专利名称：具有平衡线圈的变压器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种变压器，尤其涉及一种具有平衡线圈的变压器。
背景技术：
在电网中，远距离传输的电压通常非常高，例如1100KV-220KV，而用户端需要使用的电压比较低，例如220V，这就需要在电网中连接各种各样的降压变压器来进行各级电压的转换操作，以将高压电转换为用户能使用的低压电。而在一些需要升压的场合例如发电厂中，需要将低压电转换为高压电，因此需要使用升压变压器。由于电网中的负载是动态变化的，作为电网节点的变压器可能工作在不平衡运行状态，对于高低压均为星形连接的变压器，由于没有零序阻抗回路，三次及多次波电压很高，中性点电位也不稳定。为此，在此类变压器中通常会设计有平衡线圈，其使得输出电压得到稳定，增加了变压器供电的可靠度。这种类型的变压器例如在US4020438A中已有公开。其中，各个线圈以如下方式布局在铁芯20上，紧挨铁芯缠绕的是平衡线圈12，紧邻平衡线圈12缠绕的是低压线圈14，与低压线圈相邻缠绕的是高压线圈16，位于高压线圈外面的是调压线圈18，即平衡线圈相对于所缠绕的铁芯(即沿辐向)而言位于最内部。在US4020438A所示的设计中，短路力会成为设计平衡线圈的瓶颈。位于最内部的平衡线圈在变压器短路时阻抗较小，电流大，造成该平衡线圈受到非常大的向内压缩的辐向力，需要通过增加导线硬度及线圈辐向尺寸等方式来满足抗短路能力。这会相应增加生产难度，增大产品重量和尺寸。同时平衡线圈易发生变形损坏，影响其在变压器中的功能。
实用新型内容因此，本实用新型的目的在于提供一种能克服上述现有技术中的变压器的缺陷的改进的变压器，其使得抗短路能力提高，同时也缩小了变压器的整体重量和尺寸。上述目的是通过这样一种具有平衡线圈的变压器来实现的，其包括具有内铁式结构的铁芯，所述铁芯具有至少一个芯柱，以及同心地包围所述芯柱的多个线圈。所述多个线圈从所述芯柱起沿辐向依次为低压线圈、高压线圈和平衡线圈。优选地，所述多个线圈还包括用于调节电压波动的调压线圈，所述调压线圈沿辐向位于所述平衡线圈外侧。优选地，所述调压线圈与所述高压线圈电连接或者与所述低压线圈电连接。优选地，所述多个线圈还包括中压线圈，所述中压线圈呈星形连接，且沿辐向位于所述低压线圈和所述高压线圈之间。优选地，所述变压器为三相变压器或单相变压器组，所述平衡线圈呈三角形连接，所述高压线圈和所述低压线圈呈星形连接。优选地，所述变压器为油浸式变压器。优选地，所述铁芯为三柱式铁芯或五柱式铁芯。[0014]优选地，所述芯柱的横截面为方形、圆形、椭圆形或多边形。优选地，所述多个线圈由铜导线制成。在本实用新型的变压器中，各线圈以特定顺序布置成使得平衡线圈能位于高压线圈外侧，或者在具有调压线圈的情况下位于高压线圈和调压线圈之间。通过这样设置，作用在平衡线圈上的辐向短路力将为拉伸力。另外，各线圈的尺寸可减小，从而使得整个变压器的尺寸变小。而对平衡线圈而言，其承受短路的能力可得到有效提闻。
本实用新型的上述以及其他优点和特征将在结合附图对实施例的描述后变得更 为清楚，其中图I为根据本实用新型的变压器的一种实施例的布局示意图；图2为根据本实用新型的变压器的另一实施例的布局示意图；图3为根据本实用新型的变压器的再一实施例的布局示意图；图4为根据本实用新型的变压器的又一实施例的布局示意图。
具体实施方式
以下结合附图来详细描述本实用新型的实施例，其中相同的参考标号代表相同的部件。附图并非按比例绘制，有些部分进行了夸大以更加清楚地显示本实用新型的构造。在下面的实施例中，将以用于电网中的大型油浸式变压器为例来描述本实用新型的变压器，尤其是该变压器的线圈布局。但是，这些实施例仅为示例性的，并非要对本实用新型进行限制。相反，具有本实用新型所示铁芯线圈布局的变压器也可以是用于其他场合的大型或小型、干式或油浸式变压器。变压器中的平衡线圈能起到以下作用为三次谐波提供低阻抗通路；三相负载不平衡时，平衡线圈可减弱不平衡电流对电网的反馈；为电站提供辅助电源；终端工业用户可在平衡线圈连接补偿及滤波设备，减少反馈到电网的谐波及无功。以往，没有人关注平衡线圈的布置位置对其所发挥的作用的影响。本实用新型的关键在于改变了平衡线圈的位置，获得了非常有益的效果。因此，下面着重于线圈相对于铁芯的布局来对本实用新型的变压器进行描述。如图I所示为本实用新型的变压器一部分的剖视示意图。由于本实用新型的改进之处主要在于其线圈在铁芯上的缠绕顺序，因此只示出了该变压器的铁芯的一部分，其中铁芯的芯柱在图中以参考标号30表示。在本实用新型的变压器中，铁芯可以是C型铁芯、双C型铁芯或其他型式，可以为三柱式铁芯或五柱式铁芯。