一种空间三棱柱结构四柱四绕组式混合铁芯变压器的制作方法

本实用新型涉及电气工程变压器技术领域，尤其涉及一种空间三棱柱结构四柱四绕组式混合铁芯变压器。

背景技术：

变压器通过运用电磁感应原理，对交流电路电压电流进行变换，在交流输配电领域得到了广泛运用。变压器按照使用领域不同有不同的分类方式，如配电变压器主要应用于配电网，通过对馈线电压进行电压变换为用户提供使用电压；换流变压器主要运用在直流系统中，完成交、直流侧的电压匹配和电气隔离。

变压器的主要结构有铁芯、铁轭、绕组、绝缘材料、散热片等，普通变压器一般由原边绕组、副边绕组两个绕组及其所在铁芯柱构成，铁芯柱由硅钢片叠轧制成，功能上一般作为电压电流变换等用途。当变压器运用于直流系统作为换流变压器使用时，换流变压器将交流网交流电变换接入换流阀，同时在换流站运行期间，换流阀在交、直流转换时产生大量谐波电流和谐波电压并在换流阀交流和直流两侧之间互相传递。

变压器原边绕组加交流电压而建立磁势，在磁势的作用下铁芯中产生交变磁通，磁通穿过铁芯在副边绕组感应出交流电压，当变压器副边绕组接非线性负荷或直流换流阀等装置时，由于负荷的非线性而产生的谐波电流会引起的变压器绕组过热及故障发生，对于运行中的变压器绕组而言，谐波电流可在变压器原边和副边绕组上产生谐波磁通，谐波磁通会引起变压器运行噪声和有功无功损耗增加甚至导致绕组故障的发生。

因此，有必要提供一种空间三棱柱结构四柱四绕组式混合铁芯变压器解决上述技术问题。

技术实现要素：

本实用新型提供一种空间三棱柱结构四柱四绕组式混合铁芯变压器，解决了当变压器副边绕组接非线性负荷或直流换流阀等装置时，由于负荷的非线性而产生的谐波电流会引起的变压器绕组过热及故障发生的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的空间三棱柱结构四柱四绕组式混合铁芯变压器包括：

口字形铁芯和日字形铁芯；

第一绕线铁芯柱和第二绕线铁芯柱，所述第一绕线铁芯柱和第二绕线铁芯柱分别设置于所述口字形铁芯上，所述第一绕线铁芯柱上设置有附加副边绕组，所述第二绕线铁芯柱上设置有变压器原边绕组；

第三绕线铁芯柱和第四绕线铁芯柱，所述第三绕线铁芯柱和第四绕线铁芯柱分别设置于所述日字形铁芯上，所述第三绕线铁芯柱上设置有变压器副边绕组，所述第四绕线铁芯柱上设置有附加原边绕组。

优选的，所述日字形铁芯上设置有均匀气隙材料铁轭。

优选的，所述口字形铁芯和日字形铁芯之间分别设置有铁芯组装边缘外圆弧形和内圆弧形。

优选的，所述口字形铁芯和日字形铁芯之间设置有铁芯长边公共边。

优选的，当需要放置变压器时，还包括用于放置变压器的防护装置，所述防护装置包括箱体，所述箱体内部的一侧固定连接有固定框，所述固定框内部的两侧之间固定连接有两个滑动杆，两个所述滑动杆的外表面之间滑动连接有散热组件。

优选的，所述固定框内部的一侧设置有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的底端固定于所述散热组件上。

优选的，所述箱体的两侧均固定连接有壳体，所述壳体上开设有散热孔。

与相关技术相比较，本实用新型提供的空间三棱柱结构四柱四绕组式混合铁芯变压器具有如下有益效果：

(1)、本实用新型提供一种空间三棱柱结构四柱四绕组式混合铁芯变压器，通过对普通变压器绕组和铁芯结构进行改进，提出一种改进绕组和铁芯结构的四柱四绕组式混合铁芯变压器结构，使得变压器运用于直流换流系统或非线性负荷系统时，由换流阀或非线性负荷产生的谐波从变压器副边绕组流向原边绕组过程中，注入变压器副边绕组的谐波电流被分流到变压器附加绕组上，减轻了变压器原边绕组和副边绕组的谐波电流负担、无功负担和谐波引起的绕组过热状况及故障发生几率，改进了普通变压器谐波状况和运行稳定性；

