專利名稱：三相變四相平衡變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及變壓器技木，尤其涉及ー種三相變四相平衡變壓器，屬于變壓器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
三相變四相變壓器主要用于四相輸電和電氣化鐵路自耦變壓器(AutoTransformer,簡稱AT)供電方式。研究表明，在相同的交流電壓和輸電條件下，不改變發(fā)電端和用電端的原三相制設(shè)備，采用三相變四相和四相變?nèi)嗟钠胶庾儔浩鞲淖冚斪冸姷膫鬏敺绞?，進(jìn)行四相輸電，可以提高輸電容量和降低輸電損耗；電氣化鐵路米用AT供電方式可以提高供電電壓，降低線路損耗，有效地減弱交流牽引網(wǎng)對通信線路的干擾?，F(xiàn)有的三相變四相變壓器接線方案僅有四相四芯柱結(jié)構(gòu)和斯科特接線?！に南嗨男局Y(jié)構(gòu)的三相變四相變壓器采用四相鉄芯，每相鐵芯柱上均采用三個(gè)繞組結(jié)構(gòu)，三相側(cè)用每相的ニ個(gè)繞組采用曲折形聯(lián)結(jié)，四相側(cè)用每相的ー個(gè)繞組采用星形聯(lián)結(jié)，形成“十”字形。該結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)是每相三個(gè)繞組，四相側(cè)每相一個(gè)繞組，結(jié)構(gòu)簡單，特別適合于四相側(cè)為高壓側(cè)的四相輸電系統(tǒng)；缺點(diǎn)是鐵芯為四相鉄芯，不同于傳統(tǒng)的三相鐵芯，并且無三角形連接，不能形成三次諧波電流回路，磁通及感應(yīng)電壓波形畸變。斯科特接線的三相變四相變壓器的優(yōu)點(diǎn)是四相側(cè)解耦，互相沒有電感影響，具有良好的抑制負(fù)序的能力，缺點(diǎn)是斯科特平衡變壓器的主、梯變結(jié)構(gòu)不同，主變和梯變需采用獨(dú)立的單相鐵芯或者采用不等截面的三相鐵芯，斯科特接線的三相變四相變壓器設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造困難，并且無三角形連接，不能形成三次諧波電流回路，磁通及感應(yīng)電壓波形畸變。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供ー種三相變四相平衡變壓器，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中三相變四相平衡變壓器設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造困難，并且無三角形連接，不能形成三次諧波電流回路，磁通及感應(yīng)電壓波形畸變的技術(shù)缺陷。本發(fā)明提供的ー種三相變四相平衡變壓器，包括鉄心、繞設(shè)在所述鐵心上的原邊繞組和副邊繞組，所述原邊繞組包括A相繞組、B相繞組和C相繞組，且為三角形接法連接，所述A相繞組、B相繞組和C相繞組的匝數(shù)相等；所述副邊繞組包括al相繞組、bl相繞組、Cl相繞組、a2相繞組、b2相繞組和c2相繞組；所述al相繞組、bl相繞組和Cl相繞組為星形接法連接，所述a2相繞組、b2相繞組和c2相繞組為星形接法連接；所述al相繞組、Cl相繞組、a2相繞組和c2相繞組的匝數(shù)相等，所述bl相繞組和b2相繞組的匝數(shù)相等，且為所述al相繞組或Cl相繞組或a2相繞組或c2相繞組匝數(shù)的ボ-1)/2倍；所述副邊繞組輸出四相電壓；所述bl相繞組與b2相繞組連接的公共端N ;所述al相繞組和Cl相繞組的首端為輸出端Tl和T2，所述a2相繞組和c2相繞組的尾端為輸出端Fl 和 F2。如上所述的三相變四相平衡變壓器，所述公共端N用于與軌道及接地網(wǎng)連接，輸出端Tl和T2用于分別連接牽引變電所兩側(cè)的牽引網(wǎng)接觸導(dǎo)線上，輸出端Fl和F2用于分別連接到牽引變電所兩側(cè)的正饋線上。如上所述的三相變四相平衡變壓器，所述al相繞組、bl相繞組、Cl相繞組、a2相繞組、b2相繞組和c2相繞組均包括兩個(gè)匝數(shù)相等子繞組；所述al相繞組與a2相繞組的子繞組交錯(cuò)排列；所述bl相繞組與b2相繞組的子繞組交錯(cuò)排列；所述Cl相繞組與c2相繞組的子繞組交錯(cuò)排列。