专利名称：磁通控制型可调变压器的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及有助于实现电力系统的电压稳定，实现配电用变电站等有载分接切换变压器的无抽头化、配电线系统的有载分接切换调压器的无抽头化、柱上变压器附加了二次电压稳定功能的无抽头电压调节等的静态调压器。
背景技术：
伴随着近年来的经济发展、电力需求增大以及负荷多样化等，要求电力设备能够灵活地适应电压波动。
以往，保持电力系统电压稳定的技术，是通过
图18所示的变压器的抽头切换调压器来实现的。这种变压器的抽头转化型调节器具有抽头接触部和抽头切换机构，其中除抽头接触部位的磨损、接触不良等外、抽头切换机构的动作造成电压控制时间上的滞后以及机构的损耗等导致维护与性能上要求有一定的使用限制条件。
如上所述，以往的变压器的抽头切换调压器由于具有抽头接触部和抽头切换机构，所以存在抽头接触部的磨损和抽头切换机构的损耗等维护问题，以及抽头切换机构的机械动作，造成电压控制时间上的滞后等的性能问题。
本发明的目的在于提供一种不采用变压器的调压抽头，可以高速控制电压的磁通控制型可调变压器。
发明的公开本发明具有第1磁路和第2磁路，第1磁路构成如下第1U型切面铁芯与第2U型切面铁芯的切面相对，且一切面铁芯相对于另一切面铁芯扭转90°与其相接触。将共用的一次线圈缠绕在该第1磁路的上述第1U型切面铁芯和第2磁路上，二次线圈缠绕在第2磁路上，控制线圈缠绕在第1磁路的上述第2切面铁芯上，通过改变使该控制线圈通电的励磁电流值，以及改变缠绕了一次线圈的第1磁路的磁阻，来控制一次线圈和二次线圈的交链磁通，就可以连续改变二次线圈的电压。
另外，本发明具有第1三相磁路和第2三相磁路，第1三相磁路构成如下第1三相E型切面铁芯与第2U型切面铁芯的切面相对，且一切面铁芯相对于另一切面铁芯扭转90°与其相接触，将共用的一次线圈缠绕在该第1磁路的上述第1E型切面铁芯和上述第2三相磁路上，二次线圈缠绕在第2三相磁路上，控制线圈缠绕在第1磁路的上述第2U型切面铁芯上，通过改变使该控制线圈通电的励磁电流值，以及改变缠绕了一次线圈的第1三相磁路的磁阻，来控制一次线圈与二次线圈的交链磁通，就可以连续改变二次线圈的电压。
附图的简单说明图1是表示应用本发明的磁通控制型可调变压器的实施例的透视图。
图2是表示应用本发明的磁通控制型可调变压器的等效电路的电路构成图。
图3是表示三相连接后的磁通控制型可调变压器的等效电路的电路构成图。
图4是表示三相变压器用磁通控制型可调变压器的实施例的透视图。
图5是表示三相变压器用磁通控制型可调变压器的等效电路的电路构成图。
图6是表示将二次线圈的负荷作为参数的控制电流对二次电压的辅助线圈电压特性图。
图7是表示控制电流产生的二次电压波形畸变的观测波形图。
图8是表示应用磁通控制型可调变压器消除二次电压的高次谐波实施例的透视图。
图9是表示图8所示同一磁通控制型可调变压器的等效电路的电路构成图。
图10是表示将图9的电抗器改变为可变电抗器的电路构成图。
图11是表示二次电压、电流的观测波形图。
图12是表示消除高次谐波的磁通控制型可调变压器的控制电源的实施例的透视图。
图13是表示同一三相变压器用磁通控制型可调变压器的等效电路的电路构成图。
图14是表示应用磁通控制型可调变压器的静态调压器的实施例的电路构成图。
图15是表示适用于三相变压器用磁通控制型可调变压器的静态调压器的实施例的电路构成图。
图16是表示磁通控制型可调变压器的二次电压控制特性的例图。
图17是表示磁通控制型可调变压器的恒压控制特性图。
图18是表示以往的抽头切换型调压器的电路构成图。
实施发明的最佳形式本发明是通过改变变压器的一次线圈和二次线圈的交链磁通量来控制二次线圈的感应电压。
本发明的基本构成为第1磁路和第2磁路上缠绕共用的一次线圈，第2磁路上缠绕二次线圈。第1磁路是这样构成的第1U型切面铁芯和第2U型切面铁芯的切面相对，且一切面铁芯相对于另一切面铁芯扭转90°与其相接触。第2U型切面铁芯上缠绕控制线圈。