(2)、本实用新型提供一种空间三棱柱结构四柱四绕组式混合铁芯变压器，附加绕组所接交流电源同时能提供无功补偿使得四柱四绕组式棱柱结构变压器损耗降低、谐波磁通引起噪声减小。通过引入由叠铁芯和卷铁芯混合制成的变压器铁芯结构，并缠绕绕组在空间制成三棱柱结构，使得变压器体积减小，运行更为稳定，缠绕在原边绕组和副边绕组之间的附加绕组使得变压器重心降低，变压器运行震动噪声减小，使得变压器不仅能实现普通变压器电压变换功能，还能滤除电路中谐波。

附图说明

图1为本实用新型的第一实施例的结构示意图；

图2为本实用新型的铁芯柱装配俯视示意图；

图3为本实用新型的另一角度铁芯柱与绕组绕线示意图；

图4为本实用新型的两种形状铁芯平面示意图；

图5为本实用新型的第二实施例的结构示意图；

图6为图5所示的外壳的侧视结构示意图；

图7为图5所示的固定框的侧视结构示意图。

图中标号：1、箱体，2、口字形铁芯，21、第二绕线铁芯柱；22、第一绕线铁芯柱；3、日字形铁芯，31、第三绕线铁芯柱；32、第四绕线铁芯柱；33、均匀气隙材料铁轭；4、铁芯长边公共边，5、变压器原边绕组，6、变压器副边绕组，7、附加原边绕组，8、附加副边绕组，91、铁芯组装边缘外圆弧形，92、内圆弧形，11、固定框，12、滑动杆，13、散热组件，14、电动伸缩杆，15、壳体，16、散热孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步说明。

第一实施例

请结合参阅图1、图2、图3和图4，其中，图1为本实用新型的第一实施例的结构示意图；图2为本实用新型的铁芯柱装配俯视示意图；图3为本实用新型的另一角度铁芯柱与绕组绕线示意图；图4为本实用新型的两种形状铁芯平面示意图。空间三棱柱结构四柱四绕组式混合铁芯变压器包括：

口字形铁芯2和日字形铁芯3；

第一绕线铁芯柱22和第二绕线铁芯柱21，所述第一绕线铁芯柱22和第二绕线铁芯柱21分别设置于所述口字形铁芯2上，所述第一绕线铁芯柱22上设置有附加副边绕组8，所述第二绕线铁芯柱21上设置有变压器原边绕组5；

第三绕线铁芯柱31和第四绕线铁芯柱32，所述第三绕线铁芯柱31和第四绕线铁芯柱32分别设置于所述日字形铁芯3上，所述第三绕线铁芯柱31上设置有变压器副边绕组6，所述第四绕线铁芯柱32上设置有附加原边绕组7；

口字形铁芯2和日字形铁芯3重合处通过两个第二绕线铁芯柱21组成；

变压器包括原边绕组5及绕线铁芯柱21、变压器副边绕组6及第三绕线铁芯柱31、附加原边绕组7及第四绕线铁芯柱32、附加副边绕组8及绕线铁芯柱22和四组铁轭构成，其中铁轭包括一组均匀气隙材料铁轭33，变压器原边绕组5和附加副边绕组8采用硅钢片卷铁芯构成口字形铁芯磁路结构；变压器原边绕组5和变压器副边绕组6采用硅钢片叠铁芯构成日字形铁芯3磁路结构；

变压器原边绕组5缠绕在第二绕线铁芯柱21上，口字形铁芯2左侧边第一绕线铁芯柱22缠绕附加副边绕组8，且原边绕组5与附加副边绕组8绕组缠绕方向均为铁芯柱32置地时由上向下顺时针方向；日字形铁芯3下侧边缠绕附加原边绕组7，右侧上方边第三绕线铁芯柱31缠绕变压器副边绕组6，且绕组缠绕方向均为铁芯柱32置地时由左向右或由上向下逆时针方向缠绕，以此构成四绕组结构变压器；

以此种方式缠绕可使得四个绕组磁路链绕关系符合变压器滤波功能，且通过在日字形铁芯3下侧边第四绕线铁芯柱32缠绕附加原边绕组7，可使变压器整体重心下移，增加运行期间稳定性，整体三棱柱结构可减小运行期间震动噪声，将两组附加绕组接头并联外引出线，内部连接稳定且电源外接方便。

