殼式卷鐵心三相立體變壓器的製造方法
2023-05-29 07:19:31
殼式卷鐵心三相立體變壓器的製造方法
【專利摘要】殼式卷鐵心三相立體變壓器，三相鐵心完全對稱，與現有的三相立體變壓器結構不同，採用開式卷鐵心，鐵心由寬度相等的矽鋼帶卷繞而成，矽鋼帶利用率達到100％。開式卷鐵心有成熟的製造工藝和設備，不僅鐵心製造和裝配較容易，也給變壓器維修帶來方便。線圈單獨卷繞成形，比穿繞效率更高。線圈截面和鐵心窗口採用優化設計的長圓形，使變壓器的結構更為緊湊，整體外形接近於圓柱體，不僅體積比同等功率容量的疊片式三相變壓器要小很多，比現有三相立體變壓器也更小、更輕，鐵損和銅損更低。
【專利說明】殼式卷鐵心三相立體變壓器【技術領域】:
[0001]本發明涉及三相變壓器，特別是殼式卷鐵心三相變壓器，具體地說是三相完全對稱的立體殼式卷鐵心變壓器。
【背景技術】:
[0002]現有的殼式卷鐵心三相變壓器，雖然比疊鐵心變壓器節能，但鐵心柱是在一個平面內，三相磁路不對稱，會造成一定的附加損耗。
[0003]現有R型卷鐵心三相立體變壓器，是三相完全對稱的立體變壓器。節能效果顯著；但所用矽鋼帶需數控開料機下料，加工成本高，而且會產生15%左右的邊角餘料，變壓器維修也較困難。
[0004]已有專利技術「一種無縫卷鐵心變壓器」(專利號:ZL200910208868.X)是一種新型卷鐵心三相立體變壓器，三相磁路完全對稱，節能效果顯著；所用矽鋼帶不需數控開料 機下料，且不會產生邊角餘料，但卷鐵心需要專用卷繞機穿繞，而且鐵心穿繞好以後難於退火，限制了進一步降低鐵損。
[0005]本發明是對專利技術「一種無縫卷鐵心變壓器」的改進和拓展:鐵心不需要專用卷繞機穿繞，可以採用傳統工藝卷繞，卷繞好以後再退火，得以進一步降低鐵損；鐵心設計採用優化的形狀，使變壓器 的鐵心和銅線得到最大限度的節約，效率得以進一步提高；並使變壓器的維修更為方便。
【發明內容】
:
[0006]殼式卷鐵心三相立體變壓器，由線圈、開式卷鐵心、變壓器支架和底座構成；該變壓器的鐵心是由開式卷鐵心構成的，每相的開式卷鐵心由一個或數個卷鐵心組成，卷鐵心由寬度相等的矽鋼帶或非晶合金帶卷繞而成，鐵心都是水平安裝的(窗口向上)；每相鐵心如果由一個以上的卷鐵心組成，則需上下對齊疊加在一起，鐵心之間墊有柔性絕緣墊；線圈穿過各相卷鐵心的窗口，因此線圈都是直立的，各相鐵心的上下端面裝有堅固的絕緣夾板，通過螺杆將上下夾板拉緊，夾緊各相卷鐵心；上下夾板同時起到承託和固定線圈的作用，上下夾板和螺杆都是變壓器支架的一部分，變壓器鐵芯和線圈通過上、下夾板固定在底座上。
[0007]殼式卷鐵心三相立體變壓器的每個線圈窗口是矩形的，線圈截面為半個長圓形；A相線圈的左邊與B相線圈的右邊併攏在一起，B相線圈的左邊與C相線圈的右邊併攏在一起，C相線圈的左邊與A相線圈的右邊併攏在一起，兩兩之間用絕緣墊隔離並用絕緣膠帶包紮緊，併攏的線圈截面為 長圓形，併攏後的三相線圈呈三角形立體分布；三相開式卷鐵心的窗口也是長圓形，分別套在AB、BC、CA三個併攏的繞組上。
[0008]與「一種無縫卷鐵心變壓器」不同的是，殼式卷鐵心三相立體變壓器的鐵心是預先卷繞成形的開式卷鐵心，其氣隙呈階梯型分布，既可以是對接式鐵心也可以是搭接式鐵心。由於氣隙是分散在鐵心的不同位置，並且氣隙數量比疊鐵芯少得多，因此磁阻和鐵損都比疊鐵芯低得多；開式卷鐵心經過退火處理，鐵心性能進一步提高，與閉鐵心相當。裝配時，將卷鐵心打開，分別套在AB、BC、CA三個併攏的繞組上，然後將卷鐵心閉合鎖緊。「一種無縫卷鐵心變壓器」的卷鐵心需要專用卷繞機穿繞，而且鐵心穿繞好以後難於退火。