当为三相变压器时，第1三相磁路和第2三相磁路上缠绕共用的三相一次线圈、第2三相磁路上缠绕三相二次线圈。第1三相磁路构成如下第1三相E型切面铁芯和第2U型切面铁芯的切面相对，且一切面铁芯相对于另一切面铁芯扭转90°与其相接触。第2U型切面铁芯上缠绕控制线圈。
控制用电源构成如下在上述磁通控制型可调变压器的第1磁路的第1U型切面铁芯或三相电压磁通控制型可调变压器的第1三相E型切面铁芯上缠绕辅助线圈，再将其与整流电路连接，整流电路由电压控制电路或电压控制电路和电压波形控制电路连接的电路构成。通过在上述辅助线圈上连接电抗器或者可变电抗器，来控制二次线圈感应电压的畸变。
根据上述的构成，首先通过在一次线圈上外加电压e1。使第1磁路产生磁通φ1-1，第2磁路上产生磁通φ1-2。一次线圈上通过的励磁电流值i1使第1磁路产生磁通φ1-1，第2磁路产生磁通φ1-2。第2磁路上缠绕的二次线圈所感应的电压即响应第2磁路的磁通所产生的电压e2。现在，一旦二次线圈上流过二次(负荷)电流i2，则第2磁路上产生与一次线圈磁通φ1-2相反方向的磁通φ2，为了消除磁通φ2，负载电流从一次线圈上流过，但这样却使第2磁路的磁通φ1-2减少，二次电压e2降低。这时，为使一次线圈的外加电压与感应电压相平衡，第1磁路的磁通φ1-1就应增加，增加的磁通为第2磁路的磁通φ1-2相应减少的那部分。
现在，电流ic一旦流过缠绕在第2切面铁芯的控制线圈、由控制线圈的匝数与控制电流的乘积决定的磁势(安匝)产生的控制磁通φc就通过第1、第2U型切面铁芯的接触面。第1、第2U型切面铁芯的接触面成为磁通φc与磁通φ1-1的共用磁路。此共用磁路的磁阻增加，利用一次线圈的外加电压可以抑制并减少磁通φ1-1的通过。于是，为使一次线圈的外加电压与感应电压相平衡，第1磁路的磁通φ1-1所减少的部分就成为第2磁路的磁通φ1-2增加的部分，由于缠绕在第2磁路的一次线圈和二次线圈的交链磁通增加，所以二次电压e2增加。接下来，一旦二次线圈的负荷减小，二次电流i2减少，第2磁路由于与一次线圈的磁通φ1-2相反方向的磁通φ2减少，所以磁通φ1-2增加，一次线圈和二次线圈的交链磁通增加，二次电压e2上升。
这里，如果减少缠绕在第2切面铁芯上的控制线圈的电流ic，则由控制线圈的匝数与控制电流的乘积决定的磁势(安匝)减少，第1、第2U型切面铁芯的接触面的上述共用磁路的磁阻减少，利用一次线圈的外加电压e1可以缓慢地增加磁通φ1-1的通过量。于是为使一次线圈的外加电压e1与感应电压相平衡，磁通响应一次线圈的外加电压e1而保持一定，第2磁路的磁通φ1-2就要相应减少，减少量等于第1磁路的磁通φ1-1所增加的部分，缠绕在第2磁路的一次线圈和二次线圈的交链磁通减少，二次电压e2降低。
这里，介绍第1磁路的磁通φ1-1。由于电流ic流过缠绕在第2切面铁芯的控制线圈后，控制电流ic值在二次电压e2的可变范围(共用磁路设有磁饱和的范围)以下，控制电流ic使共用磁路的磁阻产生变化造成波形紊乱。因此，当输入电压波形为正弦波形时，如果输入电压产生的磁通即第1磁路的磁通φ1-1和第2磁路的磁通φ1-2的合成值为正弦波则为最佳状态，但如果第1磁路的磁通φ1-1发生畸变，那么第2磁路的磁通φ1-2也发生畸变，二次电压e2则产生高次谐波。因此，为了消除二次电压e2的高次谐波，有必要将第1磁路的磁通φ1-1的畸变波形调整为基波成分的波形。
第1磁路的磁通φ1-1的波形整形是这样进行的将缠绕在第1磁路的辅助线圈与电抗器或者可变电抗器连接，电流流经后在辅助线圈产生与第1磁路的磁通φ1-1相反方向的磁通φ3、使第1磁路的磁通密度降低，可以抑制高次谐波电流，使之变成多为基波成分的电流。电流从一次线圈上流过，以此消除辅助线圈因流经电流产生的磁通φ3，但此电流基波成分较多、高次谐波被抑制。于是第2磁路的磁通φ1-2的波形也被改善，高次谐波被从二次电压中消除，保障了电能的质量。
