能保持三相输入电流平衡的变相变频变压器的利记博彩app

专利名称：能保持三相输入电流平衡的变相变频变压器的利记博彩app
传统的变压器有两种，一利是原边绕组输入单相电流，副边绕组输出单相电流，即单相变压器，另一种是原边绕组输入三相电流，副边绕组输出三相电流，即三相变压器，这类传统的变压器只能变压，不能变相变频。
目前全世界的电力系统从220伏至22万伏都是用三相电源供电的，但是供电的末端的用电设备在很多场合却需要单相大容量电源，例如各油田油井抽油机的空心抽油杆单芯电缆式电加热装置，单相涡流电加热装置，电气机车，以及其它的各种单相设备及加热装置等。
为了解决大功率单相用电设备用三相电源供电，按常规方法是配用单相变压器供电，然而，单相变压器的单相负载会造成三相供电电流不平衡，对电网造成危害，有时有些单相用电设备还需要变频，例如，使50赫增加到100赫或150赫等，而一般的变压器只能变压不能变频。
近期电气科技人员为解决三相进单相出的变相变压器，又要同时使输入原边绕组的三相供电电流平衡，采用了在变压器原边绕组加装电抗器和很多电容器的方法。我们知道变压器的原副边绕组的不同接法将会影响原副边的电压的比值和其间的相位关系，三相输入的变压器只有在对称负载下运行时，各相的电流和电压才大小相等。
目前解决变频问题的方法是在变压器副边绕组上增加各种电子装置，以使变压器副边绕组上输出的电流的频率与原边绕组上输入的电流频率不相同，这种方法会使变压器成本增加，且其输出波形会严重畸变，而且环节复杂，故障率大大增加。
能否找到一种原边绕组输入为三相电流，副边绕组输出为单相电流，且变频容易的变压器是工程技术界急待解决的问题。
创造变压器新型的目的在于提供一种能保持输入电流平衡的变相变频变压器，它的铁心结构简单，原边绕组和副边绕组下线容易，变频容易，能够将三相输入电流变为单相电流输出，且可使输入的三相电流保持平衡，因此可以方便的将大功率单相用电设备与三相电源连接。创造变压器新型的目的是这样实现的能保持输入电流平衡的变相变频变压器，包括有铁心、原边绕组、副边绕组，原边绕组和副边绕组都套在铁心上，其特征在于该铁心成各种形状该铁心是由若干个形状相同的硅钢片叠压而成，各硅钢片间相互绝缘，所述的每个硅钢片成各种形状在每个硅钢片的内边缘上沿边周均匀开有若干槽口；该若干个硅钢片槽口对齐叠压后在铁心内形成槽道；
在所述圆筒形铁心中空的部分装有一导磁铁体，该导磁体的形状为圆柱体形，该导磁体是由若干形状相同的硅钢片叠压而成，各硅钢片相互绝缘，每个硅钢片呈圆盘形，且中心带有小孔；该导磁体的大小与所述铁心的中空部分的大小相同，该导磁体与铁心相互间成密配合。
该变压器的原边绕组是由三个独立的绕组构成，每个绕组首端分别与三相电源线连接，每个绕组的尾端连接在一起构成中性点，即三个绕组做星形连接；三个绕组相互间按120度的电角度的空间间隔均匀下线到所述铁心的槽道内；该变压器的副边绕组也是由三个绕组构成，该三个绕组相互间按120度电角度的空间间隔均匀下线到所述铁心的槽道内，该三个绕组的首端和尾端两两顺序连接，即三个绕组相互串联成一个绕组。
所述铁心的槽道数为36槽。
本发明有以下积极的有益效果1.能够变相本发明的变压器是三相输入单相输出适应于大功率的单相用电终端使用三相电源供电的场合。