[0009]開式卷鐵心有成熟的製造工藝和設備，不僅鐵心製造和裝配較容易，也給維修帶來方便:變壓器線圈損壞時，可以將卷鐵心打開卸下，露出線圈維修。
【專利附圖】
【附圖說明】:
[0010]圖1.線圈繞制胎具示意圖。
[0011]圖2.三相線圈拼接示意圖。
[0012]圖3a.搭接式卷鐵心示意圖。
[0013]3b.對接式卷鐵心示意圖。
[0014]圖4a.打開的卷鐵心示意圖。
[0015]4b.卷鐵心套入線圈的示意圖。
[0016]圖5.上夾板平面圖。
[0017]圖6.殼式卷鐵心三相變壓器頂視圖。
[0018]圖7.殼式卷鐵心三相變壓器側視圖。
[0019]圖8.線圈截面或鐵心窗口的不同形狀:
[0020]a.橢圓形b.圓角扇形c.圓角菱形d.圓角三角形。
[0021]附圖標誌:(I)開式卷鐵心(2)A相線圈(3)B相線圈
[0022](4) C相線圈(5)上夾板(6)螺栓(7)下夾板⑶繞線軸
[0023](9)次級線圈(10)絕緣層(11)初級線圈(12)搭接式卷鐵心
[0024](13)對接式卷鐵心(14)打開的卷鐵心(15)膠帶(16)線圈繞制胎具
[0025](17)變壓器底座(18)絕緣墊(19)螺栓孔(20)圓盤
[0026](21)連接板
【具體實施方式】:
[0027]以下結合附圖具體描述殼式卷鐵心三相變壓器的製造工藝和結構。
[0028]殼式卷鐵心三相變壓器的線圈和鐵心是分別單獨製造的，然後組裝到一起。如圖1所示，變壓器的線圈是在繞制胎具(16)上完成的，:為了便於線圈脫模，繞制胎具(16)分為左右兩半，線圈卷繞軸(8)從中間穿過，並將胎具鎖緊。胎具(16)的上下兩面為對稱的弧形，與橢圓部分吻合。採用該胎具可以繞制出半橢圓截面的線圈。如圖中所示:次級線圈
(11)緊貼胎具(16)繞制，在次級線圈(11)的外面包扎絕緣層(10)，在絕緣層外面再繞制初級線圈(11)。繞好的線圈脫模後，在外面用絕緣膠帶纏緊。
[0029]採用上述工藝，將A、B、C三相線圈分別繞好，再兩兩拼攏在一起，如圖2所示:A相線圈⑵的左邊與B相線圈(3)的右邊併攏在一起，B相線圈⑶的左邊與C相線圈(4)的右邊併攏在一起，C相線圈(4)的左邊與A相線圈(2)的右邊併攏在一起，兩兩之間用絕緣墊(18)隔離，然後用絕緣帶將併攏的線圈包紮緊；併攏的線圈截面為長圓形，3個長圓形截面呈品字形分布。
[0030]殼式卷鐵心三相變壓器採用開式卷鐵心。1.開式卷鐵心分為搭接式卷鐵心。2.對接式卷鐵心。3.切鐵心。本例中採用前兩種方式，1.如圖3a所示:搭接式卷鐵心(12)中，每層矽鋼帶(或非晶合金帶)都有一處是搭接的，搭接處在鐵心中呈階梯型分布，使鐵損和溫升最低。2.如圖3b所示:對接式卷鐵心(12)中，每層矽鋼帶(或非晶合金帶)都有一處是對接的，對接處在鐵心中呈階梯型分布。無論是搭接式還是對接式卷鐵心，都有成熟的製造工藝和設備，因此不再贅述。卷繞好的鐵心再經過退火，以消除鐵心內應力並進一步降低鐵損。
[0031]退火以後，需要將卷鐵心打開才能裝入線圈:在卷鐵心的搭接處(或對接處)將矽鋼片逐層打開，並用膠帶(15)固定住，如圖4a所示，打開的卷鐵心(14)適度張開，使卷鐵心能夠套入併攏的線圈。如圖4b所示:打開的卷鐵心(14)正在套入A、C兩相併攏的線圈，(A、B相和B、C相併攏的線圈已套好鐵心。)鐵心到位後，將膠帶(15)打開，把矽鋼帶逐層復位並用鋼帶紮緊。
[0032]線圈和卷鐵心之間留有一定的間隙，間隙中插入絕緣撐條，以固定鐵心和線圈的相對位置。(如果是乾式變壓器，間 隙中可灌注導熱性良好的絕緣樹脂；如果是油浸變壓器，間隙中則充滿變壓器絕緣油。)
