本發(fā)明涉及變壓器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種單相變壓器。

背景技術(shù)：

超高壓、大容量的單相電力變壓器，三相電力變壓器組以及換流變壓器等某些大型特種變壓器受到運(yùn)輸尺寸的限制，變壓器鐵心往往采用單相多柱并聯(lián)鐵心。圖1和圖2分別為包括單相四柱鐵心的變壓器的兩種不同結(jié)構(gòu)，圖1和圖2的變壓器均形成并聯(lián)的多個(gè)框形結(jié)構(gòu)，包括兩個(gè)旁框和兩個(gè)旁框之間的一個(gè)中框。在圖1和圖2兩種結(jié)構(gòu)的變壓器中，根據(jù)安培環(huán)路定律，旁框回路L1中的勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)為NI，而中框回路L2中的勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)為2NI，其中，N為初級(jí)繞組31的線圈匝數(shù)，I為流過(guò)初級(jí)繞組31的電流。又因?yàn)榕钥蚧芈稬1和中框回路L2中的磁阻相近，因此，由磁路歐姆定律Φ＝F_m/R_m可知，在中框回路L2中流通的磁通要比旁框回路L1中的磁通要多很多，但由于兩個(gè)回路的截面相同，因此旁框回路L1存在欠激磁，而中框回路L2存在過(guò)激磁。

電力變壓器所用的鐵心硅鋼片具有非線性磁化特性，對(duì)于這樣一個(gè)具有零序磁通自由通路的非線性磁路系統(tǒng)，在磁路中將產(chǎn)生大量的附加零序諧波磁通。以分框結(jié)構(gòu)為例，如圖3所示，波形v1表示旁框的磁通感應(yīng)電壓波形，波形v2表示中框的磁通感應(yīng)電壓波形，根據(jù)圖3的數(shù)據(jù)可以得出：中框基波磁通是旁框基波磁通的1.88倍，三次諧波含有率達(dá)到31.4％,容易造成中框局部過(guò)熱。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種單相變壓器，以使得變壓器鐵心中的各框內(nèi)的磁通分布更加均勻，減少中框磁路出現(xiàn)的過(guò)磁現(xiàn)象。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種單相變壓器，包括單相多柱鐵心，所述單相多柱鐵心包括兩個(gè)旁柱以及兩個(gè)所述旁柱之間并聯(lián)的至少兩個(gè)心柱，兩個(gè)相鄰的心柱通過(guò)兩個(gè)軛部相連以形成中框，所述心柱和與其相鄰的旁柱通過(guò)兩個(gè)軛部相連以形成旁框，所述單相變壓器還包括至少一個(gè)穩(wěn)壓繞組，所述穩(wěn)壓繞組包括第一線圈和第二線圈，所述第一線圈和所述第二線圈的同名端相連，所述第一線圈繞設(shè)在所述旁框的任意一個(gè)軛部或旁柱上，所述第二線圈繞設(shè)在與該旁框相鄰的中框的任意一個(gè)軛部上。

優(yōu)選地，所述單相多柱鐵心包括兩個(gè)所述心柱，所述單相變壓器包括一個(gè)所述穩(wěn)壓繞組；在所述旁框中，其中一個(gè)軛部連接在所述心柱的頂端與所述旁柱的頂端之間，另一個(gè)軛部連接在所述心柱的底端與所述旁柱的底端之間；在所述中框中，其中一個(gè)軛部連接在兩個(gè)所述心柱的頂端之間，另一個(gè)軛部連接在兩個(gè)心柱的底端之間，所述第一線圈和所述第二線圈均繞設(shè)在與所述心柱的頂端相連的軛部上。

優(yōu)選地，所述單相多柱鐵心包括三個(gè)所述心柱，所述單相多柱變壓器包括兩個(gè)所述穩(wěn)壓繞組；兩個(gè)所述穩(wěn)壓繞組中的兩個(gè)第一線圈設(shè)置不同的旁框上，兩個(gè)所述穩(wěn)壓繞組中的兩個(gè)第二線圈設(shè)置在不同的中框上。

