一種雙頻通用的電力變壓器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明一種雙頻通用的電力變壓器，包括對應(yīng)設(shè)置在同一鐵心上的高壓線圈、低壓線圈和調(diào)壓線圈；所述的高壓線圈沿鐵心軸向至少分為兩部分間隔排布的線圈，高壓線圈各部分線圈之間并聯(lián)連接或串聯(lián)連接；所述的調(diào)壓線圈對應(yīng)高壓線圈的各部分分裂間隔排布且一一對應(yīng)串聯(lián)連接。優(yōu)選的，調(diào)壓線圈中調(diào)壓段的線徑截面積，隨調(diào)壓段串入高壓線圈的先后順序依次逐漸減小。本發(fā)明通過將高壓線圈和對應(yīng)的調(diào)壓線圈進(jìn)行分裂后間隔布置，利用串聯(lián)或并聯(lián)的調(diào)節(jié)控制匹配，從而組合出多種運(yùn)行方式，高壓線圈和對應(yīng)調(diào)壓線圈分隔的越多，其能夠提供的運(yùn)行方式就越多，從而能夠適應(yīng)極寬的電壓調(diào)節(jié)范圍。
【專利說明】一種雙頻通用的電力變壓器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力變壓器應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種雙頻通用的電力變壓器。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，電力變壓器的應(yīng)用均為定向式的應(yīng)用，在設(shè)計(jì)建造電廠和電站時(shí)就固定了頻率、固定了電壓?，F(xiàn)有常用的頻率有50Hz和60Hz兩種，而且電網(wǎng)電壓也有非常大的差異，為某個(gè)電壓等級或某個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)制造好的一臺變壓器無法直接適用在其它項(xiàng)目上；同時(shí)當(dāng)某臺變壓器發(fā)生損壞或某地區(qū)需要應(yīng)急供電時(shí)，由于一臺變壓器的制造至少需要一個(gè)月的時(shí)間，無法滿足維護(hù)更換和應(yīng)急供電的需求，這都會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)損失甚至嚴(yán)重的政治影響。因此，現(xiàn)有技術(shù)中的電力變壓器都無法滿足各種不同的電源頻率、不同的輸入電壓等各種情況因素下的電力供應(yīng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對以上所述的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種雙頻通用的電力變壓器，其通用性強(qiáng)，電壓適用范圍極寬，能夠適用于全球各種電壓等級。
[0004]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0005]一種雙頻通用的電力變壓器，包括對應(yīng)設(shè)置在同一鐵心上的高壓線圈、低壓線圈和調(diào)壓線圈；所述的高壓線圈沿鐵心軸向至少分為兩部分間隔排布的線圈，高壓線圈各部分線圈之間并聯(lián)連接或串聯(lián)連接；所述的調(diào)壓線圈對應(yīng)高壓線圈的各部分分裂間隔排布且
一一對應(yīng)串聯(lián)連接。
[0006]優(yōu)選的，調(diào)壓線圈中調(diào)壓段的線徑截面積，隨調(diào)壓段串入高壓線圈的先后順序依次逐漸減小。
[0007]進(jìn)一步，低壓線圈、高壓線圈和調(diào)壓線圈延鐵心徑向依次向外排列。
[0008]再進(jìn)一步，調(diào)壓線圈呈螺旋式排列；不同調(diào)壓段內(nèi)導(dǎo)線的軸向尺寸相同，通過徑向尺寸改變形成線徑截面積的變化。
[0009]進(jìn)一步，調(diào)壓線圈呈層式排列；不同調(diào)壓段內(nèi)導(dǎo)線的徑向尺寸相同，通過軸向尺寸改變形成線徑截面積的變化。
[0010]優(yōu)選的，調(diào)壓線圈采用粗細(xì)調(diào)壓方式連接或線性調(diào)壓方式連接。