2.能使三相输入电流保持平衡，当变压器原边绕组接通三相供电电源后，在铁心内的空间便产生旋转磁场，旋转磁场可能是顺时针方向旋转，也可能是逆时针方向旋转，其旋转方向可由三相电源接入原边绕组的顺序决定，三相绕组所建立的旋转磁场的分布规律接近于正弦曲线，因为三相绕组只能形成一个旋转磁场，而且是标准的圆形旋转磁场，原边绕组与副边绕组之间的能量传递是通过旋转磁场传递的，因此，无论副边绕组的负载怎样变化，都不会影响原边绕组中的电流的平衡。
3.变频容易本发明通过改变原边绕组和副边绕组的下线方式，可改变旋转磁场的极数，进而改变输出电流的频率。
现以较佳实施例结合附图对本发明进一步详述如下

图1是本发明铁心和导磁体外形结构分解示意图；图2是本发明组成铁心的一个硅钢片的外形图；图3是本发明组成导磁体的一个硅钢片的外形图；图4是本发明铁心槽道数为24时的原边三相绕组下线展开图；图5是本发明铁心槽道数为24时的副边绕组下线展开图；图6为本发明铁心槽道数为36时的原边三相绕组下线展开图；图7为本发明铁心槽道数为36时的副边绕组下线展开图；图8为三相绕组产生2极旋转磁场的原理示意图；图9是三相电流随时间变化的曲线图；图10为三相绕组产生4极旋转磁场的原理示意图。
图11、矩形槽道数为12的硅钢片叠成的铁芯图。
图12、中心柱矩形24窗孔的硅钢片叠成的铁芯图。
图13、两柱矩形12窗孔的硅钢片叠成的铁芯图。
图14、为三相电流随时间变化典线图。
图15-1图15-2为三相园形线圈绕组产生二极旋转磁场的原理示意图。
图16为二柱矩形18窗孔变压器图。
图17两柱矩形18窗孔变压器铁芯三相6极一次原边绕组下线图。
图18、为二柱矩形18窗孔变压器二次副边单相6极绕组下线图。
图19、为二柱矩形18窗孔变压器一次原边三相6极绕组换位下线图。
请参阅图1，本创造新型的能保持输入电流平衡的变相变频变压器，其铁心1成圆筒形。该铁心1是由若干个形状相同的硅钢片2叠压而成，各硅钢片2间相互绝缘，所述的每个硅钢片2成圆环形，在每个硅钢片2的内边缘上沿圆周均匀开有若干槽口3；该若干个硅钢片2的槽口3对齐叠压后在铁心内形成槽道4；如图1所示。
在所述圆筒形铁心中空的部分装有一导磁铁体5，该导磁体5的形状为圆柱体形，该导磁体5是由若干形状相同的硅钢片6叠压而成，各硅钢片6相互绝缘，每个硅钢片6呈圆盘形，且中心带有小孔7；如图3所示，导磁体5的大小与所述铁心1的中空部分的大小相同，该导磁体5与铁心1相互间成密配合，使用硅钢片制做铁心和导磁体，目的是减少交变磁通在铁心和导磁体中引起的涡流损耗。
该变压器的原边绕组是由三个独立的绕组构成，每个绕组首端分别与三相电源线连接，每个绕组的尾端连接在一起构成中性点，即三个绕组做星形连接；且三个绕组相互间按120度的电角度的空间间隔均匀下线到所述铁心的槽道4内；该变压器的副边绕组也是由三个绕组构成，该三个绕组相互间按120度电角度的空间间隔均匀下线到所述铁心的槽道4内，该三个绕组的首端和尾端两两顺序连接，即三个绕组相互串联成一个绕组；在较佳实施例中，铁心的槽道数分别为36槽对36槽，下面分别举例说明图4示36槽铁心内嵌入的原边三相绕组的下线图，原边三相绕组的每相组数相同，相与相之间在铁心槽内分布间隔为120度电角度的空间位置开始下线。铁芯的总槽数为36槽，设第一相绕组从第一槽开始下线，则第二相绕组应在第一相绕组后面120度电角度开始下线。因为槽之间的角度为lo80°/36＝30°电角度所以只需相隔4个槽，就间隔30×4＝120°度电角度，也就是第二相绕组从第5槽开始下线，第三相绕组从第9槽开始下线。