图I中仅以示例性方式示出了一个芯柱30的局部，其他芯柱的结构可以类似或等同。芯柱30由能被磁化的材料制成，且可为，例如方柱、圆柱、椭圆柱、棱柱等，相应地，其横截面为方形、圆形、椭圆形、多边形等，优选为圆柱形。紧邻该芯柱30绕有低压线圈1，该低压线圈I围绕芯柱30的匝数由变压器的设计参数来决定。在低压线圈I的辐向向外处，与低压线圈I相邻地布置有高压线圈2，高压线圈2围绕低压线圈I因而也围绕芯柱30同心地缠绕。高压线圈2的匝数也由变压器的设计参数来决定。在高压线圈3的辐向向外处，与高压线圈2相邻地布置有平衡线圈3，平衡线圈3围绕高压线圈2，因而也围绕低压线圈I和芯柱30同心地缠绕。如图2所示，根据需要，可以在平衡线圈3的辐向向外处，绕平衡线圈3因而也绕高压线圈2、低压线圈I以及芯柱30同心地缠绕调压线圈4。调压线圈4在电网中电压波动比较频繁或波动比较大的时候是非常有用的，有利于保持电压的稳定。在使用调压线圈4的情况下，该调压线圈4可以与高压线圈2电连接以对高压侧进行调节，也可以与低压线圈I电连接以对低压侧进行调节。 低压线圈I、高压线圈2、平衡线圈3之间在辐向上可以具有一定的间隙，以便于冷却以及绝缘。如图3和图4所示，根据需要，本实用新型的变压器还可以包括中压线圈5，所述中压线圈5呈星形连接，且沿辐向位于低压线圈I和高压线圈2之间。该变压器各线圈之间的接线方式可以与传统变压器中的相同。例如在三相变压器或单相变压器组中，高压线圈2和低压线圈I呈星形连接，平衡线圈3呈三角形连接。在需要时，平衡线圈3也可以与负载设备相连。本实用新型变压器的匝数比可以根据应用场合的不同而设置。各个线圈可以由包覆有绝缘材料的铜线缠绕而成。通过上述结构，使得各线圈从芯柱30开始从内至外按低压线圈、高压线圈、平衡线圈以及可选的调压线圈的顺序布置，这样产生的优点在于通过将传统变压器线圈结构中的平衡线圈沿辐向外移，使得线圈的阻抗变大，抗短路能力也得到加强，而且平衡线圈仅受到辐向上的拉伸力，增加了其工作稳定性。另外，因低压线圈I和高压线圈2沿辐向内移，使得整个铁芯线圈组件的结构变小，从而节约了导线，并且也减小了变压器的整体尺寸。同时，电能的损耗也相应减小。此外，因变压器的内部空间可以更好地被利用，其节约了成本。本文中，辐向向外、沿辐向位于外侧、沿辐向外移均是指远离芯柱30，反之则为靠近芯柱30。本实用新型已参考附图进行了描述，但本实用新型并不限于上述的实施例，上述实施例的一个或多个特征可以按需要进行组合，本实用新型的最终范围由所附权利要求来限定。
权利要求1.一种具有平衡线圈的变压器，包括 具有内铁式结构的铁芯，所述铁芯具有至少一个芯柱(30);以及 同心地包围所述芯柱(30)的多个线圈， 其特征在于， 所述多个线圈从所述芯柱(30)起沿辐向依次为低压线圈(I)、高压线圈(2)和平衡线圈(3)。
2.如权利要求I所述的变压器，其特征在于，所述多个线圈还包括用于调节电压波动的调压线圈(4)，所述调压线圈(4)沿辐向位于所述平衡线圈(3)外侧。
3.如权利要求2所述的变压器，其特征在于，所述调压线圈(4)与所述高压线圈(2)电连接或者与所述低压线圈(I)电连接。
4.如权利要求I所述的变压器，其特征在于，所述多个线圈还包括中压线圈(5)，所述中压线圈(5 )呈星形连接，且沿辐向位于所述低压线圈(I)和所述高压线圈(2 )之间。
5.如权利要求I所述的变压器，其特征在于，所述变压器为三相变压器或单相变压器组，所述平衡线圈(3 )呈三角形连接，所述高压线圈(2 )和所述低压线圈(I)呈星形连接。
6.如权利要求I所述的变压器，其特征在于，所述变压器为油浸式变压器。
7.如权利要求I所述的变压器，其特征在于，所述铁芯为三柱式铁芯或五柱式铁芯。
8.如权利要求I所述的变压器，其特征在于，所述芯柱(30)的横截面为方形、圆形、椭圆形或多边形。
9.如权利要求I所述的变压器，其特征在于，所述多个线圈由铜导线制成。
专利摘要本实用新型涉及一种具有平衡线圈的变压器，包括具有内铁式结构的铁芯，所述铁芯具有至少一个芯柱，以及同心地包围所述芯柱的多个线圈。所述多个线圈从所述芯柱起沿辐向依次为低压线圈、高压线圈和平衡线圈。通过上述排布，作用在平衡线圈上的短路辐向力将变为拉伸力。高压线圈和低压线圈的尺寸可减小，从而使得整个变压器的尺寸变小，而且平衡线圈抗短路的能力可得到有效提高。
文档编号H01F27/28GK202796399SQ20122042278
公开日2013年3月13日 申请日期2012年8月23日 优先权日2012年8月23日
发明者黄苗苗, 李林达, 孙实源, 张祯, 杨家辉, 王仁 申请人:广州西门子变压器有限公司