[0011]優(yōu)選的，低壓線圈沿鐵心軸向至少分為兩部分間隔排布的線圈，低壓線圈各部分線圈之間并聯(lián)連接或串聯(lián)連接。
[0012]進(jìn)一步，高壓線圈各部分線圈之間并聯(lián)連接或串聯(lián)連接，以及低壓線圈各部分線圈之間并聯(lián)連接或串聯(lián)連接分別通過成套的串并聯(lián)開關(guān)選擇連接。
[0013]優(yōu)選的，當(dāng)高壓線圈接入電壓頻率為60Hz時(shí)，高壓線圈上施加的電壓最大為50Hz時(shí)施加電壓的1.2倍，雙頻通用的電力變壓器的選擇容量最大為50Hz時(shí)選擇容量的1.2倍。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果:[0015]本發(fā)明通過將高壓線圈和對應(yīng)的調(diào)壓線圈進(jìn)行分裂后間隔布置，利用串聯(lián)或并聯(lián)的調(diào)節(jié)控制匹配，從而組合出多種運(yùn)行方式，高壓線圈和對應(yīng)調(diào)壓線圈分隔的越多，其能夠提供的運(yùn)行方式就越多，從而能夠適應(yīng)極寬的電壓調(diào)節(jié)范圍。
[0016]進(jìn)一步的，通過將調(diào)壓線圈中調(diào)壓段內(nèi)線徑呈變截面設(shè)置，使其能夠在滿足極寬電壓范圍的情況下，保證在隨著高壓線圈中串入的調(diào)壓線圈內(nèi)調(diào)壓段數(shù)的增加，串入的調(diào)壓段線徑的截面積也相應(yīng)的逐漸減小；從而使得調(diào)壓線圈中隨著調(diào)節(jié)電壓的逐漸增加，電流逐漸減小的同時(shí)，調(diào)壓段內(nèi)繞制線線徑隨之減小，使調(diào)壓段能夠得到充分利用，而且極大的降低了變壓器的體積和生產(chǎn)成本的消耗，同時(shí)保證了使用的可靠性。由于其寬度適應(yīng)范圍大、體積小，調(diào)整靈活性大，因此能夠?qū)⑵溆糜谝苿有偷膽?yīng)急電力變壓器使用。
[0017]進(jìn)一步的，針對本發(fā)明中低壓線圈、高壓線圈和調(diào)壓線圈的排布特點(diǎn)，優(yōu)選排布結(jié)構(gòu)，并針對不同類型調(diào)壓線圈的排布調(diào)整調(diào)壓段設(shè)置結(jié)構(gòu)，更好的減小了變壓器體積，提高了變壓器的適應(yīng)能力，降低了制造加工的難度。
[0018]進(jìn)一步的，調(diào)壓開關(guān)采用粗細(xì)調(diào)壓方式或線性調(diào)壓方式，能夠保證所有分接的負(fù)載損耗都相差不大，實(shí)現(xiàn)所有分接電壓的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
[0019]進(jìn)一步的，通過串并聯(lián)開關(guān)的選擇連接，使得變壓器能夠在不同的應(yīng)用調(diào)件下，根據(jù)需求和電壓調(diào)節(jié)范圍實(shí)現(xiàn)不同方式的連接和組合。
[0020]進(jìn)一步的，通過控制60Hz接入電壓的電壓和容量參數(shù)，保證了接入電壓在50Hz和60Hz的條件下，能夠有相同的磁密，電密和電阻損耗，以及能夠在串聯(lián)或并聯(lián)條件下由相同的短路阻抗，簡化了雙頻率下轉(zhuǎn)換應(yīng)用的操作，降低了操作難度，提高了應(yīng)急能力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明實(shí)施例中的各線圈排列示意圖。
[0022]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中所述的調(diào)壓線圈呈螺旋時(shí)排列時(shí)的變截面圖。
[0023]圖3為本發(fā)明實(shí)施例中所述的調(diào)壓線圈呈層式排列時(shí)的變截面圖。
[0024]圖4為本發(fā)明實(shí)施例中高壓線圈和調(diào)壓線圈的連接原理圖。
