專利名稱：一種變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種變壓器。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)變壓器是一個鐵芯框，繞上一、二次線圈。一、二次電壓與一、二次線圈匝數(shù)關(guān)
系如下= 一個實用的變壓器其一、二次線圈匝數(shù)是固定的，即％ =(I)G，此式說 U2 N2N1
明，配電變壓器的二次電壓隨電網(wǎng)一次電壓變化而變化，且?guī)缀醭删€性關(guān)系。一旦電網(wǎng)由于負荷變化，就會造成電網(wǎng)電壓波動，供應(yīng)到用戶端的電壓值偏離國標(biāo)限值范圍，用戶端電器設(shè)備不能工作在其額定電壓附近，電器設(shè)備電能轉(zhuǎn)換效率低，電能浪費大。電壓偏差嚴重時，還會造成用電設(shè)備不能正常工作或損壞。電網(wǎng)調(diào)節(jié)電壓的方式主要依靠主變壓器、發(fā)電機、無功補償裝置等設(shè)備進行電壓調(diào)壓。但目前大量使用的配電變壓器不能進行實時調(diào)節(jié)電壓，只能季節(jié)性且在停電狀態(tài)下，進行人工操作調(diào)節(jié)分接開關(guān)，達到調(diào)節(jié)電壓的目的，即現(xiàn)有配電變壓器不能根據(jù)電網(wǎng)電壓變化實時調(diào)節(jié)電壓大小，不能滿足用戶端電壓穩(wěn)定的要求。
發(fā)明內(nèi)容為解決上述問題，本實用新型提供一種變壓器。本實用新型一種變壓器，主要由主磁通閉合鐵芯框、一次線圈、二次線圈組成，其主磁通閉合鐵芯框兩邊為磁柱，一邊設(shè)有一次線圈，另一邊設(shè)有二次線圈，其特征是并聯(lián)一個或多個磁閥，其磁閥設(shè)有磁閥閉合鐵芯框和線圈，其磁閥閉合鐵芯框相對兩邊為磁柱，兩邊磁柱上分別設(shè)有同等匝數(shù) 的一對或多對線圈，每對線圈分設(shè)在兩邊磁柱上，每對線圈一端頭直接相結(jié)，另一端頭串接直流電源；主磁通閉合鐵芯框與磁閥閉合鐵芯框之間設(shè)有鏈接鐵芯，主磁通閉合鐵芯框、連接鐵芯和磁閥閉合鐵芯框為整體結(jié)構(gòu)。磁閥在主磁通閉合鐵芯框中間、兩側(cè)或立體空間成并聯(lián)關(guān)系。串接直流電源優(yōu)選由本變壓器二次線圈輸出電源整流直供。調(diào)節(jié)電壓的方法是主磁通閉合鐵芯框，依據(jù)一次線圈、二次線圈將整個磁路分為一次磁路和二次磁路，再并聯(lián)一個或多個磁閥，其磁閥設(shè)有磁閥閉合鐵芯框與一二次相連部分的主磁通閉合鐵芯框，形成一條或多條分磁磁路；其磁閥閉合鐵芯框相對兩邊為磁柱，兩邊磁柱上分別設(shè)有同等匝數(shù)的一對或多對線圈，每對線圈分設(shè)在兩邊磁柱上，每對線圈一端頭直接相結(jié)，另一端頭串接電源；分磁磁路通過控制磁閥的飽和程度，改變穿越二次繞組回路磁通量，調(diào)節(jié)二次輸出電壓的大小，形成設(shè)定的恒定電壓輸出。即磁閥自動采集電網(wǎng)的實時電壓，與電壓設(shè)定值進行比較，依據(jù)兩者的差值自動調(diào)節(jié)磁閥直流勵磁電流的大小，來實現(xiàn)二次輸出電壓值與設(shè)定值相等。在變壓器中增加分磁磁路的方法。當(dāng)一次繞組接通正弦交流電后，即在鐵芯中產(chǎn)生磁通O1，其外接電壓U1與產(chǎn)生的磁通量O1關(guān)系為=U1 = 4. 44fN0lm = 2π ΝΦ1 =QNO1(注U1' Φι為有效值，Φ1π為幅值)。