这样的下线方式会使铁心内产生旋转磁场，其原理如下，我们把原边的三相绕组，用三个相同的单匝线圈代替，如图8所示，图中A-X、B-Y、C-Z三个线圈彼此互隔120度电角度分布在铁心内圆的圆周上，构成了对称三相绕组。这个对称三相绕组在空间的位置关系是B相相对A相后移120度，C相相对B相后移120度，当对称三相绕组接上对称的三相电源后，其中通过的各相电流的瞬时表达式为iA＝ImcoswtiB＝Imcos(wt-120°)iC＝Imcos(wt-240°)各相电流随时间变化的曲线如图9所示。
由于三相电流随时间的变化是连续的，且极为迅速，为了便于观察对称三相电流产生的合成磁场效应，我们可以通过几个特定的瞬时，用以窥视其全貌。为此，我们选择wt＝0(t＝0)，wt＝120°(t＝T/3)，wt＝240°(t＝2T/3)，wt＝360°(t＝T)四个特定瞬时。并规定电流为正值时，从每相线圈的首端A、B、C流出，由线圈的末端X、Y、Z流入；当电流为负时，从每相线圈的末端流出，由首端流入。用符号⊙表示电流流出，表示电流流入。
当wt＝0时，由电流瞬时表达式或电流变化曲线得iA＝Im，iB＝iC＝-1/2Im将各相电流分别表示在各相线圈的剖面图上。A-X相电流为正值，由X端流入，A端流出，而B-Y、C-Z两相电流均为负值，故由B、C端流入，Y、Z端流出，如图8a所示。由图上看出，Y、Z、 A三个端点中的电流都从纸面流出，且Y、Z端点中电流值相等，则根据右手螺旋定则，可以知道三个线圈中的电流，它们建立的合成磁场的磁力线，其分布以A端为中心，左右反对称，磁场的方向从下至上；同理，可以决定B、X、C三个端点中电流建立的合成磁场磁力线的分布情况。由此看出整个磁场磁力线的分布是左右对称的。而且从磁力线分布的图像还可看出，它和一对磁极建立的磁场是一样的。
采用同样的方法，画出wt＝120°、240°、360°三个瞬时的电流方向和磁场磁力线的分布情况，如图8(b)、(c)、(d)所示。
我们依次观察图8(a)、(b)、(c)、(d)，便可以看出，当对称三相电流流过对称三相绕组时，由它们建立的合成磁场并不是静止不动的，而是像有一对磁极旋转的磁场，磁场的大小不变。从wt＝0到wt＝120°、240°、360°各个瞬间随着三相电流的变化，由它们建立的合成磁场，在空间相应地旋转了120°、240°、360°；旋转的方向是由A相转向B相再转向C相，即按A→B→C顺序旋转，图8中为逆时针方向旋转，由图8看出，电流变化一周，旋转磁场转过一转。这样的旋转磁场为2极旋转磁场，就是说旋转磁场在每个360度圆周内只有一个N极，一个S极。
请参阅图5，图5示36槽铁心内副边绕组的下线图，副边绕组也为三相绕组，该三个绕组相互间按120度电角度的空间间隔均匀下线到所述铁心的槽道4内，该三个绕组的首端和尾端两两顺序连接，即三个绕组相互串联成一个绕组；最后只有两个接线端X1和X2，三个绕组中的电流方向如图5中箭头所示，由图5中可见，电流在副边绕组中成为单相电流输出。
