一種母子高壓變壓器的制造方法
【專利摘要】一種母子高壓變壓器，涉及到一種高壓電源的變壓器，由母高壓變壓器單元和子高壓變壓器單元組成，其中，母高壓變壓器單元由母初級(jí)線圈、母次級(jí)低壓線圈和母次級(jí)高壓線圈構(gòu)成，母初級(jí)線圈與母次級(jí)低壓線圈設(shè)置在內(nèi)層，母次級(jí)高壓線圈設(shè)置在外層；子高壓變壓器單元由子初級(jí)線圈和子次級(jí)高壓線圈構(gòu)成，子次級(jí)高壓線圈設(shè)置在子初級(jí)線圈的外圍；母次級(jí)低壓線圈與子初級(jí)線圈之間進(jìn)行并聯(lián)連接，母次級(jí)高壓線圈與子次級(jí)高壓線圈之間進(jìn)行順向串聯(lián)連接，母次級(jí)高壓線圈產(chǎn)生的高壓電與子次級(jí)高壓線圈產(chǎn)生的高壓電進(jìn)行疊加輸出。本發(fā)明大大提高了輸出電壓，以滿足等離子體裝置的長(zhǎng)距離引弧的要求。
【專利說(shuō)明】
一種母子高壓變壓器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電氣設(shè)備，特別涉及到一種高壓電源的變壓器。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，等離子技術(shù)已得到廣泛的應(yīng)用，用等離子體處置工業(yè)有害物質(zhì)、醫(yī)療垃圾、生活垃圾的方式與一般的焚燒方式大不一樣，等離子體是在電離層或放電現(xiàn)象下所形成的一種狀態(tài)，放電作用使得工作氣分子失去外層電子而形成離子狀態(tài)，經(jīng)相互碰撞而產(chǎn)生高溫，被處理的工業(yè)有害物質(zhì)、醫(yī)療垃圾、垃圾廢物受到高溫高壓的等離子體沖擊時(shí)，其分子、原子將會(huì)重新組合而生成新的物質(zhì)，從而使有害物質(zhì)變?yōu)闊o(wú)害物質(zhì)。在處置工業(yè)有害物質(zhì)、醫(yī)療垃圾、生活垃圾等離子體設(shè)備中需要高壓引弧電源。
[0003]用等離子體噴槍加熱分解水蒸氣做氣化劑來(lái)氣化煤或垃圾將成為今后的首選，在常壓條件下，溫度在2000K時(shí)水分子幾乎不分解，2500K時(shí)有25%的水發(fā)生分解，3400?3500K時(shí)氫氣和氧氣的摩爾分?jǐn)?shù)達(dá)到最大，分別為18%和6%，當(dāng)溫度達(dá)到4200K時(shí)，水分子將全部分解為氫氣、氫、氧氣、氧和氫氧原子團(tuán)，一般的加熱方式難以達(dá)到這么高的溫度，而使用等離子體噴槍則很容易做到，這類等離子體噴槍需要高壓電源進(jìn)行引弧。
[0004]為了增加等離子體電弧的能量及延長(zhǎng)等離子體電弧的作用時(shí)間，需使陰極與陽(yáng)極之間的距離足夠長(zhǎng)，要求引弧電源提供足夠高的引弧電壓。但現(xiàn)有的高壓電源中的使用單個(gè)高壓變壓器，由于需考慮次級(jí)反射因素或受到磁芯窗口的限制，單個(gè)高壓變壓器的變壓比受到限制，使輸出電壓不夠高，存在不能滿足長(zhǎng)距離引弧要求的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是要克服現(xiàn)有高壓電源不能滿足長(zhǎng)距離引弧要求的缺點(diǎn)，提供一種母子高壓變壓器，輸出足夠高的引弧電壓，以滿足等離子體裝置長(zhǎng)距離引弧的要求，在處置工業(yè)有害物質(zhì)、醫(yī)療垃圾、生活垃圾時(shí)的能量更高和效率更高。