如上所述的三相變四相平衡變壓器，所述鐵心為三相三柱式鉄心或三相五柱式鐵心。如上所述的三相變四相平衡變壓器，所述三相變四相平衡變壓器的三相側(cè)為無勵(lì)磁調(diào)壓或有載調(diào)壓。本發(fā)明提供的三相變四相平衡變壓器，由于原邊繞組為三角形接法，副邊繞組為兩組星形接法并且選擇特定的匝數(shù)，實(shí)現(xiàn)副邊繞組輸出四相電壓，當(dāng)副邊的四相負(fù)荷相同吋，原邊電流為三相對稱系，能夠?qū)崿F(xiàn)原邊電流和副邊電流的平衡，能夠有效降低電氣化鐵路牽引變壓器負(fù)序電流對電カ系統(tǒng)的影響。與現(xiàn)有技術(shù)相比，阻抗匹配關(guān)系容易得到滿足，設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)簡單、制造容易且成本低。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例提供的三相變四相平衡變壓器的接線原理圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的三相變四相平衡變壓器的電壓向量圖；圖3為本發(fā)明一實(shí)施例提供的三相變四相平衡變壓器的繞組接線示意圖；圖4為本發(fā)明另ー實(shí)施例提供的三相變四相平衡變壓器的繞組接線示意圖。附圖標(biāo)記I-A相繞組；2-B相繞組；3-C相繞組；
4-al相繞組；5_bl相繞組；6_cl相繞組；7_a2相繞組；8_b2相繞組；9_c2相繞組；
具體實(shí)施例方式參考圖1-3，圖I為本發(fā)明實(shí)施例提供的三相變四相平衡變壓器的接線原理圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的三相變四相平衡變壓器的電壓向量圖；圖3為本發(fā)明ー實(shí)施例提供的三相變四相平衡變壓器的繞組接線示意圖。如圖I和3所示，本實(shí)施例提供的三相變四相平衡變壓器包括鉄心(圖中未示出)、繞設(shè)在鉄心上的原邊繞組和副邊繞組。原邊繞組包括A相繞組I、B相繞組2和C相繞組3，且為三角形接法連接，也就是A相繞組I、B相繞組2和C相繞組3首尾相接。A相繞組I、B相繞組2和C相繞組3的匝數(shù)相等。具體地，A相繞組I的匝數(shù)為WA，B相繞組2的匝數(shù)為WB，C相繞組I的匝數(shù)為\，且W。
A相繞組I的引出端A、B相繞組2的引出端B和C相繞組3的引出端C為該三相變四相平衡變壓器的輸入端子。副邊繞組包括al相繞組4、bl相繞組5、cl相繞組6、a2相繞組7、b2相繞組8和c2相繞組9。其中，al相繞組4、bl相繞組5和cl相繞組6為星形接法連接，也就是al相繞組4、bl相繞組5和Cl相繞組6的末端連在一起；并且，a2相繞組、b2相繞組和c2相繞組為星形接法連接，也就是a2相繞組7、b2相繞組8和c2相繞組9的首端連在一起。Al相繞組4的匝數(shù)為Wal，bl相繞組5的匝數(shù)為Wbl，cl相繞組6的匝數(shù)為Wca,a2相繞組4的匝數(shù)為Wa2，b2相繞組5的匝數(shù)為Wb2，c2相繞組6的匝數(shù)為胃。2。al相繞組4、Cl相繞組6、a2相繞組4和c2相繞組9的匝數(shù)相等，也就是，Wal=Wcl=Wa2=Wc2,而bl 相繞組5和b2相繞組8的匝數(shù)相等，即Wbl=Wb2, bl相繞組5和b2相繞組6的匝數(shù)為al相繞組或Cl相繞組或a2相繞組或c2相繞組匝數(shù)的倍，也就是，Wbl= Wb2=