下面，如果在上述辅助线圈上连接整流电路作为缠绕在第2切面铁芯上的控制线圈电流ic的电源，那么负荷电流的变化会对二次电压的波动起补偿作用。虽然二次电流的增加时会使到第1磁路的转移磁通增加，但辅助线圈的感应电压e3会增加，使控制电流ic增加，起抑制转移磁通的作用。另外，二次电流减少时，同样也会减少控制电流，即相对于二次电流的波动，可以自动调整控制电流以抑制二次电压的波动。
如上所述，改变第2U型切面铁芯的上述控制线圈的励磁电流值，可以使一次线圈的第1磁路的磁阻发生变化、控制上述一次线圈与二次线圈的交链磁通、即可连续改变二次线圈电压。
三相变压器也同样。改变第2U型切面铁芯的上述控制线圈的励磁电流值，可以使一次线圈的第1三相磁路的磁阻发生变化，统一控制上述三相一次线圈和上述三相二次线圈的三相交链磁通，即可连续改变三相二次线圈电压。
以下，参照附图详细说明本发明的实施形态。
本发明基本构成如下图1中，共用的一次线圈14缠绕在由第1U型切面铁芯13和第2U型切面铁芯11构成的第1磁路，以及切面铁芯16构成的第2磁路上。二次线圈17缠绕在第2磁路上，第1U型切面铁芯13和第2U型切面铁芯11的切面相对，且一切面铁芯相对于另一切面铁芯扭转90°与其相接触，从而构成第1磁路。控制线圈12缠绕在第2U型切面铁芯11上。
图2表示了图1所示磁通控制型可调变压器的等效电路的电路构成。X符号所示为两个磁心扭转90°相接触，11符号所示为两个磁心象普通变压器的磁心那样呈平行状态相接触。
图3是表示将图1所示变压器进行三相连接后的磁通控制型可调变压器的电路构成的等效电路。
图4是表示三相变压器的基本构成图。共用的三相一次线圈14缠绕在由第1E型切面铁芯13和第2U型切面铁芯11构成的第1三相磁路以及切面铁芯61构成的第2三相磁路上，三相二次线圈17缠绕在第2三相磁路上。第1三相E型切面铁芯13和第2U型切面铁芯11的切面相对，且一切面铁芯相对于另一切面铁芯扭转90°与其相接触，这样构成了第1三相磁路，控制线圈12缠绕在第2U型切面铁芯11上。
图5是表示图4所示三相变压器用磁通控制型可调变压器的等效电路的电路构成。
根据上述构成，首先在图1中，通过给一次线圈14外加电压e1使第1磁路产生磁通φ1-1第2磁路产生磁通φ1-2。一次线圈14上通过的励磁电流i1使第1磁路产生磁通φ1-1，第2磁路产生磁通φ1-2。第2磁路上缠绕的二次线圈17所感应的电压就是响应第2磁路的磁通产生的电压e2。
这里，如果二次线圈17上流过电流i2，那么第2磁路上产生与一次线圈14的磁通φ1-2相反方向的磁通φ1-2，第2磁路的磁通φ1-2减少，二次电压e2降低。这时由于需要磁通使一次线圈14的外加电压e1和感应电压相平衡，所以第1磁路的磁通φ1-1增加，增加量等于第2磁路的磁通φ1-2相应减少的部分。
这里，一旦电流ic流过缠绕在第2切面铁芯11上的控制线圈12，由于第1、第2U型切面铁芯的接触面的共用磁路15的磁阻增加，利用一次线圈14的外加电压e1可以抑制并减少磁通φ1-1的通过。于是为使一次线圈14的外加电压e1与感应电压相平衡，第1磁路的磁通φ1-1减少的部分就成为第2磁路的磁通φ1-2的增加的部分，缠绕在第2磁路的一次线圈14和二次线圈17的交链磁通增加，二次电压e2增加。
接下来，一旦二次线圈17的负荷增加，二次电流i2增加，如前所示，则第2磁路会增加与一次线圈14的磁通φ1-2相反方向的磁通φ2，第2磁路的磁通φ1-2减少，二次电压e2降低。这时，需要增加磁通使一次线圈14的外加电压e1与感应电压相平衡，所以第2磁路的磁通φ1-2减少的部分就成为第1磁路的磁通φ1-1的增加的部分。