磁通O1流經(jīng)“O”點后，分為磁通Φ2和磁通Φζ，磁通Φ2流經(jīng)二次繞阻感應(yīng)出電壓U2，U2 = 4. 44fN02m = 2 JifNO2 = ωΝΦ2 (注U2、Φ2為有效值，Φ2ηι為幅值)，磁通Φζ流向磁閥。Φ2 = Φ「ΦΖ，O1大小由外接電壓U1大小決定，即U1 —定，O1也一定。如果減小Φζ則Φ2增大，U2隨之增大；反之增大Φζ則Φ 2減小，U2隨之減小。通過改變Φζ的大小，即可實現(xiàn)二次繞阻輸出電壓U2的大小，即實現(xiàn)調(diào)節(jié)電壓功能。主磁通閉合鐵芯框、連接鐵芯和磁閥閉合鐵芯框為整體結(jié)構(gòu)，有利于適應(yīng)變壓器生產(chǎn)的傳統(tǒng)工藝。因為變壓器的鐵芯是鐵磁性物質(zhì)(如硅鋼片、非晶合金等)。為了便于說明，本實用新型以硅鋼片來說明。而本實用新型是每片硅鋼片都設(shè)有主磁通閉合鐵芯框區(qū)域、連接鐵芯區(qū)域和磁閥閉合鐵芯框區(qū)域。將許多片硅鋼片疊合后就成為主磁通閉合鐵芯框、連接鐵芯和磁閥閉合鐵芯框整體結(jié)構(gòu)。磁閥電源采用由本變壓器二次線圈輸出電源整流成為直流電源直供。防止采用其它直流電源發(fā)生饋電影響正常工作。磁閥自動采集電網(wǎng)的實時電壓，與電壓設(shè)定值進行比較，依據(jù)兩者的差值調(diào)節(jié)磁閥直流勵磁電流的大小，來實現(xiàn)二次輸出電壓值與設(shè)定值相等。磁閥磁通大小的調(diào)節(jié)磁閥由兩個磁柱并聯(lián)后，再與主磁路相連形成一體；兩個磁柱上分別繞有同等匝數(shù)的線圈，一端直接相結(jié)，另一端串接直流電源；當(dāng)直流在一對線圈中流動時,產(chǎn)生的磁通在兩磁柱中形成環(huán)路,直流越大,環(huán)路磁通越大；對一固定的磁路,磁通越大，磁飽和程度越高，磁阻越大，即控制直流的大小即可控制磁閥的磁阻大?。淮砰y磁阻大小的改變，即能改變流經(jīng)磁通的大小。每個磁閥可以有若干對直流線圈，均能達到如上效果。

圖1是傳統(tǒng)單相變壓器結(jié)構(gòu)示意圖圖2是傳統(tǒng)三相變 壓器結(jié)構(gòu)示意圖圖3是磁路拓撲圖圖4是分磁路組成圖圖5是本實用新型一種磁閥在中間的單相分磁變壓器結(jié)構(gòu)圖圖6是本實用新型一種磁閥在一側(cè)的單相分磁變壓器結(jié)構(gòu)圖圖7是本實用新型一種磁閥呈Π型的單相變分磁壓器結(jié)構(gòu)圖圖8是分磁調(diào)壓式變壓器磁路等值圖圖9是分磁調(diào)壓式變壓器等值電路圖圖10是忽略漏抗的分磁調(diào)壓式變壓器等值電路圖圖11是計及漏抗的分磁調(diào)壓式變壓器等值電路圖圖12是磁閥充分飽和分磁調(diào)壓式變壓器等值電路圖圖13是二次側(cè)斷開等效電路圖圖14是一次側(cè)斷開等效電路圖圖15是磁閥勵磁控制圖圖16是磁閥勵磁直流與輸出電壓的控制圖圖17是等效磁路參數(shù)圖[0029]圖18是等效磁路簡化圖圖19是等效互感電路圖圖20是等效自感電路圖圖21是等效自感互感圖圖22是計及漏磁等效自感互感圖圖23是互感折算等效磁路參數(shù)圖圖24是一二次側(cè)電壓關(guān)系圖
具體實施方式