(V3-l)/2Wal= (λ/3-1)/2 Wci= (V3-1)/2 Wa2= (λ/3-1)/2 Wc2o副邊繞組輸出四相電壓；bl相繞組5的首端與b2相繞組8的尾端連接成公共端N ；al相繞組4和Cl相繞組6的首端為輸出端Tl和T2，a2相繞組7和c2相繞組9的尾端為輸出端Fl和F2。副邊繞組輸出的四相電壓分別為，輸出端Tl與公共端N之間的電壓ひn，輸出端T2與公共端N之間的電壓f/匸，輸出端Fl與公共端N之間的電圧ひ。，輸出端F2與公共端N之間的電壓ひF2。本實(shí)施例中，該三相變四相平衡變壓器副邊繞組的公共端N可以引出與軌道及接地網(wǎng)連接，輸出端Tl和T2分別連接牽引變電所兩側(cè)的牽引網(wǎng)接觸導(dǎo)線上，輸出端Fl和F2用于分別連接到牽引變電所兩側(cè)的正饋線上，當(dāng)然也可以對調(diào)，輸出端Fl和F2分別連接牽引變電所兩側(cè)的牽引網(wǎng)接觸導(dǎo)線上，輸出端Tl和T2用于分別連接到牽引變電所兩側(cè)的正饋線上。另外，該三相變四相平衡變壓器的副邊繞組的公共端N也可以不引出，變壓器副邊與自耦變壓器連接，用于AT供電方式的電氣化鐵路牽弓I供電。
如圖2所示，原邊繞組的引出端A、引出端B和引出端C接入三相電カ電網(wǎng)，輸入三相對稱電壓，則A相繞組I的電壓為，B相繞組2的電壓カfんC相繞組3的電壓為Uc, Α、(JB、びe大小相等，相位差120度。副邊繞組的輸出四相電壓分別為，びη、 Τ2、uumuT2。根據(jù)副邊繞組的匝數(shù)關(guān)系可以推算出，びη、 Τ2、f/F1和びF大小相等，且On、 Τ2.びJPびF2相位差為90度。當(dāng)四相側(cè)的負(fù)荷大小和性質(zhì)相同時(shí)，則輸出的四相電流的大小也相同，且相位差為90度。在本實(shí)施例中，鐵心為三相三柱式鉄心或三相五柱式鉄心，可以根據(jù)實(shí)際需要，選擇不同形式的鐵心以及繞組的布置位置。三相變四相平衡變壓器的三相側(cè)為無勵(lì)磁調(diào)壓或有載調(diào)壓，便于在三相側(cè)調(diào)節(jié)電壓。實(shí)際應(yīng)用中，原邊繞組為三角形接法，能夠提供三次諧波分量通路，磁通及感應(yīng)電壓波形良好。該三相變四相平衡變壓器副邊A1、U12 , Ofi和四相負(fù)載相等時(shí)，原邊電流是三相對稱系，無零序分量也無負(fù)序分量，能夠有效降低電氣化鉄路牽引變壓器負(fù)序電流對電カ系統(tǒng)的影響。
本實(shí)施例提供的三相變四相平衡變壓器，由于原邊繞組為三角形接法，副邊繞組為兩組星形接法并且選擇特定的匝數(shù)，實(shí)現(xiàn)副邊繞組輸出四相電壓，當(dāng)副邊的四相負(fù)荷相同時(shí)，原邊電流為三相對稱系，能夠?qū)崿F(xiàn)原邊電流和副邊電流的平衡，能夠有效降低電氣化鐵路牽引變壓器負(fù)序電流對電力系統(tǒng)的影響。與現(xiàn)有技術(shù)相比，阻抗匹配關(guān)系容易得到滿足，設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)簡單、制造容易且成本低 。需要說明的是，如果在副邊繞組的輸出端輸入四相正交電壓，則從原邊引出端輸出三相對稱電壓，該三相變四相平衡變壓器也可以實(shí)現(xiàn)四相變?nèi)嗟墓δ堋⒖紙D4，圖4為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的三相變四相平衡變壓器的繞組接線示意圖。本實(shí)施例中，al相繞組4、bl相繞組5、Cl相繞組6、a2相繞組7、b2相繞組8和c2相繞組9均包括兩個(gè)匝數(shù)相等子繞組；al相繞組4與a2相繞組7的子繞組交錯(cuò)排列；bl相繞組5與b2相繞組8的子繞組交錯(cuò)排列；cl相繞組6與c2相繞組的子繞組交9錯(cuò)排列。具體地，al相繞組4分為第一 al相子繞組41和第二 al相子繞組42，bl相繞組5分為第一 bl相子繞組51和第二 b2相子繞組52，Cl相繞組6分為第一 Cl相子繞組61和第二 Cl相子繞組62，a2相繞組7分為第一 a2相子繞組71和第二 a2相子繞組72，b2相繞組8分為第一 b2相子繞組81和第二 b2相子繞組82，c2相繞組9分為第一 c2相子繞組91和第二 c2相子繞組92。al相繞組4與a2相繞組7的子繞組交錯(cuò)排列，即第一 al相子繞組41、第二 al相子繞組42、第一 a2相子繞組71和第二 a2相子繞組72交叉排列，圖4中上半部從左到右為第二 a2相子繞組72和第一 al相子繞組41，則下半部分從左到右繞組的排列是第二 al相子繞組42和第一 a2相子繞組71。其他副邊繞組排列方式與上述方式相同，不再贅述。