[0006]本發(fā)明的一種母子高壓變壓器，包括初級(jí)線圈和次級(jí)線圈，同一變壓器單元的初級(jí)線圈與次級(jí)線圈進(jìn)行嵌套設(shè)置，其特征是高壓變壓器由母高壓變壓器單元(Tl)和子高壓變壓器單元(T2)組成，其中，母高壓變壓器單元(Tl)由母初級(jí)線圈(Wal)、母次級(jí)低壓線圈(Wa2)和母次級(jí)高壓線圈(Wa3)構(gòu)成，母初級(jí)線圈(Wal)與母次級(jí)低壓線圈(Wa2)以并繞方式設(shè)置在內(nèi)層，母次級(jí)高壓線圈(Wa3)設(shè)置在外層；子高壓變壓器單元(T2)由子初級(jí)線圈(Wbl)和子次級(jí)高壓線圈(Wb2)構(gòu)成，子次級(jí)高壓線圈(Wb2)設(shè)置在子初級(jí)線圈(Wbl)的外圍；母次級(jí)低壓線圈(Wa2)與子初級(jí)線圈(Wbl)之間進(jìn)行并聯(lián)連接，母次級(jí)高壓線圈(Wa3)與子次級(jí)高壓線圈(Wb2)之間進(jìn)行順向串聯(lián)連接，母次級(jí)高壓線圈(Wa3)產(chǎn)生的高壓電與子次級(jí)高壓線圈(Wb2)產(chǎn)生的高壓電進(jìn)行疊加輸出。本發(fā)明中，母初級(jí)線圈(Wal)為一個(gè)線圈構(gòu)成或?yàn)槎€(gè)線圈順向串聯(lián)構(gòu)成，當(dāng)母初級(jí)線圈(Wal)為一個(gè)線圈構(gòu)成時(shí)，母初級(jí)線圈(Wal)與母次級(jí)低壓線圈(Wa2)以雙線并繞方式進(jìn)行繞制，當(dāng)母初級(jí)線圈(Wal)為二個(gè)母初級(jí)線圈順向串聯(lián)構(gòu)成時(shí)，所述二個(gè)母初級(jí)線圈與母次級(jí)低壓線圈(Wa2)以三線并繞方式進(jìn)行繞制，母次級(jí)低壓線圈(Wa2)的繞線夾在二個(gè)母初級(jí)線圈的繞線之間。
[0007]本發(fā)明在高壓電源裝置中應(yīng)用，采用開(kāi)關(guān)電源技術(shù)，當(dāng)工作頻率大于400千周時(shí)，母高壓變壓器(Tl)和子高壓變壓器(T2)為空心變壓器，均不需使用磁芯；當(dāng)工作頻率為1-400千周時(shí)，在母高壓變壓器(Tl)和子高壓變壓器(T2)中需使用鐵氧體磁芯，母初級(jí)線圈(Wal)、母次級(jí)低壓線圈(Wa2)、母次級(jí)高壓線圈(Wa3)、子初級(jí)線圈(Wbl)、子次級(jí)高壓線圈(Wb2)分別安裝在各自的鐵氧體磁芯上。
[0008]本發(fā)明采取母高壓變壓器(Tl)和子高壓變壓器(T2)組合的措施，使高壓電分別在母次級(jí)高壓線圈(Wa3)、子次級(jí)高壓線圈(Wb2)上產(chǎn)生，母次級(jí)高壓線圈(Wa3)與子次級(jí)高壓線圈(Wb2)上產(chǎn)生的高壓電進(jìn)行疊加輸出，大大提高了輸出電壓，以滿足等離子體裝置的長(zhǎng)距離引弧的要求;同時(shí)，減小了次級(jí)高壓線圈的反射應(yīng)力，避免開(kāi)關(guān)器件損壞。
[0009]本發(fā)明的工作原理是:連接在母高壓變壓器(Tl)的母初級(jí)線圈(Wal)兩端的功率開(kāi)關(guān)管交替導(dǎo)通或截止，使母高壓變壓器(Tl)的母次級(jí)低壓線圈(Wa2)和母次級(jí)高壓線圈(Wa3)有功率輸出，其中，母次級(jí)低壓線圈(Wa2)的功率輸出產(chǎn)生交變電流輸送到子高壓變壓器(T2)的子初級(jí)線圈(Wbl)，使子高壓變壓器(T2)的子次級(jí)高壓線圈(Wb2)有功率輸出，母次級(jí)高壓線圈(Wa3)的功率輸出產(chǎn)生高電壓與子次級(jí)高壓線圈(Wb2)的功率輸出產(chǎn)生高電壓進(jìn)行疊加輸出，提供給等離子體裝置進(jìn)行長(zhǎng)距離引弧操作。本發(fā)明中，母次級(jí)高壓線圈(Wa3)和子次級(jí)高壓線圈(Wb2)輸出的電壓由VinXN2/NlXT00/T確定，其中Vin為輸入電源電壓，N2為母次級(jí)高壓線圈(Wa3)或子次級(jí)高壓線圈(Wb2)的匝數(shù)，NI為母初級(jí)線圈(Wal)或子初級(jí)線圈(Wbl)的匝數(shù)，Τ00/Τ為占空比。