下面说明本创造新型变压器的变频原理图6图7表示出了铁心为36槽的变压器的下线图，其中，图6表示原边绕组，图7表示副边绕组，请参阅图6，图6所示的下线图将使原边绕组产生的旋转磁场为6极，6极的旋转磁场是指有三对磁极，就是说旋转磁场在每个360度圆周内三个N极，三个S极，其产生原理是请参阅图10，A、B、C三相绕组的每相绕组分别看成由两个线圈A-X、A′-X′、B-Y、B′-Y′、C-Z、C′-Z′串联组成。每个线圈在铁心内圆周上的跨距为1/6圆周，用上述的分析方法，同样可以决定三相电流在该三相绕组中所建立的合成磁场，仍然是一个旋转磁场，但是磁场的极数变为6个，即具有三对磁极，由图10还可知，当电流变化一个周期时，旋转磁场仅转过1/3周。同样将绕组按一定的规则排列，可以得到3对4对或p对磁极的旋转磁场。由此也可以推得，对于能使旋转磁场形成p对磁极的绕组，电流变化一个周期，旋转磁场转过1/p转。如果交流电源的频率是f，旋转磁场的转速为n＝60f/p(转/分)。
其原边绕组下线方式为三相绕组的每相组数相同，相与相之间在定子槽内分布间隔为120度电角度。因为是36槽6极，第一相绕组从第一槽开始下线，第二相绕组应在第一相绕组后面120度电角度下线。因为槽之间的角度为360/36＝10度空间角度，6极为三对极，所以只需相隔4个槽，就间隔120度电角度，也就是第二相绕组从第5槽开始下线，第三相绕组从第9槽开始下线。
请参阅图7，图7中副边绕组的下线图，它也是由三相绕组组成，它是按12极下线的，既把三相绕组的每相绕组看成是由6个线圈串联组成，这样三个绕组尽管相互在空间间隔120度电角度下线，而每个线圈在空间上相差120度/6个线圈＝20度电角度下线。
下面说明其变频原理设n＝旋转磁场的旋转速度(转/分)f＝频率P＝极对数其关系是n＝60f/P，f＝np/60；原边绕组P1＝3即6极如图6所示，n1＝原边绕组产生的旋转磁场的速度，f1＝50赫兹n1＝60f1/P1＝3000/3＝1000转/分副边绕组P2＝6即12极如图7所示，副边绕组不产生旋转磁场，是被感应的，所以用原边绕组产生的旋转磁场速度n1来计算副边绕组输出频率f2，则下述公式成立；f2＝n1×P2/60＝1000×6/60＝100赫可见原边绕组输入50赫兹的三相电压、电流，副边绕组接上单相负载就会输出100赫兹电压、电流；而达到了变频的目的。
能保持三相输入电流平衡变相变频变压器电流平衡是怎样实现的三相变单相在旋转磁场下或循环磁场下及直线移动磁场下都会引起电流在三相中不平衡问题，都会产生逆序和零序分量。
当有三台相同变压器一起运行时，可以通过各相绕组按顺序换位来消除不对称电流，而消除逆序和零序分量。
换位的方法是按ABC、BCA、CAB的顺序进行，把第一台变压器的A相第二台的B相第三台的C相串接起来为第一组、把第一台的B相绕组第二台的C相和第三台的A相绕组串接起来为第二组、把第一台的C相第二台的A相第三台的B相串按起来为第三组形成三组后，每一组成为三台变压器组合后的一相如图4所示，然后就可以把三组接到对称的三相电源上。
因为经过按顺序按规则换位后的三相绕组所担承的负载已经对称化，因此三相电流是平衡的又是对称的，从而消除了因变压器二次副边绕组中接成单相造成的电流不平衡同题。
然后把三台变压器合成为一台多极变压器来解决。当极数等于6时或是6的整数倍时就可以按照上述各相绕组按顺序规则换位来实现如图4所示。
第二个办法是二次绕组串接时在六极或六极整数倍条件下将二次第二组绕组推迟60°电角度串接，将第三组越前第一组60°电角度串接如图18所示。