根據(jù)圖1所示普通單相變壓器，主磁通閉合鐵芯I為方框閉合鐵芯，主要由主磁通閉合鐵芯框1、一次線圈2、二次線圈3組成，其主磁通閉合鐵芯框兩邊為磁柱，一邊設(shè)有一次線圈2，另一邊設(shè)有二次線圈3。本實用新型在普通單相變壓器的基礎(chǔ)上并聯(lián)一個或多個磁閥，磁閥的磁閥閉合鐵芯框可為矩形、圓形、橢圓形、多邊形。其磁閥設(shè)有磁閥閉合鐵芯框和線圈，其磁閥閉合鐵芯框4相對兩邊為磁柱，兩邊磁柱上分別設(shè)有同等匝數(shù)的一對或多對線圈，每對線圈分設(shè)在兩邊磁柱上，每對線圈一端頭直接相結(jié)，另一端頭串接電源。主磁通閉合鐵芯框I與磁閥閉合鐵芯框4之間設(shè)有連接鐵芯5，主磁通閉合鐵芯框1、連接鐵芯5與磁閥閉合鐵芯框4為整體結(jié)構(gòu)。本實用新型依據(jù)一、二次繞組可將整個磁路分為一次磁路和二次磁路?，F(xiàn)在一次磁路和二次磁路的基礎(chǔ)上，再并聯(lián)一條分磁磁路。分磁磁路由磁閥鐵芯和與一次、二次磁路相連部分的鐵芯組成。磁閥鐵芯由兩個磁柱鐵芯并聯(lián)后，再與單相變壓器鐵芯相連成一體；兩個磁柱上分別繞有同等匝數(shù)的線圈，此兩線圈稱為“一對線圈”;其連接方式如圖15所示，一端頭直接相結(jié)，另一端頭串接直流 。磁閥鐵芯由兩個磁柱鐵芯并聯(lián)的形式有多種方式，其圖5所示為本實用新型一種磁閥在中間的單相分磁變壓器結(jié)構(gòu)形式，圖6所示為本實用新型一種磁閥在一側(cè)的單相分磁變壓器結(jié)構(gòu)圖形式，圖7所示為本實用新型一種磁閥呈Π型的單相變分磁壓器結(jié)構(gòu)圖形式。鐵芯為傳統(tǒng)的硅鋼片疊合而成，最簡便的做法是每片硅鋼片上包含方框閉合鐵芯區(qū)域、連接鐵芯區(qū)域和磁閥鐵芯區(qū)域，并且是整體結(jié)構(gòu)，及整體的沖壓片。然后各片疊合成整體鐵芯。當(dāng)一次繞組接通正弦交流電后，一次繞組鐵芯中產(chǎn)生磁通O1，該磁通O1 —部分流入二次繞組鐵芯Φ2，一部分流入磁閥鐵芯Φζ，滿足O1 = Φ2+Φζ。根據(jù)圖7所示為如下調(diào)壓原理當(dāng)一次繞組接通正弦交流電后，即在鐵芯中產(chǎn)生磁通O1，其外接電壓U1與產(chǎn)生的磁通量O1關(guān)系為=U1 = 4. 44fN0lm = 2 fNOi = GJNO1 (注叫、O1為有效值，Φ1ηι為幅值)。磁通O1流經(jīng)“O”點后，分為磁通Φ2和磁通Φζ，磁通Φ2流經(jīng)二次繞阻感應(yīng)出電壓U2, U2 = 4·44 ·ΝΦ2ηι = 2 JIfNO2 = ωΝΦ2(注U2、Φ2 為有效值，Φ2ηι 為幅值)，磁通①廠流向磁閥。φ2= Φ「ΦΖ，O1大小由外接電壓U1大小決定，即U1—定，O1也一定。如果減小Φζ則Φ2增大，U2隨之增大；反之增大φζ則φ2減小，U2隨之減小。通過改變φζ的大小，即可實現(xiàn)二次繞阻輸出電壓U2的大小，即實現(xiàn)調(diào)節(jié)電壓功能。[0043]磁閥磁通大小的調(diào)節(jié)磁閥由兩個磁柱并聯(lián)后，再與主磁路相連形成一體；兩個磁柱上分別繞有同等匝數(shù)的線圈，此兩線圈稱為“一對線圈”，其連接方式如圖7所示，一端直接相結(jié)，另一端串接直流電源；當(dāng)直流在一對線圈中流動時，產(chǎn)生的磁通在兩磁柱中形成環(huán)路，直流越大，環(huán)路磁通越大；對一固定的磁路，磁通越大，磁飽和程度越高，磁阻越大，即控制直流的大小即可控制磁閥的磁阻大??；磁閥磁阻大小的改變，即能改變流經(jīng)磁通的大小。每個磁閥可以有若干對直流線圈。2、分磁調(diào)壓式變壓器調(diào)壓方法根據(jù)圖7所示(為便于說明，忽略漏磁通)。(I)以分磁調(diào)壓式變壓器磁路感應(yīng)原理說明調(diào)壓方法當(dāng)一次繞組N1接正弦交流電后，一次繞組鐵芯中產(chǎn)生磁通Φ1;該磁通O1 —部分流入二次繞組N2鐵芯Φ2，一部分流入磁閥鐵芯Φζ，滿足O1 = Φ2+Φζ。當(dāng)一次繞組接通正弦交流電后，即在鐵芯中產(chǎn)生磁通O1，其外接電壓U1與產(chǎn)生的磁通量O1關(guān)系為=U1 = 4. 