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:采取母高壓變壓器(Tl)和子高壓變壓器(T2)組合的措施，使母次級(jí)高壓線圈(Wa3)與子次級(jí)高壓線圈(Wb2)上產(chǎn)生的高壓電進(jìn)行疊加輸出，大大提高了輸出電壓，以滿足等離子體裝置的長(zhǎng)距離引弧的要求，在處置工業(yè)有害物質(zhì)、醫(yī)療垃圾、生活垃圾時(shí)的能量更高和效率更高。本發(fā)明使高壓電分別在母次級(jí)高壓線圈(Wa3)、子次級(jí)高壓線圈(Wb2)上產(chǎn)生，減小了次級(jí)高壓線圈的反射應(yīng)力，避免開(kāi)關(guān)器件損壞。
【附圖說(shuō)明】
[0011]附圖1是本發(fā)明的一種母子高壓變壓器的電氣結(jié)構(gòu)圖。
[0012]附圖2是本發(fā)明的另一種母子高壓變壓器的電氣結(jié)構(gòu)圖。
[0013]附圖3是本發(fā)明的一種母子高壓變壓器應(yīng)用在功率輸出級(jí)的電原理圖。
[0014]附圖4是本發(fā)明的另一種母子高壓變壓器應(yīng)用在另一功率輸出級(jí)的電原理圖。
[0015]附圖5是本發(fā)明的另一種母子高壓變壓器應(yīng)用在又一功率輸出級(jí)的電原理圖。
[0016]圖中:Tl.母高壓變壓器單元，T2.子高壓變壓器單元，Wal.母初級(jí)線圈，Wal-1.第一母初級(jí)線圈，Wal-2.第二母初級(jí)線圈，Wa2.母次級(jí)低壓線圈，Wa3.母次級(jí)高壓線圈，Wbl.子初級(jí)線圈，Wb2.子次級(jí)高壓線圈，1.第一輸入端，2.第二輸入端，3.第三輸入端，4.第一高壓輸出端，5.第二高壓輸出端，V+.輸入電源，VTl.第一功率開(kāi)關(guān)管，VT2.第二功率開(kāi)關(guān)管，VT3.第三功率開(kāi)關(guān)管，VT4.第四功率開(kāi)關(guān)管。
【具體實(shí)施方式】
[0017]實(shí)施例1圖1所示的實(shí)施方式中，母子高壓變壓器由母高壓變壓器單元(Tl)和子高壓變壓器單元(T2)組成，其中，母高壓變壓器單元(Tl)由母初級(jí)線圈(Wal)、母次級(jí)低壓線圈(Wa2)和母次級(jí)高壓線圈(Wa3)構(gòu)成，母初級(jí)線圈(Wal)與母次級(jí)低壓線圈(Wa2)以雙線并繞方式進(jìn)行繞制，母次級(jí)高壓線圈(Wa3)以分格繞制方式繞制在分格骨架上，母初級(jí)線圈(Wal)、母次級(jí)低壓線圈(Wa2)與母次級(jí)高壓線圈(Wa3)進(jìn)行嵌套設(shè)置，母初級(jí)線圈(Wal)與母次級(jí)低壓線圈(Wa2)設(shè)置在內(nèi)層，分格骨架攜母次級(jí)高壓線圈(Wa3)設(shè)置在外層;子高壓變壓器單元(T2)由子初級(jí)線圈(Wbl)和子次級(jí)高壓線圈(Wb2)構(gòu)成，子次級(jí)高壓線圈(Wb2)以分格繞制方式繞制在線圈骨架上，線圈骨架攜子次級(jí)高壓線圈(Wb2)設(shè)置在子初級(jí)線圈(Wbl)的外圍；母次級(jí)低壓線圈(Wa2)與子初級(jí)線圈(Wbl)之間進(jìn)行并聯(lián)連接，母次級(jí)高壓線圈(Wa3)與子次級(jí)高壓線圈(Wb2)之間進(jìn)行順向串聯(lián)連接，母次級(jí)高壓線圈(Wa3)產(chǎn)生的高壓電與子次級(jí)高壓線圈(Wb2)產(chǎn)生的高壓電進(jìn)行疊加輸出。本實(shí)施例在開(kāi)關(guān)式的高壓電源裝置中應(yīng)用，其工作頻率為1-400千周，在母高壓變壓器(Tl)和子高壓變壓器(T2)中有鐵氧體磁芯，母初級(jí)線圈(Wal)、母次級(jí)低壓線圈(Wa2)、母次級(jí)高壓線圈(Wa3)、子初級(jí)線圈(Wbl)、子次級(jí)高壓線圈(Wb2)分別安裝在各自的鐵氧體磁芯上，母初級(jí)線圈(Wal)有第一輸入端(I)和第三輸入端(3)接入，子次級(jí)高壓線圈(Wb2)的頭端有第一高壓輸出端(4)接出，母次級(jí)高壓線圈(Wa3)的尾端有第二高壓輸出端(5)接出。本實(shí)施例的母子高壓變壓器輸出的高壓電提供給等離子體裝置進(jìn)行長(zhǎng)距離引弧操作。
