[发明专利]三相变压器

说明书

公开了一种三相变压器及其组装方法。三相变压器包括三个闭环磁芯元件，每个闭环磁芯元件包括分别与该三相变压器的两个不同电相关联的两对部分初级和次级线圈。每对部分初级和次级线圈被放置在其闭环磁芯元件的同一磁芯部分上，并且其部分初级和次级线圈分别串联或并联地电连接到与相同电相关联并且被放置在另一个闭环磁芯元件上的另一对部分初级和次级线圈的部分初级和次级线圈。串联或并联地电连接的部分初级线圈被电耦合以连接到三相电功率电源。串联或并联地电连接的次级线圈被电耦合以连接到三相负载。

技术领域

本申请总体上属于三相变压器领域。

背景

电力变压器是一种电力设备，包括感应耦合的一个或多个初级和次级绕组，使得其初级绕组中的AC(交流功率)输入电功率在其次级绕组中感应出相应的输出AC电功率。

三相变压器通常包括磁芯电路和感应地耦合到该磁芯电路的三个线圈块。每个线圈块通常由初级和次级绕组组成。现有技术的三相电力变压器通常使用所谓的“E+l”磁芯配置，其中线圈安装在磁芯的“E”形框架的三条腿上，然后由核芯的“l”形轭闭合该磁芯。因此，“E+l”磁芯配置提供平面的核芯结构。

日本专利公开号JP 5928310 A2描述了一种三相变压器，其由三个单相磁变压器组成，每个单相磁变压器以这样的方式构成，即在由非晶材料构成的缠绕芯的圆周上以规则的间隔布置多个线圈线轴，初级线圈和次级线圈缠绕在线圈线轴上。三相变压器本体以这样的方式构成，即这些单相变压器通过绝缘隔板布置在同一轴线上，并且每个单相变压器线圈都是三相连接的。根据这种构造，可以防止由于非晶磁性材料在材料质量上的脆性导致核芯的脆性断裂。然而，这种类型的变压器设计由于其分段交替的高压和低压端子的位置而具有复杂的结构，因为这些端子之间的距离取决于电压水平。此外，高压线圈的每一部分都应该具有更强的绝缘，这使得很难将这种端子安装在由非晶带制成的圆环上。

美国专利号4,893,069描述了一种铁磁谐振三相恒定AC电压变压器，包括：三个变压器铁芯，每个对应的输入电源相有一个变压器铁芯、形成在每个变压器铁芯上的初级绕组和次级绕组、与初级绕组串联的串联电抗部件或电抗器、用于将次级绕组产生的次级输出电压控制到预定目标值的自动电压调节装置、被形成为感应地耦合到每个串联电抗部件或电抗器的补偿绕组、以及用于将补偿绕组彼此串联连接以形成闭环电路的装置。理论上，即使负载或初级输入电压或两者不平衡，次级输出电压也保持平衡状态。

在美国专利号4,862,059中，三相系统中每个变压器的初级和次级绕组各形成一对独立的绕组，形成在其中一个变压器的铁芯上的初级和次级对中的每一个的第一绕组和形成在与其相邻的变压器的铁芯上的初级和次级对中的每一个的第二绕组彼此串联连接。这些串联的绕组分别被视为一相绕组，并且它们以三角形连接或Y形连接彼此连接。由系统输出之一的负载电流的变化引起的电压相位的变化不仅对该输出处的电压相位有影响，而且对与其相邻的输出处的电压相位也有影响，因此能够将由于负载失去平衡而导致的输出相电压之间的相位差偏差减小到大约一半。当两个相邻铁芯的腿部并置，并且在并置的腿部上形成公共绕组，使得一个绕组可以等效地用作串联连接的两个绕组时，总共需要的绕组数量是独立地在核芯的腿部上形成绕组所需绕组数量的一半。

概述

常规的三相变压器通常利用磁芯系统，该磁芯系统被配置成限定具有相对较大横截面积的磁芯腿，因此需要三个初级绕组/线圈和三个次级绕组/线圈，这些线圈/绕组相应地具有相对大的内径和外径以放置在磁芯腿上。因此，这种常规的三相变压器设计不可避免地体积大、重量重，并且几何尺寸相对较大。

本申请公开了三相变压器设计，其中三相变压器可以被灵活地布置成适合相对较小的空间，或者被分布用于将其部件放置在几个不同的位置，这些位置可以相对远离彼此，并且具有相对较小的重量和几何尺寸。根据一些实施例的三相变压器包括三个单独的闭环磁芯元件，其中每个闭环磁芯元件包括分别与三相电源的两个不同电相关联的两对部分初级和次级绕组/线圈，并且其中每对部分初级和次级绕组/线圈位于其闭环磁芯元件的同一部分上。