[0025]圖中:1為鐵心，21為上低壓線圈，22為下低壓線圈，31為上高壓線圈，32為下高壓線圈，41為上調(diào)壓線圈，42為下調(diào)壓線圈，51為上粗調(diào)壓線圈，52為下粗調(diào)壓線圈，61為上細(xì)調(diào)壓線圈，62為下細(xì)調(diào)壓線圈，7為串并聯(lián)開關(guān)，8為粗細(xì)調(diào)開關(guān)，K為極性選擇開關(guān)；①、②、③、④、⑤、⑥、⑦、⑧、⑨、⑩分別為不同線徑截面的調(diào)壓段；01、02、X1、X2為A相的串并聯(lián)開關(guān)觸頭，PU P2、Yl、Y2為B相的串并聯(lián)開關(guān)觸頭，Ql、Q2、Zl、Z2為C相的串并聯(lián)開關(guān)觸頭。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合具體的實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，所述是對本發(fā)明的解釋而不是限定。
[0027]本發(fā)明一種雙頻通用的電力變壓器，包括對應(yīng)設(shè)置在同一鐵心上的高壓線圈、低壓線圈和調(diào)壓線圈；所述的高壓線圈沿鐵心軸向至少分為兩部分間隔排布的線圈，高壓線圈各部分線圈之間并聯(lián)連接或串聯(lián)連接；所述的調(diào)壓線圈對應(yīng)高壓線圈的各部分分裂間隔排布且一一對應(yīng)串聯(lián)連接。低壓線圈可以不分裂，也可以分裂為兩個(gè)或多個(gè)。[0028]其中優(yōu)選的，調(diào)壓線圈中調(diào)壓段的線徑截面積，隨調(diào)壓段串入高壓線圈的先后順序依次逐漸減小。低壓線圈、高壓線圈和調(diào)壓線圈延鐵心徑向依次向外排列。當(dāng)調(diào)壓線圈呈螺旋式排列，不同調(diào)壓段內(nèi)導(dǎo)線的軸向尺寸相同，通過徑向尺寸改變形成線徑截面積的變化；不同調(diào)壓段內(nèi)導(dǎo)線的徑向尺寸相同，通過軸向尺寸改變形成線徑截面積的變化；調(diào)壓線圈的排列不受變截面積大小的影響，在考慮其他因素的情況下，能夠進(jìn)行優(yōu)化排布，但是變截面調(diào)壓段之間的連接關(guān)系依然是隨著串入電路的先后順序，線徑截面積逐漸減小，調(diào)壓線圈采用粗細(xì)調(diào)壓方式連接或線性調(diào)壓方式連接。
[0029]優(yōu)選的，低壓線圈沿鐵心軸向至少分為兩部分間隔排布的線圈，低壓線圈各部分線圈之間并聯(lián)連接或串聯(lián)連接。高壓線圈各部分線圈之間并聯(lián)連接或串聯(lián)連接，以及低壓線圈各部分線圈之間并聯(lián)連接或串聯(lián)連接分別通過成套的串并聯(lián)開關(guān)選擇連接。當(dāng)高壓線圈接入電壓頻率為60Hz時(shí)，在高壓線圈上施加的電壓最大為50Hz時(shí)施加電壓的1.2倍，雙頻通用的電力變壓器的選擇容量最大為50Hz時(shí)選擇容量的1.2倍。
[0030]優(yōu)選的，將60Hz時(shí)施加電壓設(shè)置為50Hz時(shí)的1.2倍，能夠保持磁密不變，60Hz時(shí)的容量也為50Hz時(shí)的1.2倍，線圈中的電密在50Hz和60Hz時(shí)相同，繞組中電密、電阻損耗也相同，短路阻抗(基于滿容量)無論是串聯(lián)還是并聯(lián)時(shí)均相同。減少了組合調(diào)整時(shí)考慮因素，極大的簡化了調(diào)節(jié)使用時(shí)的操作。
[0031]具體的，如圖1所示，本優(yōu)選實(shí)施例以高壓線圈、低壓線圈和調(diào)壓線圈分別分為兩部分并間隔排列，沿鐵心徑向依次向外排列；如此本發(fā)明就擁有了四種運(yùn)行方式，分別為上低壓線圈與下低壓線圈并聯(lián)，上高壓線圈串聯(lián)上調(diào)節(jié)線圈后與下高壓線圈串聯(lián)下調(diào)節(jié)線圈后并聯(lián)；上低壓線圈與下低壓線圈并聯(lián)，上高壓線圈串聯(lián)上調(diào)節(jié)線圈后與下高壓線圈串聯(lián)下調(diào)節(jié)線圈后串聯(lián)；上低壓線圈與下低壓線圈串聯(lián)，上高壓線圈串聯(lián)上調(diào)節(jié)線圈后與下高壓線圈串聯(lián)下調(diào)節(jié)線圈后并聯(lián)；上低壓線圈與下低壓線圈串聯(lián)，上高壓線圈串聯(lián)上調(diào)節(jié)線圈后與下高壓線圈串聯(lián)下調(diào)節(jié)線圈后串聯(lián)。