通过上述二个方法彻底解决了一次原边三相绕组输入电流不平衡问题，图4和图18都是通过换位法解决三相输入电流不平衡问题的。
达到了创造出“能保持输入电流平衡的变相变频变压器”的目的。
如果按照直线三相绕组变成矩形变压器，所形成的磁场就不是旋转磁场而是旋转磁场展开后所形成的定向连续移动磁场。同样具有一次三相保持负荷平衡，变相变频变压的功能。其铁芯的形状如图11所示。
图12中心柱矩形多窗孔铁芯变压器，同样能创造出变相变频变压器。
本变压器是根据三相绕组排列，特殊接法形成波形直线移动磁场设计的矩形变压器，此变压器便于叠片制造，线圈绕制简单、容易，接线方便，每个线圈只能充当前旋转绕组中一个线圈的一个边是由旋转磁场展开变为直线移动磁场，直线磁场再以直线为轴卷成闭合矩形而形成，以此演变成本变压器形状，本变压器磁路匝数计算都简单易行。
将三相绕组所形成的旋转磁场以槽道齿端直径d为轴卷成园形对接，旋转磁场不变，而线圈的每一个边对接，每个边变成一个线圈，这样就形成了园环变压器，如图15所示。旋转磁场的形成，根据图15-1图15-2三相绕组在0～360°电角度不变化的情况下，我们以图15-2所示的两柱三相绕组产生的磁场为例说明旋转磁场是如何形成的，变压器一次三相绕组由六个线圈AA′BB′CC′组成。
每个线圈在空间相隔60°，当三相绕组接通三相电源后，线圈中就有一个对称的三相电流流过ia＝ImCoswt ib＝ImCos(wt-120°) ic＝ImCos(wt-240)各相电流随时间而变化的曲线如图14所示，当Wt＝0时，ia＝0 ib＝-1/2Imic＝1/2Im假如我们规定，电流为正时，电流从每个相每个线圈的外端流入以表示，内端流出时以⊙表示。电流为负时，则方向相反，以Wt＝0这一瞬间为例，如图15-2(a)由图可见C′B两个线圈的内端都是流入纸面的，而外端都是流出的，而B′C两左线圈正好相反，AA′线圈的电流为零时，根据右手螺旋定则可知。三相线圈电流产生的磁场方向都是向下，下为N极上为S极，如图2-15(a)所示。
当Wt＝60°、120°、180°、240°、300°、360°、时的电流及磁通方向分别如图2-15(b)、(c)、(d)、(e)、(f)所示。比较图2-15(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)可以看出，磁场在顺时针旋转，即形成了一个旋转磁场。为了叠片和制造方便把圆环形变压器演变成两柱矩形变压器铁芯，如图16所示，一次绕组仍按三相绕组排列，而绕组每一个边形成一个线圈，这样线圈数比原来多一倍，对应的两个线圈接法必须尾尾相联。相邻线圈接线时A相和B相必须相差120°电角度，线圈的最少个数必须按下式计算N＝3×P×2N为线圈个数、3为三相、P为磁极对数。
二次线圈最少18个线圈P2＝3二次线圈的频率n1=60f1p1]]>N1为旋转磁场的旋转速度，单位为转/分f1为一次电源频率f2n1p260]]>如果二次为18个线圈，那么二次线圈有3个N极3个S极，为3个极对数。如果两个线圈尾首串联，仍看成一个线圈，如果18个线圈尾尾相串联，就变成了3个极对数P2＝3f2=p2n160=3×n160]]>设P1＝3n1=60f1p1=60×503]]>P2＝3 1000转/分f2=n1p260=1000×360=50HZ]]>
关于匝间电势变比系数与普通变压器相同。变压器形状，线圈接法排列如图17、18、19所示。