優(yōu)選地，所述第一線圈和所述第二線圈的匝數(shù)相同。

優(yōu)選地，所述第一線圈的導(dǎo)線和所述第二線圈的導(dǎo)線的橫截面積相等。

優(yōu)選地，每個(gè)所述心柱上設(shè)置有油道，以將所述心柱分為兩部分。

優(yōu)選地，各個(gè)所述心柱的橫截面積相等，兩個(gè)所述旁柱的橫截面積也相等，所述旁柱的橫截面積為所述心柱的橫截面積的0.5倍。

優(yōu)選地，與其中一個(gè)旁柱相鄰的心柱上繞設(shè)有初級(jí)繞組，與另一個(gè)旁柱相鄰的心柱上繞設(shè)有次級(jí)繞組。

優(yōu)選地，所述單相多柱鐵心為疊片式鐵心。

在本發(fā)明中，單相多柱鐵心上設(shè)置有穩(wěn)壓繞組，所述穩(wěn)壓繞組包括并聯(lián)的第一線圈和第二線圈，由于第一線圈和第二線圈上的感應(yīng) 電壓相同，因而可以起到對(duì)旁框磁通和中框磁通的平衡作用，防止中框出現(xiàn)過(guò)激磁、旁框出現(xiàn)欠激磁。并且，通過(guò)穩(wěn)壓繞組的設(shè)置，減少了旁框和中框中所出現(xiàn)的高次諧波，從而減少了因高次諧波造成的鐵心局部過(guò)熱的情況，降低了空載損耗和空載電流。

附圖說(shuō)明

附圖是用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書的一部分，與下面的具體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中采用單相四柱鐵心的變壓器的第一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是現(xiàn)有技術(shù)中采用單相四柱鐵心的變壓器的第二種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖2所示的變壓器中旁框和中框的感應(yīng)電壓波形圖；

圖4是本發(fā)明提供的設(shè)置有穩(wěn)壓繞組的單相多柱鐵心的第一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明提供的設(shè)置有穩(wěn)壓繞組的單相多柱鐵心的第二種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明提供的設(shè)置有穩(wěn)壓繞組的單相多柱鐵心的第三種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明提供的設(shè)置有穩(wěn)壓繞組的單相多柱鐵心的第四種結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，附圖標(biāo)記為：

11、旁柱；12、心柱；13、軛部；14、油道；20、穩(wěn)壓繞組；21、第一線圈；22、第二線圈；31、初級(jí)繞組。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

本發(fā)明提供一種單相變壓器，如圖4至圖7所示，包括單相多柱鐵心，所述單相多柱鐵心包括兩個(gè)旁柱11，兩個(gè)旁柱11之間并聯(lián)有至少兩個(gè)心柱12，兩個(gè)相鄰的心柱12通過(guò)兩個(gè)軛部13相連以形成中框，心柱12和與其相鄰的旁柱11通過(guò)兩個(gè)軛部13相連以形成旁框。并且，所述單相變壓器還包括至少一個(gè)穩(wěn)壓繞組20，穩(wěn)壓繞組20包括第一線圈21和第二線圈22，第一線圈21和第二線圈22的同名端相連，第一線圈21繞設(shè)在所述旁框的任意一個(gè)軛部或旁柱11上，第二線圈22繞設(shè)在與該旁框相鄰的中框的任意一個(gè)軛部13上。

在現(xiàn)有技術(shù)中未設(shè)置穩(wěn)壓繞組的情況下，中框中產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)是旁框中產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)的2倍，導(dǎo)致流過(guò)的磁通比流過(guò)旁框的磁通大很多，從而使中框出現(xiàn)過(guò)激磁，且中框中含有較多的三次諧波，導(dǎo)致鐵心局部過(guò)熱。而本發(fā)明中，由于鐵心上設(shè)置有穩(wěn)壓繞組20，穩(wěn)壓繞組20中的第一線圈21和第二線圈22是并聯(lián)的，因此，第一線圈21和第二線圈22上的感應(yīng)電壓相等，即，當(dāng)勵(lì)磁電壓為U、第一線圈21兩端的電壓為U1、第二線圈22兩端的電壓為U2時(shí)，U＝U1+U2，U1＝U2＝U/2。而電壓等于磁通量對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)，在兩個(gè)線圈上的電壓相等的這一限制下，使得流過(guò)旁框的磁通Ф1和流過(guò)中框的磁通Ф2也相等，從而防止中框出現(xiàn)過(guò)激磁、旁框出現(xiàn)欠激磁。

