上下主絕緣高度；6)主縱絕緣的確定主縱絕緣首先滿足電氣強度的要求，再根據(jù)短路阻抗的數(shù)值進行調(diào)整；d、計算短路阻抗1)短路阻抗計算公式Uk%=(Ur%)2+(Ux%)2]]>式中Ur％——電阻壓降百分數(shù)Ux％——電抗壓降百分數(shù)2)電阻壓降百分數(shù)計算公式Ur%=Pk10SN]]>式中Pk——負載損耗(W)SN——額定容量(kVA)3)電抗壓降百分數(shù)計算公式Ux=49.6fIxaWρkΣDetH×106]]>式中f——額定頻率(Hz)I——一路低壓額定電流(A)W——一路低壓匝數(shù)(t)∑D——等值漏磁面積(cm2)，計算方法同普通同心式雙繞組電力變壓器ρ——洛氏系數(shù)，ρ=1-(1-e-πH/λ)λπH≈1-λπH]]>k——電抗修正系數(shù)et——匝電壓(V/t)H——一路高低壓繞組的平均電抗高度(cm)e、確定損耗、溫升和機械力設(shè)計參數(shù)；f、確定結(jié)構(gòu)布置型式和參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三裂解傳動整流變壓器的制造方法，其特征在于，在確定線圈尺寸時，低壓繞組a2、b2、c2和高壓繞組A2、B2、C2的電抗高度值較之其兩側(cè)的低壓繞組、高壓繞組的電抗高度值分別小3～8％。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三裂解傳動整流變壓器的制造方法，其特征在于，所述三組繞組的短路阻抗互差值小于±2％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的三裂解傳動整流變壓器的制造方法，其特征在于，在內(nèi)側(cè)繞組與鐵心之間增設(shè)硬紙板筒，并增加撐條數(shù)量。
全文摘要
一種三裂解傳動整流變壓器的制造方法，屬變壓器技術(shù)領(lǐng)域，用于解決三個低壓繞組的阻抗匹配問題。其技術(shù)方案是它通過對變壓器的電場、磁場、短路阻抗、短路強度、漏磁場的計算，保證三個低壓繞組的阻抗匹配，包括以下步驟a.計算電壓、電流參數(shù)；b.選取鐵心參數(shù)；c.選擇線圈參數(shù)；d.計算短路阻抗；e.計算損耗、溫升和機械力；f.確定結(jié)構(gòu)布置型式和參數(shù)。本發(fā)明找到了三裂解變壓器短路阻抗的規(guī)律，解決了高壓繞組環(huán)流問題、使變壓器能在各種負荷條件下得以正常運行。在滿足同等負荷條件下，本發(fā)明能使占地面積減少約50％、損耗降低15～20％，具有較高的過載能力，連續(xù)運行一般可達到額定容量的115％。
文檔編號H01F27/28GK1933058SQ20061004824
公開日2007年3月21日 申請日期2006年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月6日
發(fā)明者孫新忠, 鄭秀娟, 張亞杰 申請人:保定天威集團有限公司