本實(shí)施例中，原邊三相短路阻抗相等，副邊四相短路阻抗相等，從而保證了原邊三相的輸入特性相同，副邊四相的輸出特性也相同。本技術(shù)方案中副邊繞組的公共端N可以根據(jù)需要引出接地或不引出，該可以用于三相變四相供電和用于AT供電方式的電氣化鐵路牽引供電。本實(shí)施例提供的三相變四相平衡變壓器結(jié)構(gòu)簡單；用于三相變四相輸電，可以提高輸電容量和降低輸電損耗。用于AT供電方式電氣化鐵路牽引供電，可以提高供電電壓，降低線路損耗，有效地減弱交流牽引網(wǎng)對通信線路的干擾，可以有效降低電氣化鐵路牽引變壓器負(fù)序電流對系統(tǒng)的影響。最后應(yīng)說明的是以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
權(quán)利要求
1.ー種三相變四相平衡變壓器，包括鉄心、繞設(shè)在所述鐵心上的原邊繞組和副邊繞組，其特征在于，所述原邊繞組包括A相繞組、B相繞組和C相繞組，且為三角形接法連接，所述A相繞組、B相繞組和C相繞組的匝數(shù)相等； 所述副邊繞組包括al相繞組、bl相繞組、Cl相繞組、a2相繞組、b2相繞組和c2相繞組；所述al相繞組、bl相繞組和Cl相繞組為星形接法連接，所述a2相繞組、b2相繞組和c2相繞組為星形接法連接； 所述al相繞組、Cl相繞組、a2相繞組和c2相繞組的匝數(shù)相等，所述bl相繞組和b2相繞組的匝數(shù)相等，且為所述al相繞組或Cl相繞組或a2相繞組或c2相繞組匝數(shù)的(ム-1)/ 2倍; 所述副邊繞組輸出四相電壓；所述bl相繞組與b2相繞組連接的公共端N ;所述al相繞組和Cl相繞組的首端為輸出端Tl和T2，所述a2相繞組和c2相繞組的尾端為輸出端Fl和F2。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三相變四相平衡變壓器，其特征在于，所述公共端N用于與軌道及接地網(wǎng)連接，輸出端Tl和T2用于分別連接牽引變電所兩側(cè)的牽引網(wǎng)接觸導(dǎo)線上，輸出端Fl和F2用于分別連接到牽引變電所兩側(cè)的正饋線上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的三相變四相平衡變壓器，其特征在于，所述al相繞組、bl相繞組、Cl相繞組、a2相繞組、b2相繞組和c2相繞組均包括兩個(gè)匝數(shù)相等子繞組；所述al相繞組與a2相繞組的子繞組交錯(cuò)排列；所述bl相繞組與b2相繞組的子繞組交錯(cuò)排列；所述Cl相繞組與c2相繞組的子繞組交錯(cuò)排列。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三相變四相平衡變壓器，其特征在于，所述鐵心為三相三柱式鐵心或三相五柱式鐵心。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三相變四相平衡變壓器，其特征在于，所述三相變四相平衡變壓器的三相側(cè)為無勵(lì)磁調(diào)壓或有載調(diào)壓。
全文摘要
本發(fā)明提供一種三相變四相平衡變壓器，包括鐵心、繞設(shè)在鐵心上的原邊繞組和副邊繞組，原邊繞組包括A相繞組、B相繞組和C相繞組，A相繞組、B相繞組和C相繞組的匝數(shù)相等；副邊繞組包括a1相繞組、b1相繞組、c1相繞組、a2相繞組、b2相繞組和c2相繞組；a1相繞組、b1相繞組和c1相繞組為星形接法連接，a2相繞組、b2相繞組和c2相繞組為星形接法連接；a1相繞組、c1相繞組、a2相繞組和c2相繞組的匝數(shù)相等，b1相繞組和b2相繞組的匝數(shù)相等，且為a1相繞組或c1相繞組或a2相繞組或c2相繞組匝數(shù)的倍。該三相變四相平衡變壓器阻抗匹配關(guān)系容易得到滿足，設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)簡單、制造容易且成本低。
文檔編號H01F30/14GK102709040SQ20121018769
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月8日
發(fā)明者呂維華 申請人:天威云南變壓器股份有限公司