[0032]當(dāng)調(diào)壓線圈采用螺旋式排列時(shí)，如圖2所示，不同調(diào)壓段內(nèi)導(dǎo)線的軸向尺寸相同，通過徑向尺寸改變形成線徑截面積的變化，實(shí)現(xiàn)調(diào)壓線圈內(nèi)線徑的變截面設(shè)置，以單匝為例，形成連接關(guān)系時(shí)，最先接入的調(diào)壓段內(nèi)的導(dǎo)線⑩線徑最大，向外依次到最后接入的導(dǎo)線①的線徑最小；調(diào)壓段的排布按標(biāo)號為蛇形排布，也可以呈其他排布方式；當(dāng)調(diào)壓線圈采用層式排列時(shí)，如圖3所示，不同調(diào)壓段內(nèi)導(dǎo)線的徑向尺寸相同，通過軸向尺寸改變形成線徑截面積的變化，實(shí)現(xiàn)調(diào)壓線圈內(nèi)線徑的變截面設(shè)置，以單匝為例，形成連接關(guān)系時(shí)，最先接入的調(diào)壓段內(nèi)的導(dǎo)線⑩線徑最大，向兩側(cè)依次到最后接入的導(dǎo)線①的線徑最?。徽{(diào)壓段的排布按標(biāo)號為往復(fù)排布，也可以呈其他排布方式。從而極大的減小了本發(fā)明變壓器的體積和成本，提高了工作的穩(wěn)定性，能夠配置GIS、保護(hù)設(shè)備等組成移動式變電站，由于其極寬的調(diào)節(jié)范圍，從而能達(dá)到更快的響應(yīng)速度和更廣的響應(yīng)范圍。
[0033]其中，當(dāng)調(diào)壓線圈采用粗細(xì)調(diào)壓方式時(shí)，高壓線圈與粗細(xì)調(diào)壓線圈的連接原理，如圖4所示，其中，上高壓線圈31對應(yīng)與上調(diào)壓線圈串聯(lián)，下高壓線圈32與下調(diào)壓線圈串聯(lián)；上高壓線圈31依次串聯(lián)上粗調(diào)壓線圈51和上細(xì)調(diào)壓線圈61經(jīng)對應(yīng)的粗細(xì)調(diào)開關(guān)8連接到零線，下高壓線圈32依次串聯(lián)下粗調(diào)壓線圈52和下細(xì)調(diào)壓線圈62經(jīng)對應(yīng)的粗細(xì)調(diào)開關(guān)8連接到零線；其中高壓線圈包括分別連接A、B、C三相電的線圈，并對應(yīng)的連接粗細(xì)調(diào)壓線圈，在同一相的上高壓線圈51和下高壓線圈52分別通過對應(yīng)的串并聯(lián)開關(guān)實(shí)現(xiàn)各種組合的調(diào)節(jié)。如圖4所示，粗調(diào)線圈中采用正負(fù)向的雙向選擇調(diào)節(jié)，細(xì)調(diào)線圈中，采用共11檔的選擇調(diào)節(jié)；如圖4所示，01-02-X1-X2為A相的串并聯(lián)開關(guān)，P1-P2-Y1-Y2為B相的串并聯(lián)開關(guān)，Q1-Q2-Z1-Z2為C相的串并聯(lián)開關(guān)，各串并聯(lián)開關(guān)8的觸頭均設(shè)置為常開狀態(tài)，當(dāng)使用時(shí)按需求連通。圖4中所示的觸頭連接關(guān)系時(shí)，即01-02連通，X1-X2連通，P1-P2連通，Y1-Y2連通，Q1-Q2連通，Z1-Z2連通，A、B、C三相的上高壓線圈31和下高壓線圈32分別并聯(lián)；當(dāng)01-X2連通，P1-Y2連通，Q1-Z2連通，其余觸頭斷開時(shí)，A、B、C三相的上高壓線圈31和下高壓線圈32分別串聯(lián)。
[0034]在此基礎(chǔ)上，在50Hz和60Hz的雙頻下，形成高電壓的一種電壓組合如表一所示，形成中等電壓的一種電壓組合如表二所示；顯示出本發(fā)明在本優(yōu)選實(shí)例結(jié)構(gòu)上得到的極寬的電壓調(diào)節(jié)范圍，本實(shí)施例未列舉出的高壓線圈、調(diào)壓線圈和低壓線圈均分為若干個(gè)間隔設(shè)置的部分時(shí)，其能夠調(diào)節(jié)的電壓范圍呈幾何級數(shù)的增長，能夠用于不同電壓等級的電網(wǎng)或不同電壓發(fā)電機(jī)組的升壓使用。