这里，如果增加缠绕在第2切面铁芯控制线圈12的电流ic，就会进一步增加第1、第2U型切面铁芯接触面共用磁路15的磁阻，利用一次线圈14的外加电压e1可以抑制并减少磁通φ1-1的通过。由于需要使一次线圈14的外加电压e1与感应电压相平衡，所以第2磁路的磁通φ1-2增加，增加量等于第1磁路的磁通φ1-1所减少的那部分。缠绕在第2磁路上的一次线圈14和二次线圈17的交链磁通增加，二次电压e2增加。
另外，如果减少二次线圈17的负荷，降低二次电流i2，，则第2磁路会减少与一次线圈14的磁通φ1-2相反方向的磁通φ2。因此，第2磁路的磁通φ1-2增加、一次线圈14和二次线圈17的交链磁通增加，二次电压e2升高。这里，如果减少缠绕在第2切面铁芯11上的控制线圈12的电流ic，则第1、第2U型切面铁芯的接触面共用磁路15的磁阻减少，利用一次线圈14的外加电压e1可以缓慢增加磁通φ1-1的通过。为使一次线圈14的外加电压e1与感应电压平衡，磁通响应一次线圈14的外加电压e1而保持一定。第2磁路的磁通φ1-2减少，减少量等于第1磁路的磁通φ1-1增加的那部分，缠绕在第2磁路上的一次线圈14和二次线圈17的交链磁通减少，二次电压e2降低。一次线圈的外加电压e1一定时，控制电流和二次电压的关系如图6的ic与e2所示。
这里，如果电流ic流过缠绕在第2切面铁芯的控制线圈，则ic的瞬间值可以改变共用磁路的磁阻，所以控制电流ic若在二次电压的可变范围以下，则控制电流ic可以造成第1磁路的磁通φ1-1如图7所示的波形紊乱，因此如上所述，第2磁路的磁通φ1-2也发生畸变，二次电压e2产生高次谐波。
图8是表示磁通控制型可调变压器消除二次电压e2的高次谐波的实施例的透视图。
图9是表示图8所示的磁通控制型可调变压器的等效电路的电路构成。缠绕在第1磁路上的辅助线圈18与电抗器19相连接，根据负荷电流i2或控制电流ic将在辅助线圈18上产生的感应电压e3外加到电抗器19上，当电流流过电抗器19时，辅助线圈18上产生与第1磁路的磁通φ1-1相反方向的磁通φ3，使第1磁路的磁通密度降低，流经电流的高次谐波分量被抑制且基波成分较多的电流i3，如上所述不仅可以改善第2磁路的磁通φ1-3的波形，还可以从二次电压e2的波形中消除高次谐波，保障电能的质量。
图10是表示将连接在辅助线圈上的电抗器作为可变电抗器，随二次电压的调整可以调整电抗器19的电感。在辅助线圈18上连接可变电抗器的主线圈22和整流电路20，构成以整流电路20为控制电源的波形控制电路24。励磁电流向可变电抗器的控制线圈23通电，在波形控制电路中抑制励磁电流，就可以将可变电抗器调整到最佳值。
图11是表示利用连接电抗器19改善二次电压波形的示波图。
图12是和图13是表示以连接上述辅助线圈18的整流电路20为控制电源，并作为缠绕在第2切面铁芯控制线圈电流ic的电源的实施例。图6是表示将二次线圈的负荷作为参数的控制电流ic对二次电压e2，辅助线圈电压e3的特性，以此可以理解二次线圈的负荷、控制电流ic、二次电压e2、辅助线圈电压e3的相互关系，即二次线圈的电压随负荷的增加而降低，随控制电流ic的增加而升高。另外，辅助线圈电压e3还具有随负荷的增加而升高，随控制电流ic的增加而降低的特性。虽然辅助线圈电压e3始终根据负荷的变动而变化，但控制电流ic必须满足在需求范围内电源供给的条件。通过图6还可以明白，二次电压e2和辅助线圈e3随负荷电流i2的变动呈相反的变化。即将辅助线圈电压e3作为控制电流ic的电源、当因负荷增加、二次电压e2降低时，可以起到增大辅助线圈电压e3，增大控制电流ic，抑制二次电压e2降低的作用，并补偿二次电压e2的电压波动。
如上所述，通过改变第2U型切面铁芯11的上述控制线圈12的励磁电流ic的值，使一次线圈14的第1磁路的磁阻发生变化，控制上述一次线圈14和上述二次线圈17的交链磁通、即可连续改变二次线圈电压e2。
图14是表示本发明的又一实施例，采用磁通控制型可调变压器的静态调压器的电路构成。如图14所示，通过控制线圈间的交链磁通，调整二次电压e2，达到高速控制电压的目的，不存在接触机构的磨损。设备是由铁芯和线圈构成的钢铁制静态机器，可以作为在对耐持久性、维护性、性能上均有高可靠性要求的电力系统电压稳定化设备提供给用户。
