三相對稱輸入的單相供電變壓器的製作方法
2023-05-20 10:39:46
專利名稱：三相對稱輸入的單相供電變壓器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種單相負載的供電變壓器，它一次側的三相輸入電流對稱，二次側的單相輸出電流可隨負載變化而變化。
在現有技術中，單相負載(例如照明燈具、電焊機、單相電爐、電動工具、單相電力牽引設備等)對三相供電變壓器而言，是一種不對稱負載，會引起程度不同的三相電源的不對稱，影響供電質量。按對稱分量法分析，其原因在於單相負載電流在三相變壓器磁路中形成了負序磁勢;同時可證明，單純依靠變壓器二次側三相繞組間自身不同聯接或採用某種特殊三相磁路，均是不可能在根本上消除這種負序磁勢的。
傳統的消除負序磁勢的措施是採用電感、電容元件來補償，即提供一個反方向的負序磁勢以抵消負載電流引起的負序磁勢。這一方法簡單、可靠，但要求負載不變，即負載阻抗角和幅值需保持定值，否則，就應隨著負載的變動而隨時調節電感、電容值。當要求自動調節時，就得設置採樣、比較、放大和自服環節，從而變得相當複雜了。
也有採用「平衡變壓器」的，它一次側的三相輸入電流對稱，二次側接成兩相對稱輸出，可允許負載任意變化。但其應用前提是，必須始終維持兩相負載完全相等(阻抗角和幅值分別對應相等)。而在實際應用中，要使得兩個負載阻抗完全相等是十分困難甚至是無法實現的，因此，極大地限制了這種「平衡變壓器」的推廣應用。
鑑於以上問題，本發明的任務是提供了一種能自動地消除隨負載變動而變化著的負序磁勢的新型單相供電變壓器。應用該變壓器時，不管單相負載阻抗如何變動，變壓器的三相輸入電流能始終保持相當高的對稱性。
本發明的基本構思是將現有的「平衡變壓器」的兩相輸出繞組中的一相電壓，通過一移相器移相90度，結果與另一相電壓同相位，將它們串聯相加，從而構成單相輸出電源。由於移相器及補償電容器等作用，變壓器的兩相輸出電流中的負序分量由此得以消除。
附圖
為本發明的電路原理圖。
以下結合附圖詳細敘述本發明的結構如附圖所示，[1]為平衡變壓器，[2]為轉換開關，[3]為移相器，[4]為負載阻抗。平衡變壓器的一次側A、B、C三相繞組接成三角形(最好不接成星形)，二次側的a、b、c三相繞組的各相總匝數相等，其中a、c兩相繞組各自分成a1、a2和c1、c2兩段，兩段的匝數比為1∶0.366。由a1、b、c1組成d和由a2、c2組成q兩相對稱繞組。移相器由定子(或內外定子)和轉子n構成，定子迭片鐵心中分布著空間正交的d′和q′兩套繞組。d′繞組上並接有定值補償電容c;轉子為鼠籠式(包括空心杯形轉子)或繞線式。需要時，軸上可安裝散熱風扇。當需要獲得高度對稱時其補償電容c與d′繞組匝數分別有不同的抽頭分檔值。轉子可在亞同步速下(靠自身異步轉矩驅動)或同步速下(由同軸安裝的小容量同步電動機驅動)運轉。轉子的同步速所對應的磁極對數最好為3或4。
本發明的實施過程如下如圖所示當三相電源施加於平衡變壓器一次側時，它的二次側d、q繞組中將感應出兩相對稱電勢
。由於平衡變壓器的d繞組和移相器的d′繞組相併聯，電勢
即被移相90度而轉換成q′繞組的輸出電勢
，因為q′與q繞組順向串聯，
與
電勢同相位，從而構成了單相輸出電源。如接入負載阻抗[4]，則變壓器進入單相負荷運行狀態。
在變壓器輸出單相電流之前，應先將移相器[3]的轉子啟動至亞同步速或同步速。當依靠自啟動時，需將轉換開關[2]的手柄置於I的位置，即將
饋電給移相器的d、q繞組，猶如兩相電動機的啟動一般。待啟動完畢，再將手柄置於Ⅱ的位置即正常運轉的狀態。如用同軸小容量同步電動機啟動，則該手柄一開始可處於「中立」狀態，待進入同步速後，再置於Ⅱ的位置。此後應維持轉子穩定運轉，以消除負序磁勢。
本發明不採用任何大功率電子器件，其結構簡單，維護方便，運行可靠。其突出特點是，不論單相負載的幅值和阻抗角如何變化，供電變壓器的三相輸入電流始終保持令人滿意的對稱性，消除了單相負載對三相電源的不對稱影響;其輸出電壓波形比較理想。在不需用單相電源時還可以增設一組開關，方便地切換成一般三相輸出變壓器應用。
權利要求
1.三相對稱輸入的單相供電變壓器，其一次側A、B、C三相繞組接成三角形，其特徵是二次側是由a1、b、c1組成d和a2、c2組成q的兩相對稱繞組和移相器構成。
2.根據權利要求1所述的三相對稱輸入單相供電變壓器，其特徵是所述的移相器是由定子(或內外定子)和轉子n構成，定子(或內外定子)上分布著正交的d′、q′兩套繞組。
3.根據權利要求2所述的移相器，其特徵是所述轉子為鼠籠式和繞線式。
4.根據權利要求書3所述的移相器，其特徵是，d′繞組上並接有定值補償電容c。
5.根據權利要求書3所述的移相器，其特徵是轉子n的同步速所對應的磁極對數最好為3或4。
全文摘要
本發明涉及一種三相對稱輸入的單相負載的供電變壓器。其一次側A、B、C三相繞組接成三角形，二次側是由a
文檔編號H01F27/42GK1095855SQ9311125
公開日1994年11月30日 申請日期1993年5月25日 優先權日1993年5月25日
發明者張曾常 申請人:山東工業大學