[0035]同時(shí)，在使用時(shí)將變壓器磁密設(shè)計(jì)的較低，如1.55T，再利用改變磁通的方式調(diào)壓，這樣電壓適用范圍更可以擴(kuò)展到原各分接電壓X(0.7?1.15倍)，其中0.7并不是下限可以更小，從而在此數(shù)量級上相當(dāng)于實(shí)現(xiàn)了變壓器的無級調(diào)壓，能夠在全球范圍內(nèi)得到良好的應(yīng)用，在不同國家、不同地區(qū)的電力應(yīng)急、電力設(shè)備互換、救災(zāi)應(yīng)急等方面發(fā)揮重要作用，在保證設(shè)備可靠性的同時(shí)使應(yīng)急的成本降到最低。
[0036]表一
[0037]
【權(quán)利要求】
1.一種雙頻通用的電力變壓器，其特征在于，包括對應(yīng)設(shè)置在同一鐵心上的高壓線圈、低壓線圈和調(diào)壓線圈；所述的高壓線圈沿鐵心軸向至少分為兩部分間隔排布的線圈，高壓線圈各部分線圈之間并聯(lián)連接或串聯(lián)連接；所述的調(diào)壓線圈對應(yīng)高壓線圈的各部分分裂間隔排布且一一對應(yīng)串聯(lián)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙頻通用的電力變壓器，其特征在于，調(diào)壓線圈中調(diào)壓段的線徑截面積，隨調(diào)壓段串入高壓線圈的先后順序依次逐漸減小。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的任意一項(xiàng)所述的一種雙頻通用的電力變壓器，其特征在于，所述的低壓線圈、高壓線圈和調(diào)壓線圈延鐵心徑向依次向外排列。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種雙頻通用的電力變壓器，其特征在于，所述的調(diào)壓線圈呈螺旋式排列；不同調(diào)壓段內(nèi)導(dǎo)線的軸向尺寸相同，通過徑向尺寸改變形成線徑截面積的變化。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種雙頻通用的電力變壓器，其特征在于，所述的調(diào)壓線圈呈層式排列；不同調(diào)壓段內(nèi)導(dǎo)線的徑向尺寸相同，通過軸向尺寸改變形成線徑截面積的變化。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5的任意一項(xiàng)所述的一種雙頻通用的電力變壓器，其特征在于，所述的調(diào)壓線圈采用粗細(xì)調(diào)壓方式連接或線性調(diào)壓方式連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5的任意一項(xiàng)所述的一種雙頻通用的電力變壓器，其特征在于，所述的低壓線圈沿鐵心軸向至少分為兩部分間隔排布的線圈，低壓線圈各部分線圈之間并聯(lián)連接或串聯(lián)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種雙頻通用的電力變壓器，其特征在于，所述的高壓線圈各部分線圈之間并聯(lián)連接或串聯(lián)連接，以及低壓線圈各部分線圈之間并聯(lián)連接或串聯(lián)連接分別通過成套的串并聯(lián)開關(guān)選擇連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙頻通用的電力變壓器，其特征在于，當(dāng)高壓線圈接入電壓頻率為60Hz時(shí)，高壓線圈上施加的電壓最大為50Hz時(shí)施加電壓的1.2倍，雙頻通用的電力變壓器的選擇容量最大為50Hz時(shí)選擇容量的1.2倍。
【文檔編號】H01F29/00GK103680876SQ201310684745
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月13日
【發(fā)明者】李子興, 龔宜祥, 唐江華, 李猛, 吳穹 申請人:中國西電電氣股份有限公司