这样就变成了矩形旋转磁场，变相变频变压器。
图16实质是一个循环磁场原边和副边各为18个线圈变压器的实际形状示意图。
1)两柱矩形窗孔形铁芯。
2)一次原边线圈18个。
3)为二次副边线圈18个。
三相变单相变压器副边线圈数不得少于18个，即极数不得小于6，因为一对磁极NS为一组接成单相时会引起原边一次三相电流不平衡，只有将三组二次绕组三相线圈分别调匀时，即第二组滞后第一组60°，第三组越前第一组60°时，互相串联才能实现一次原边三相绕组电流平衡，接法见图18所示。三相变单相选极对数必须是3的偶数倍。
为了实现三相输入电流平衡有二个办法，是将一次原边绕组必须定为极对数3的偶数倍，最少为6极，相当于一对极为一个变压器，三对极为三个变压器，将其ABC三相绕组都按顺时针或都按逆时针，即ABC、BCA、CAB或ACB、CBA、BAC，按顺序接成绕组如图19所示，即使二次串成单相引起不平衡，在原边按这样接法也能保持原边三相电流平衡。所以制造变压器，三相变成单相输出，又要同时变频，又要求保持三相输入电流平衡三大条件，就必须按一次原边三相绕组极数设计为3的偶数倍，最少6极。线圈数最少6×3＝18个线圈。
三相不变单相，只要求变压变频，设计磁极数为1个极对数的倍数即可，线圈数为3×2P。
铁芯的窗孔数以一次或二次磁极数最多的一方为准。磁极数乘3为最少窗孔数。
设计铁芯必须使产生的磁通形成闭合回路，否则激磁电流过大，会烧坏线圈。
权利要求
1.能保持输入电流平衡的变相变频变压器，包括有铁心、原边绕组、副边绕组，原边绕组和副边绕组都套在铁心上，其特征在于该铁心成圆筒形、矩形、中心柱矩形、两柱矩形等，该铁心是由若干个形状相同的硅钢片叠压而成，各硅钢片间相互绝缘，该若干个硅钢片槽口对齐叠压后在铁心内形成槽道和窗孔。在所述各种形状铁心为导磁铁体，该导磁体的形状为各种形状，该导磁体是由若干形状相同的硅钢片叠压而成，各硅钢片相互绝缘。该变压器的原边绕组是由三个独立的绕组构成，每个绕组首端分别与三相电源线连接，每个绕组的尾端连接在一起构成中性点，即三个绕组做星形连接；三个绕组相互间按120度的电角度的空间间隔均匀下线到所述铁心的槽道内或窗孔内。该变压器的副边绕组也是由三个绕组构成，该三个绕组相互间按120度电角度的空间间隔均匀下线到所述铁心内，该三个绕组的首端和尾端两两顺序连接，即三个绕组相互串联成一个绕组。
2.如权利要求1所述的能保持输入电流平衡的变相变频变压器，其特征在于所述铁心的槽道数或窗孔数为36槽。
3.该变压器是根据三相绕组所形成的旋转磁场或者演变成的直线移动磁场构成的筒形、矩形、中心柱矩形、两柱矩形变相变频变压器。
全文摘要
一种能保持输入电流平衡的变相变频变压器,其铁心是由若干个硅钢片叠压而成,各硅钢片的内边缘上开有槽口;在铁心中空的部分装有一导磁铁体,该导磁体是由若干形状硅钢片叠压而成,原边绕组是由三个做星形连接的绕组构成,副边绕组是由三个串联的绕组构成,原边绕组和副边绕组的三个绕组都是按120度电角度的空间间隔下线到铁心的槽道内,其优点是可将三相输入电压、电流变为单相电压、电流输出,能够使输入的三相电流保持平衡,能够变频。
文档编号H01F30/14GK1229257SQ98101008
公开日1999年9月22日 申请日期1998年3月12日 优先权日1998年3月12日
发明者李文恒 申请人:李文恒