另外，在未設(shè)置所述穩(wěn)壓繞組的情況下，盡管勵(lì)磁電壓U中不含高次諧波，而由于單相變壓器本身為非線性器件，因此，旁框的感應(yīng)電壓和中框的感應(yīng)電壓中一者會(huì)產(chǎn)生正向的高次諧波，另一者產(chǎn)生負(fù)向的高次諧波，以使二者之和等于不含諧波的勵(lì)磁電壓。而本發(fā)明中由于穩(wěn)壓繞組的設(shè)置，第一線圈21兩端的電壓U1和第二線圈22兩端的電壓U2相等，勵(lì)磁電壓U也不含高次諧波，因此，旁框和中框的感應(yīng)電壓中也不含一正一負(fù)的高次諧波，從而減少了因高次諧波造成的鐵心局部過(guò)熱的情況，同時(shí)降低了空載損耗和空載電流。

在所述單相變壓器中，與其中一個(gè)旁柱11相鄰的心柱12上繞設(shè)有初級(jí)繞組，與另一個(gè)旁柱11相鄰的心柱12上繞設(shè)有次級(jí)繞組。初級(jí)繞組兩端加載電壓后，所述旁框和所述中框內(nèi)均有磁通流過(guò)，形 成磁通回路。

具體地，在所述旁框中，其中一個(gè)軛部13連接在心柱12的頂端與旁柱11的頂端之間，另一個(gè)軛部13連接在心柱12的底端與旁柱11之間，在所述中框中，其中一個(gè)軛部13連接在兩個(gè)心柱12的頂端之間，另一個(gè)軛部13連接在兩個(gè)心柱12的底端之間。優(yōu)選地，如圖4至圖7所示，將第一線圈21繞設(shè)在與心柱12頂端相連的軛部13上；將第二線圈22繞設(shè)在與心柱12頂端相連的軛部13。以便于第一線圈21和第二線圈22的安裝。

對(duì)于單相四柱鐵心和單相五柱鐵心，均可以設(shè)置上述穩(wěn)壓繞組。作為本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式，如圖4和圖5所示，所述單相多柱鐵心包括兩個(gè)旁柱11和位于兩個(gè)旁柱11之間的兩個(gè)心柱12，這種情況下，所述單相變壓器包括一個(gè)穩(wěn)壓繞組20。同時(shí)為了便于穩(wěn)壓繞組20的設(shè)置，該穩(wěn)壓繞組20中的第一線圈21可以位于左側(cè)旁框中與心柱12頂端相連的軛部13上，也可以位于右側(cè)旁框中與心柱12頂端相連的軛部13上；第二線圈22可以位于中框中與心柱12頂端相連的軛部13。

當(dāng)左側(cè)旁框中流過(guò)的磁通為Ф1，中框流過(guò)的磁通為Ф2，右側(cè)旁框中流過(guò)的磁通為Ф3時(shí)，Ф1+Ф2＝Ф2+Ф3＝Ф；由于第一線圈21兩端的電壓U1等于第二線圈22兩端的電壓，因此，左側(cè)旁框中流過(guò)的磁通Ф1、中框流過(guò)的磁通Ф2和右側(cè)旁框中流過(guò)的磁通Ф3相等。

作為本發(fā)明的另一種具體實(shí)施方式，所述單相多柱鐵心為單相五柱鐵心，如圖6和圖7所示，所述單相多柱鐵心包括兩個(gè)旁柱11和位于該兩個(gè)旁柱11之間的三個(gè)心柱12，所述單相多柱變壓器包括兩個(gè)穩(wěn)壓繞組20，兩個(gè)穩(wěn)壓繞組20中的兩個(gè)第一線圈21設(shè)置在不同的旁框上，兩個(gè)穩(wěn)壓繞組20中的兩個(gè)第二線圈22設(shè)置在不同的中框上。

在所述單相五柱鐵心中，也可以僅設(shè)置一個(gè)穩(wěn)壓繞組20，例如，穩(wěn)壓繞組20的第一線圈21繞設(shè)在左側(cè)旁框的旁柱11或軛部13，第二線圈22繞設(shè)在與左側(cè)旁框相鄰的中框的軛部13。