[0018]實(shí)施例2圖2所示的實(shí)施方式中，母高壓變壓器單元(Tl)的初級(jí)側(cè)為第一母初級(jí)線圈(Wal-1)與第二母初級(jí)線圈(Wal-2)進(jìn)行順向串聯(lián)構(gòu)成，第一母初級(jí)線圈(Wal-1)、第二母初級(jí)線圈(Wal-2)與母次級(jí)低壓線圈(Wa2)以三線并繞方式進(jìn)行繞制，母次級(jí)低壓線圈(Wa2)的繞線夾在第一母初級(jí)線圈(Wal-1)與第二母初級(jí)線圈(Wal-2)的繞線之間，第一母初級(jí)線圈(Wal-1)與第二母初級(jí)線圈(Wal-2)的連接點(diǎn)有第二輸入端(2)接出。其他結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例的相同，不再贅述。
[0019]實(shí)施例3圖3所示的實(shí)施方式中，母子高壓變壓器在開(kāi)關(guān)式高壓電源裝置的功率輸出級(jí)中應(yīng)用，其中母子高壓變壓器的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例的相同，不再贅述。第一功率開(kāi)關(guān)管(VTl)和第三功率開(kāi)關(guān)管(VT3)的漏極連接到輸入電源(V+)，第一功率開(kāi)關(guān)管(VTl)的源極與第二功率開(kāi)關(guān)管(VT2)的漏極連接后再連接到母初級(jí)線圈(Wal)的第一輸入端(I)，第三功率開(kāi)關(guān)管(VT3)的源極與第四功率開(kāi)關(guān)管(VT4)的漏極連接后再連接到母初級(jí)線圈(Wal)的第三輸入端(3)，第二功率開(kāi)關(guān)管(VT2)的源極和第四功率開(kāi)關(guān)管(VT4)的源極連接到地線。本實(shí)施例中，第一功率開(kāi)關(guān)管(VTl)、第四功率開(kāi)關(guān)管(VT4)和第二功率開(kāi)關(guān)管(VT2)、第三功率開(kāi)關(guān)管(VT3)交替導(dǎo)通或截止，直接使母高壓變壓器的母次級(jí)高壓線圈(Wa3)有功率輸出，同時(shí)，間接使子高壓變壓器的子次級(jí)高壓線圈(Wb2)有功率輸出，母次級(jí)高壓線圈(Wa3)和子次級(jí)高壓線圈(Wb2)產(chǎn)生的高壓電由第一高壓輸出端(4)和第二高壓輸出端(5)接出。
[0020]實(shí)施例4圖4所示的實(shí)施方式中，母子高壓變壓器在開(kāi)關(guān)式高壓電源裝置的功率輸出級(jí)中應(yīng)用，其中母子高壓變壓器的結(jié)構(gòu)與第二實(shí)施例的相同，不再贅述。本實(shí)施例中，第一功率開(kāi)關(guān)管(VTl)和第三功率開(kāi)關(guān)管(VT3)的漏極連接到輸入電源(V+)，第一功率開(kāi)關(guān)管(VTl)的源極與第二功率開(kāi)關(guān)管(VT2)的漏極連接后再連接到第一母初級(jí)線圈(Wal-1)的第一輸入端(1)，第三功率開(kāi)關(guān)管(VT3)的源極與第四功率開(kāi)關(guān)管(VT4)的漏極連接后再連接到第二母初級(jí)線圈(Wal-2)的第三輸入端(3)，第二功率開(kāi)關(guān)管(VT2)的源極和第四功率開(kāi)關(guān)管(VT4)的源極連接到地線。本實(shí)施例中的第一功率開(kāi)關(guān)管(VTl)、第二功率開(kāi)關(guān)管(VT2)、第三功率開(kāi)關(guān)管(VT3)、第四功率開(kāi)關(guān)管(VT4)的作用與第三實(shí)施例的相同，不再贅述。