图15是表示使用了三相变压器用磁通控制型可调变压器的静态调压器的电路构成。
图16是表示磁通控制型可调变压器的二次电压控制特性例。这是图15所示的使用了三相变压器用磁通控制型可调变压器的实施例的电路构成所体现的二次电压e2的控制特性，据此可以了解通过掌握控制线圈12的控制电流ic，可以连续改变二次电压e2的事实。
图17是表示磁通控制型可调变压器的恒定控制特性例。它是图15所示的使用了三相变压器用磁通控制型可调变压器的静态调压器实施例的电路构成的二次电压e2的定压控制特性。通过控制线圈12的控制电流ic，来连续控制一次电压的变化和控制二次电压e2为恒定。
产业上应用的可能性本发明不采用变压器的调压用抽头，目的旨在提供可以高速控制电压的磁通控制型可调变压器，虽然它的基本构成是利用可变电感使变压器的一次线圈和二次线圈的交链磁通发生变化，控制二次线圈的感应电压，但只要不脱离本发明的宗旨，可以在各种变化下实施。
利用本发明，可以向用户提供能适应近年来电力需求增大，负荷多样化造成的系统电压波动的，负荷多样的、灵活的电力设备，可实现电力系统的电压稳定。
权利要求
1.一种磁通控制型可调变压器，其特征在于，具有第1磁路和第2磁路，所述第1磁路构成如下第1U型切面铁芯和第2U型切面铁芯的切面相对，且一切面铁芯相对于另一切面铁芯扭转90°与其相接触，共用的一次线圈缠绕在该第1磁路的上述第1U型切面铁芯和上述第2磁路上、二次线圈缠绕在第2磁路上、控制线圈缠绕在第1磁路的上述第2切面铁芯上，通过改变使该控制线圈通电的励磁电流值，使缠绕了一次线圈的第1磁路的磁阻发生变化而控制上述一次线圈和二次线圈的交链磁通，从而连续改变二次线圈的电压。
2.一种磁通控制型可调变压器，其特征在于，具有第1三相磁路和第2三相磁路，第1三相磁路构成如下第1三相E型切面铁芯和第2U型切面铁芯的切面相对，且一个切面铁芯相对于另一个切面铁芯扭转90°与其相接触，共用的一次线圈缠绕在该第1磁路的上述第1E型切面铁芯和上述第2三相磁路上、二次线圈缠绕在第2三相磁路上、控制线圈缠绕在第1磁路的上述第2U型切面铁芯上，通过改变使该控制线圈通电的励磁电流值，使缠绕了一次线圈的第1三相磁路的磁阻发生变化，而控制上述一次线圈和二次线圈的交链磁通，从而连续改变二次线圈的电压。
3.按权利要求1所述的磁通控制型可调变压器，其特征在于，辅助线圈缠绕在上述第1磁路的第1U型切面铁芯上。
4.按权利要求2所述的磁通控制型可调变压器，其特征在于辅助线圈缠绕在上述第1三相磁路的第1三相E型切面铁芯上。
5.按权利要求3或4所述的磁通控制型可调变压器，其特征在于，上述辅助线圈连接有电抗器。
6.按权利要求5所述的磁通控制型可调变压器，其特征在于上述电抗器为可变电抗器。
7.按权利要求3，4，5任一项所述的磁通控制型可调变压器，其特征在于从辅助线圈中得到控制线圈的励磁电源。
全文摘要
本发明提供不采用变压器的调压用抽头,可高速控制电压的磁通控制型可调变压器,具有第1磁路和第2磁路。第1磁路构成为:第1U型切面铁芯13和第2U型切面铁芯11的切面相对。且一切面铁芯相对于另一个切面铁芯扭转90°与其相接触。共用的一次线圈14缠绕在第1磁路的上述第1U型切面铁芯13和上述第2磁路上、二次线圈17缠绕在第2磁路上、控制线圈12缠绕在第1磁路的第2切面铁芯11上,改变该控制线圈12的励磁电流值,使缠绕了一次线圈14的磁路的磁阻发生变化、控制上述一次线圈14和二次线圈17的交链磁通,即可连续改变二次线圈17的电压。
文档编号H01F29/00GK1246199SQ97181839
公开日2000年3月1日 申请日期1997年12月17日 优先权日1997年12月17日
发明者三田村紘一, 前田满, 坂本雅昭 申请人:东北电力株式会社