[0033]在將鐵心套入線圈以前，可在拼接好的三相線圈內部下方安裝下夾板(7)和底座
(17)。下夾板(7)和上夾板(5)形狀完全相同，都是由三塊120度的扇形絕緣板拼接而成，圖5所示為上夾板:扇形的兩側留有線圈通過的缺口，扇面上留有多個螺栓孔(19)。上、下夾板都是高強度的絕緣板，例如玻璃纖維環氧板。鐵心套入線圈以後，在鐵心上面和線圈之間插入上夾板(5)，如圖6所示:將三塊扇形上夾板拼接為一體，再將上夾板與下夾板之間用螺栓拉緊。圖6中的圓盤(20)和邊沿的連接板(21)是用於拼接上夾板的。由圖6中可見A相線圈(2)、B相線圈(3)和C相線圈(4)在上夾板(5)上面的走向；卷鐵心⑴環繞在兩兩併攏的線圈周圍，呈品字形分布，因處在上夾板(5)以下，故採用虛線表示。圖中顯示螺栓(6)的數量較少，實際上為了加強變壓器的牢固性，可以採用更多螺栓加以緊固。
[0034]圖7所示為殼式卷鐵心三相變壓器側視圖，開式卷鐵心(I)夾在上夾板(5)和下夾板(7)之間，上、下夾板用多條螺栓(6)拉緊，A相線圈(2)、B相線圈(3)和C相線圈(4)，兩兩之間併攏在一起，分別穿過三副卷鐵心的窗口。底座(17)安裝在下夾板(7)的下面，與下夾板固定在一起。
[0035]殼式卷鐵心三相變壓器的整體外形接近於圓柱體，不僅比同等功率容量的疊片式三相變壓器要小很多，比現有三相立體變壓器也更小、更輕，鐵損和銅損更低。如果是油浸變壓器，所用油箱更小，用油更少。
[0036]上述長圓形(線圈截面或鐵心窗口的形狀)，包括以下多種形式，如圖8a所示的橢圓形，圖8b所示的圓角扇形，圖8c所示的圓角菱形，圖8d所示的圓角三角形；儘管線圈截面和鐵心窗口的形狀有所不同，但都在本發明的權利要求範圍之內。
【權利要求】
1.殼式卷鐵心三相立體變壓器，由線圈三相卷鐵心支架和底座構成，每相線圈窗口是矩形的，A相線圈的左邊與B相線圈的右邊併攏在一起，B相線圈的左邊與C相線圈的右邊併攏在一起，C相線圈的左邊與A相線圈的右邊併攏在一起，兩兩之間用絕緣墊隔離並包紮緊，形成三角形立體分布，其特徵在於:三相卷鐵心採用開式卷鐵心，三相鐵心的磁路完全對稱，並且線圈和鐵心是分別獨立繞制的；每相線圈的截面都是半個長圓形，併攏後的線圈截面為三個品字形分布的長圓形，三個開式卷鐵心分別包圍著三相併攏的繞組；三相鐵心由寬度相等的矽鋼帶或非晶合金帶卷繞成。
2.根據權利要求1所述的殼式卷鐵心三相變壓器，其特徵在於:所述的開式卷鐵心是搭接式卷鐵心。
3.根據權利要求1所述的殼式卷鐵心三相變壓器，其特徵在於:所述的開式卷鐵心是對接式卷鐵心。
4.根據權利要求1所述的殼式卷鐵心三相變壓器，其特徵在於:所述的三相卷鐵心的每一相為一個開式卷鐵心。
5.根據權利要求1所述的殼式卷鐵心三相變壓器，其特徵在於:所述的三相卷鐵心的每一相由多個開式卷鐵心組成，每相的卷鐵心上下對齊疊加在一起，鐵心之間墊有柔性絕緣墊。
6.根據權利要求1所述的殼式卷鐵心三相變壓器，其特徵在於:所述的開式卷鐵心經過退火，將鐵心打開，分別套在三個併攏的繞組上，再將鐵心閉合鎖緊。
7.根據權利要求1所述的殼式卷鐵心三相變壓器，其特徵在於:所述的開式卷鐵心的窗口為長圓形。
【文檔編號】H01F30/12GK103730243SQ201210403327
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2012年10月14日 優先權日:2012年10月14日
【發明者】黃上立 申請人:黃上立