44fN0lm = SJIfNO1 = ωΝΦ10磁通Φi流經(jīng)“O”點后，分為磁通Φ2和磁通Φζ，磁通Φ2流經(jīng)二次繞阻感應(yīng)出電壓U2 (U2 = 4. 44fN02m = 2π ΝΦ2 =ωΝΦ2)，磁通Φζ流向磁閥。Φ2=Φ「ΦΖ，O1大小由外接電壓U1大小決定，即U1—定，O1也一定。如果減小^!^則Φ2增大，隊隨之增大；反之增大02則Φ2減小,U2隨之減小。通過改變Φζ的大小，即可實現(xiàn)二次繞阻輸出電壓U2的大小，即實現(xiàn)調(diào)節(jié)電壓功能。磁閥磁通Φζ大小的調(diào)節(jié)磁閥由兩個磁柱并聯(lián)后,再與主磁路相連形成一體；兩個磁柱上分別繞有同等匝數(shù)的線圈，此兩線圈稱為“一對線圈”，其連接方式如圖，一端直接相結(jié)，另一端串接直流電源；當(dāng)直流在一對線圈中流動時，產(chǎn)生的磁通在兩磁柱中形成環(huán)路，直流越大，環(huán)路磁通越大；對一固定的磁路，磁通越大，磁飽和程度越高，磁阻越大，即控制直流的大小即可控制磁閥的磁阻大??；磁閥磁阻大小的改變，即能改變流經(jīng)磁通的大小。每個磁閥可以有若干對直流線圈。(2)以分磁調(diào)壓式變壓器等值電路說明調(diào)壓方法根據(jù)圖8所示為分磁調(diào)壓式變壓器磁路等值圖。Rml、Rm2、Rmz分別一次繞組、二次繞組、磁閥鐵芯的磁阻。根據(jù)圖9所示為分磁調(diào)壓式變壓器等值電路圖。
權(quán)利要求1.一種變壓器，主要由主磁通閉合鐵芯框(I)、一次線圈(2)、二次線圈(3)組成，其主磁通閉合鐵芯框兩邊為磁柱，一邊設(shè)有一次線圈(2)，另一邊設(shè)有二次線圈(3)，其特征是并聯(lián)一個或多個磁閥，其磁閥主要設(shè)有磁閥閉合鐵芯框(4)和線圈，其磁閥閉合鐵芯框(4)相對兩邊為磁柱，兩邊磁柱上分別設(shè)有同等匝數(shù)的一對或多對線圈，每對線圈分設(shè)在兩邊磁柱上，每對線圈一端頭直接相結(jié)，另一端頭串接直流電源；主磁通閉合鐵芯框(I)與磁閥閉合鐵芯框⑷之間設(shè)有連接鐵芯(5)，主磁通閉合鐵芯框(I)、連接鐵芯(5)和磁閥閉合鐵芯框(4)為整體結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器，其特征是磁閥在主磁通閉合鐵芯框(I)中間、兩側(cè)或立體空間成并聯(lián)關(guān)系。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器，其特征是磁閥閉合鐵芯框(4)為矩形、圓形、橢圓形、多邊形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器，其特征是直流電源由本變壓器二次線圈(3)輸出電源整流成直流電源。
專利摘要本實用新型公開了一種變壓器。它主要由主磁通閉合鐵芯框(1)、一次線圈(2)、二次線圈(3)組成，它并聯(lián)一個或多個磁閥，其磁閥的磁閥閉合鐵芯框(4)相對兩邊的磁柱上分別設(shè)有同等匝數(shù)的一對或多對線圈，每對線圈一端頭直接相結(jié)，另一端頭串接直流電源；主磁通閉合鐵芯框(1)與磁閥閉合鐵芯框(4)之間設(shè)有連接鐵芯(5)。能夠輸出恒定電壓，滿足用戶穩(wěn)定電壓需求。
文檔編號H01F27/30GK202905431SQ20122044504
公開日2013年4月24日 申請日期2012年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月4日
發(fā)明者沈廣賢 申請人:沈廣賢