同心式軸向四分裂牽引變壓器及其實現方法
2023-12-01 16:03:51
專利名稱：同心式軸向四分裂牽引變壓器及其實現方法
技術領域：
本發明涉及一種同心式軸向四分裂牽引變壓器及其實現方法。
背景技術：
普通的單相牽引變壓器如圖3所示。隨著當前各種技術的發展，特別是變流技術的發展。對變壓器又提出許多更高的要求，例如它要求一臺變壓器能給幾個負載同時供電，並要求各負載之間不能互相干擾，即使一個負載發生故障隔離後，其它負載還能正常工作。另外有些場合它還要求變壓器有較高的阻抗，以達到限制短路電流和消諧濾波的作用，並且在要求在高阻抗條件下各負載繞組之間解耦要好，各繞組之間的阻抗不平衡度要小。而現有的變壓器無法滿足上述要求。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種同心式軸向四分裂牽引變壓器及其實現方法，該同心式軸向四分裂牽引變壓器及其實現方法結構巧妙，其次邊繞組既能獨立工作，又能同時工作，變壓器具有體積小、佔地面積小、製造成本低的優點。發明的技術解決方案如下:一種同心式軸向四分裂牽引變壓器，包括鐵芯和繞組，所述的鐵芯為包括至少2個單鐵芯柱；每一個單鐵芯柱設有4套(即4層)沿單鐵芯柱的軸向排列的繞組，每一套繞組由處於內側的原邊繞組和處於外側的次邊繞組組成；且4個原邊繞組並聯。所述的單鐵芯柱為2個，此時的同心式軸向四分裂牽引變壓器為單相式變壓器，每層左右柱線圈串聯或並聯形成一個單獨的原次邊繞組，沿軸向共形成4對原次邊繞組。所述的單鐵芯柱為3個，此時的同心式軸向四分裂牽引變壓器為三相式變壓器，每層三柱線圈形成A B C三相，沿軸向共形成4對原次邊繞組。一種同心式軸向四分裂牽引變壓器的實現方法，採用包括至少2個單鐵芯柱的鐵芯；每一個單鐵芯柱設有處於內側的4個原邊繞組和處於外側的4個次邊繞組；且4個原邊繞組並聯；4個次邊繞組採用獨立工作模式或同時工作模式。所述的單鐵芯柱為2個，此時的同心式軸向四分裂牽引變壓器為單相式變壓器，每層左右柱線圈串聯或並聯形成一個單獨的原次邊繞組，沿軸向共形成4對原次邊繞組。所述的單鐵芯柱為3個，此時的同心式軸向四分裂牽引變壓器為三相式變壓器，每層三柱線圈形成A B C三相，沿軸向共形成4對原次邊繞組。所述的原邊繞組為高壓繞組或低壓繞組。分裂式變壓器是多繞組變壓器中的一種特殊形式，與普通多繞組變壓器不同點在於:它的次邊繞組分裂成幾個支路，這幾個支路沒有電氣上的聯繫，而僅有較弱的磁耦合。該分裂變壓器具有以下特點:1、由於採用全分裂結構即四個原邊繞組分別對應四個次邊繞組，四個次邊繞組之間的阻抗很大，所以互相之間的影響也比較小，次邊繞組解耦較好，如果其中一個次邊繞組的負載發生故障隔離後，其他繞組還能繼續運行；2、限制短路電流和消諧濾波作用顯著；3、相對於四個單獨變壓器或二個雙分裂變壓器具有體積小、佔地面積小、製造成本低的優點。分裂式變壓器正在電力工業中被廣泛採用，隨著一些其它工業的興起，如變流器技術、光伏技術等，分裂式變壓器應用範圍越來越廣，同時對分裂式變壓器低壓繞組數量需求也越來越多，受變壓器設計的局限性，國內分裂式變壓器以雙分裂變壓器為主。有益效果:本發明的同心式軸向四分裂牽引變壓器及其實現方法，採用全分裂結構形式(即變壓器四個原邊繞組分別對應一次邊繞組)，三相同心式軸向四分裂牽引變壓器共有12個原邊繞組和12個次邊繞組，所有原次邊繞組沿軸向分裂排列。