[0021 ]實(shí)施例5圖5所示的實(shí)施方式中，母子高壓變壓器在開(kāi)關(guān)式高壓電源裝置的功率輸出級(jí)中應(yīng)用，其中母子高壓變壓器的結(jié)構(gòu)與第二實(shí)施例的相同，不再贅述。本實(shí)施例中，第一功率開(kāi)關(guān)管(VTI)的漏極連接到第一母初級(jí)線圈(Wa 1-1)的第一輸入端(I)，第一母初級(jí)線圈(Wa 1-1)與第二母初級(jí)線圈(Wa 1-2 )連接點(diǎn)接出的第二輸入端(2 )連接到輸入電源(V+)，第二母初級(jí)線圈(Wal-2)的第三輸入端(3)連接到第二功率開(kāi)關(guān)管(VT2)的漏極，第一功率開(kāi)關(guān)管(VTl)的源極和第二功率開(kāi)關(guān)管(VT2)的源極連接到地線。本實(shí)施例中，第一功率開(kāi)關(guān)管(VTl)和第二功率開(kāi)關(guān)管(VT2)交替導(dǎo)通或截止，直接使母高壓變壓器的母次級(jí)高壓線圈(Wa3)有功率輸出，同時(shí)，間接使子高壓變壓器的子次級(jí)高壓線圈(Wb2)有功率輸出，母次級(jí)高壓線圈(Wa3)和子次級(jí)高壓線圈(Wb2)產(chǎn)生的高壓電由第一高壓輸出端(4)和第二高壓輸出端(5)接出。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種母子高壓變壓器，包括初級(jí)線圈和次級(jí)線圈，同一變壓器單元的初級(jí)線圈與次級(jí)線圈進(jìn)行嵌套設(shè)置，其特征是高壓變壓器由母高壓變壓器單元(Tl)和子高壓變壓器單元(T2)組成，其中，母高壓變壓器單元(Tl)由母初級(jí)線圈(Wal)、母次級(jí)低壓線圈(Wa2)和母次級(jí)高壓線圈(Wa3)構(gòu)成，母初級(jí)線圈(Wal)與母次級(jí)低壓線圈(Wa2)以并繞方式設(shè)置在內(nèi)層，母次級(jí)高壓線圈(Wa3)設(shè)置在外層;子高壓變壓器單元(T2)由子初級(jí)線圈(Wbl)和子次級(jí)高壓線圈(Wb2)構(gòu)成，子次級(jí)高壓線圈(Wb2)設(shè)置在子初級(jí)線圈(Wbl)的外圍；母次級(jí)低壓線圈(Wa2)與子初級(jí)線圈(Wbl)之間進(jìn)行并聯(lián)連接，母次級(jí)高壓線圈(Wa3)與子次級(jí)高壓線圈(Wb2)之間進(jìn)行順向串聯(lián)連接，母次級(jí)高壓線圈(Wa3)產(chǎn)生的高壓電與子次級(jí)高壓線圈(Wb2)產(chǎn)生的高壓電進(jìn)行疊加輸出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種母子高壓變壓器，其特征是母初級(jí)線圈(Wal)為一個(gè)線圈構(gòu)成或?yàn)槎€(gè)線圈順向串聯(lián)構(gòu)成，當(dāng)母初級(jí)線圈(Wal)為一個(gè)線圈構(gòu)成時(shí)，母初級(jí)線圈(Wal)與母次級(jí)低壓線圈(Wa2)以雙線并繞方式進(jìn)行繞制，當(dāng)母初級(jí)線圈(Wal)為二個(gè)母初級(jí)線圈順向串聯(lián)構(gòu)成時(shí)，所述二個(gè)母初級(jí)線圈與母次級(jí)低壓線圈(Wa2)以三線并繞方式進(jìn)行繞制，母次級(jí)低壓線圈(Wa2)的繞線夾在二個(gè)母初級(jí)線圈的繞線之間。
【文檔編號(hào)】H01F38/16GK105845406SQ201610437072
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年6月20日
【發(fā)明人】周開(kāi)根
【申請(qǐng)人】衢州昀睿工業(yè)設(shè)計(jì)有限公司