當(dāng)左側(cè)旁框中流過(guò)的磁通為Ф1，左側(cè)中框流過(guò)的磁通為Ф2， 右側(cè)中框流過(guò)的磁通為Ф3，右側(cè)旁框中流過(guò)的磁通為Ф4時(shí)，Ф1+Ф2＝Ф2+Ф3＝Ф3+Ф4＝Ф；設(shè)置一個(gè)穩(wěn)壓繞組20和設(shè)置兩個(gè)穩(wěn)壓繞組20的情況下，均可以使得左側(cè)旁框中流過(guò)的磁通Ф1、左側(cè)中框流過(guò)的磁通Ф2、右側(cè)中框流過(guò)的磁通Ф3和右側(cè)旁框中流過(guò)的磁通為Ф4相等。

具體地，第一線圈21和第二線圈22的匝數(shù)相同，第一線圈21和第二線圈22的導(dǎo)線的橫截面積相同，因此二者并聯(lián)時(shí)，流過(guò)第一線圈21和第二線圈22電流相同，第一線圈21和第二線圈22產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)也相同。

在實(shí)際中，可以根據(jù)所需要的磁動(dòng)勢(shì)確定第一線圈21和第二線圈22的匝數(shù)以及導(dǎo)線的橫截面積。并且，對(duì)于單相五柱鐵心，當(dāng)設(shè)置兩個(gè)穩(wěn)壓繞組20時(shí)，每個(gè)線圈上所流過(guò)的電流較小，這時(shí)，可以將第一線圈21和第二線圈22的導(dǎo)線的橫截面設(shè)置得較?。划?dāng)設(shè)置一個(gè)穩(wěn)壓繞組20時(shí)，每個(gè)線圈上流過(guò)的電流較大，這時(shí)，可以將第一線圈21和第二線圈22的導(dǎo)線的橫截面積設(shè)置得較大。

本發(fā)明對(duì)心柱12的結(jié)構(gòu)不作具體限定，如圖4和圖6所示，心柱12可以為整體結(jié)構(gòu)；或者如圖5和圖7所示，每個(gè)心柱上設(shè)置有油道14，油道14將心柱12分為兩部分。

進(jìn)一步地，各個(gè)心柱12的橫截面積相等，兩個(gè)旁柱11的橫截面積也相等，旁柱11的橫截面積為心柱12的橫截面積的0.5倍。當(dāng)心柱12被分為兩部分后，左半個(gè)心柱與其左側(cè)的旁柱/半個(gè)心柱以及兩個(gè)軛部構(gòu)成一個(gè)磁路，右半個(gè)心柱與其右側(cè)的旁柱/半個(gè)心柱以及兩個(gè)軛部構(gòu)成一個(gè)磁路。由于左半個(gè)心柱和右半個(gè)心柱之間具有空氣間隙，左半個(gè)心柱和右半個(gè)心柱中的磁通不會(huì)相交，當(dāng)旁柱11的橫截面積為心柱12的橫截面積的0.5倍時(shí)，可以保證旁柱的磁密和心柱的磁密度相同。

本發(fā)明中的單相多柱鐵心為疊片式鐵心，在實(shí)施工序中，將初級(jí)繞組和次級(jí)繞組分別繞設(shè)在兩個(gè)心柱上，將第一線圈和第二線圈繞設(shè)在相應(yīng)的軛部，然后將多個(gè)軛部與旁柱、心柱進(jìn)行安裝。

可以看出，本發(fā)明所提供的單相變壓器包括設(shè)置在鐵心上的穩(wěn) 壓繞組，所述穩(wěn)壓繞組包括并聯(lián)的第一線圈和第二線圈，由于第一線圈和第二線圈上的感應(yīng)電壓相同，因而可以起到對(duì)旁框磁通和中框磁通的平衡作用，防止中框出現(xiàn)過(guò)激磁、旁框出現(xiàn)欠激磁。并且，通過(guò)穩(wěn)壓繞組的設(shè)置，減少了旁框和中框中所出現(xiàn)的高次諧波，從而減少了因高次諧波造成的鐵心局部過(guò)熱的情況，降低了空載損耗和空載電流。

可以理解的是，以上實(shí)施方式僅僅是為了說(shuō)明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí)施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。