該變壓器具有以下特點:1、由於四個繞組採用全分裂結構，所以各次邊繞組相互之間的影響比較小，解耦較好，每個次邊繞組既能獨立工作，又能同時工作；它具有次邊繞組解耦好，能獨立運行不受其它繞組影響。由於四個次邊繞組之間的分裂阻抗很大，相互之間沒有電氣上的聯繫，僅有弱磁耦合，所以它們之間解耦較好，相互的影響也比較小，每個繞組既能獨立工作又能同時工作。如果其中一個次邊繞組負載發生故障，另外的繞組還能繼續運行，這是普通變壓器無法做到的。2、該種變壓器適合做成高阻抗變壓器，對限制短路電流和消諧濾波作用顯著；由於該變壓器容易實現高阻抗，軸向分布了四個繞組，為了降低變壓器的整體高度，通常把線圈做成扁平式，很容易增大了線圈的幅寬度，即增大了線圈的漏磁面積，提高了線圈的阻抗，具有很高阻抗也是牽引變壓器的特點之一，因為變壓器阻抗高對限制短路電流和消諧濾波的作用顯著，大增加了牽引變壓器的抗短路電流的能力和消諧濾波的能力。3、相對於四個單獨變壓器或二個雙分裂變壓器具有體積小、佔地面積小、製造成本低的優點。在實際應用中如果需要多個繞組供給多個負載時，用多臺普通變壓器的方法成本比較高，佔地面積也要大，採用同心式軸向四分裂變壓器就可以替代四臺普通變壓器工作，節省建設投資與佔地面積有著一定的實際經濟意義。特別是在工作場地較為緊張的場合應用會有很大的經濟意義。目前國內雙分裂變壓器比較多，四分裂變壓器在設計上無先例參考，現變壓器理論研究也未涉及到四分裂變壓器。同心式軸向四分裂變壓器不同於軸向雙分裂變壓器，雙分裂變壓器因為軸向只分布了二個繞組，這二個繞組的阻抗總能保持一致，但同心式軸向四分裂變壓器的軸向四對原次繞組之間複雜的磁場分布無法保證完全對稱分裂，每個次邊繞組與原邊繞組以及它們相互之間的耦合程度也不同，所以四對繞組同時工作時阻抗就會有較大的差異。通過調整軸向四分裂中的四個繞組的不同的幅向寬度、線圈不同的高度，特別是調整軸向四個繞組的位置等，以保證四對繞組阻抗基本一致，使牽引變壓器在有些需要阻抗特性一致的特殊場合也能使用。
圖1是三相同心式軸向四分裂牽引變壓器(剖面圖)；圖2是單相同心式軸向四分裂牽引變壓器(剖面圖)；圖3是單相普通變壓器(剖面圖)；標號說明:1:第一次邊繞組，2:第一原邊繞組，3:第二次邊繞組，4:第二原邊繞組，5:第三次邊繞組，6:第三原邊繞組，7:第四次邊繞組，8:第四原邊繞組，9:鐵芯，10-單鐵芯柱。
具體實施例方式以下將結合附圖和具體實施例對本發明做進一步詳細說明:實施例1:如圖1-2所示，一種同心式軸向四分裂牽引變壓器，包括鐵芯和繞組，所述的鐵芯為包括至少2個單鐵芯柱；每一個單鐵芯柱設有4套(即4層)沿單鐵芯柱的軸向排列的繞組，每一套繞組由處於內側的原邊繞組和處於外側的次邊繞組組成；且4個原邊繞組並聯。所述的單鐵芯柱為2個，此時的同心式軸向四分裂牽引變壓器為單相式變壓器，每層左右柱線圈串聯或並聯形成一個單獨的原次邊繞組，沿軸向共形成4對原次邊繞組。所述的單鐵芯柱為3個，此時的同心式軸向四分裂牽引變壓器為三相式變壓器，每層三柱線圈形成A B C三相，沿軸向共形成4對原次邊繞組。一種同心式軸向四分裂牽引變壓器的實現方法，採用包括至少2個單鐵芯柱的鐵芯；每一個單鐵芯柱設有處於內側的4個原邊繞組和處於外側的4個次邊繞組；且4個原邊繞組並聯；4個次邊繞組採用獨立工作模式或同時工作模式。所述的單鐵芯柱為2個，此時的同心式軸向四分裂牽引變壓器為單相式變壓器，每層左右柱線圈串聯或並聯形成一個單獨的原次邊繞組，沿軸向共形成4對原次邊繞組。所述的單鐵芯柱為3個，此時的同心式軸向四分裂牽引變壓器為三相式變壓器，每層三柱線圈形成A B C三相，沿軸向共形成4對原次邊繞組。所述的原邊繞組為高壓繞組或低壓繞組。同心式軸向四分裂牽引變壓器與普通變壓器相比線圈的排列方式完全不同(圖1圖2與圖3相對比)，因而在設計上也完全不同於普通變壓器，也因於此種結構形式使得同心式軸向四分裂牽引變壓器具有各繞組之間的解耦能力，大阻抗能力和抗短路能力。三相或單相變壓器單柱繞組如圖示1-2排列在鐵芯9上，形成同心式軸向四分裂變壓器結構形式。某一種針對地鐵設計的同心式軸向四分裂牽引變壓器進一步說明此變壓器的參數如下:容量:3000KVA原邊額定電壓:10000V原邊額定電流:173.21A次邊額定電壓:4X950V次邊額定電流:4X 456A
阻抗38%
權利要求
1.一種同心式軸向四分裂牽引變壓器，包括鐵芯和繞組，其特徵在於，所述的鐵芯為包括至少2個單鐵芯柱；每一個單鐵芯柱設有4套沿單鐵芯柱的軸向排列的繞組，每一套繞組由處於內側的原邊繞組和處於外側的次邊繞組組成；且4個原邊繞組並聯。
2.根據權利要求1所述的同心式軸向四分裂牽引變壓器，其特徵在於，所述的單鐵芯柱為2個，此時的同心式軸向四分裂牽引變壓器為單相式變壓器，每層左右柱線圈串聯或並聯形成一個單獨的原次邊繞組，沿軸向共形成4對原次邊繞組。
3.根據權利要求1所述的同心式軸向四分裂牽引變壓器，其特徵在於，所述的單鐵芯柱為3個，此時的同心式軸向四分裂牽引變壓器為三相式變壓器，每層三柱線圈形成A B C三相，沿軸向共形成4對原次邊繞組。
4.一種同心式軸向四分裂牽引變壓器的實現方法，其特徵在於，採用包括至少2個單鐵芯柱的鐵芯；每一個單鐵芯柱設有處於內側的4個原邊繞組和處於外側的4個次邊繞組；且4個原邊繞組並聯；4個次邊繞組採用獨立工作模式或同時工作模式。
5.根據權利要求4所述的同心式軸向四分裂牽引變壓器的實現方法，其特徵在於，所述的單鐵芯柱為2個，此時的同心式軸向四分裂牽引變壓器為單相式變壓器，每層左右柱線圈串聯或並聯形成一個單獨的原次邊繞組，沿軸向共形成4對原次邊繞組。
6.根據權利要求4所述的同心式軸向四分裂牽引變壓器的實現方法，其特徵在於，所述的單鐵芯柱為3個，此時的同心式軸向四分裂牽引變壓器為三相式變壓器，每層三柱線圈形成A B C三相，沿軸向共形成4對原次邊繞組。
全文摘要
本發明公開了一種同心式軸向四分裂牽引變壓器及其實現方法，採用全分裂結構形式(即變壓器四個原邊繞組分別對應一次邊繞組)，三相同心式軸向四分裂牽引變壓器共有12個原邊繞組和12個次邊繞組，所有原次邊繞組沿軸向排列。該變壓器具有以下特點1、由於四個繞組採用全分裂結構，所以各次邊繞組相互之間的影響比較小，解耦較好，每個次邊繞組既能獨立工作，又能同時工作；2、該種變壓器適合做成高阻抗變壓器，對限制短路電流和消諧濾波作用顯著；3、相對於四個單獨變壓器或二個雙分裂變壓器具有體積小、佔地面積小、製造成本低的優點。
文檔編號H01F27/24GK103151153SQ20131011580
公開日2013年6月12日 申請日期2013年4月3日 優先權日2013年4月3日
發明者錢旭, 李霞 申請人:株洲市科達電機技術有限公司