所述日字形铁芯3上设置有均匀气隙材料铁轭33。

所述口字形铁芯2和日字形铁芯3之间分别设置有铁芯组装边缘外圆弧形91和内圆弧形92；

口字形铁芯2和日字形铁芯3公共边处组装后铁芯柱外边缘两边与铁芯柱内边缘两边连接处分别形成外侧内切圆弧形和内侧内切圆弧形。

所述口字形铁芯2和日字形铁芯3之间设置有铁芯长边公共边4；

口字形铁芯2、日字形铁芯3在长边公共边4缠绕原边绕组5组成。

本实用新型提供的空间三棱柱结构四柱四绕组式混合铁芯变压器的工作原理如下：

第一步：在变压器四个绕组中，将输入交流电源电压接入变压器原边绕组5，变压器副边绕组6接入输出电压于直流系统或非线性负荷，附加原边绕组7和附加副边绕组8公共接线处接入附加交流电源，当变压器原边绕组5接入交流电压后，原边绕组所缠绕铁芯便会产生磁通，磁通分别在口字形铁芯2和日字形铁芯3公共铁芯、口字形左侧附加副边绕组8绕线第一绕线铁芯柱22、日字形铁芯3下侧附加原边绕组7绕线第四绕线铁芯柱32、日字形右侧变压器副边绕组6第三绕线铁芯柱31中产生磁通，使得变压器副边绕组6、附加原边绕组7、附加副边绕组8中感应出交流电压；

第二步：此时接通附加绕组电源，并在变压器副边绕组6接入直流换流阀或非线性负荷，此时附加原边绕组7、附加副边绕组8中产生由附加绕组交流电源产生的磁通，变压器副边绕组6中产生的由直流换流阀或非线性负荷谐波引起的谐波磁通通过日字形铁芯3结构流向原边绕组5并在原边绕组5中感应出谐波。变压器在四个绕组均投入运行时，附加绕组电源引起的附加副边绕组8中等值负磁通能够抵消由变压器副边绕组6处的谐波引起的谐波磁通，进而变压器原边绕组5中谐波得以滤除，由谐波引起的原边绕组5的绕组电压电流波形畸变状况得以较大改善；

第三步：此时，变压器在完成原边和副边绕组电压传递作用的同时还具备了滤除原边绕组中谐波电压和谐波电流的作用，原边绕组电压电流特征谐波明显减少，其谐波状况得到改善，变压器损耗降低，由谐波引起的变压器噪声和震动减小，变压器运行稳定性得以提高。

与相关技术相比较，本实用新型提供的空间三棱柱结构四柱四绕组式混合铁芯变压器具有如下有益效果：

(1)、通过对普通变压器绕组和铁芯结构进行改进，提出一种改进绕组和铁芯结构的四柱四绕组式混合铁芯变压器结构，使得变压器运用于直流换流系统或非线性负荷系统时，由换流阀或非线性负荷产生的谐波从变压器副边绕组流向原边绕组过程中，注入变压器副边绕组的谐波电流被分流到变压器附加绕组上，减轻了变压器原边绕组和副边绕组的谐波电流负担、无功负担和谐波引起的绕组过热状况及故障发生几率，改进了普通变压器谐波状况和运行稳定性。附加绕组所接交流电源同时能提供无功补偿使得四柱四绕组式棱柱结构变压器损耗降低、谐波磁通引起噪声减小；

(2)、通过引入由叠铁芯和卷铁芯混合制成的变压器铁芯结构，并缠绕绕组在空间制成三棱柱结构，使得变压器体积减小，运行更为稳定，缠绕在原边绕组和副边绕组之间的附加绕组使得变压器重心降低，变压器运行震动噪声减小，使得变压器不仅能实现普通变压器电压变换功能，还能滤除电路中谐波。

第二实施例

请结合参阅图5-7，基于本申请的第一实施例提供的空间三棱柱结构四柱四绕组式混合铁芯变压器，本申请的第二实施例提出另一种空间三棱柱结构四柱四绕组式混合铁芯变压器。第二实施例仅仅是第一实施例优选的方式，第二实施例的实施对第一实施例的单独实施不会造成影响。

具体的，本申请的第二实施例提供的空间三棱柱结构四柱四绕组式混合铁芯变压器的不同之处在于：当需要放置变压器时，还包括用于放置变压器的防护装置，所述防护装置包括箱体1，所述箱体1内部的一侧固定连接有固定框11，所述固定框11内部的两侧之间固定连接有两个滑动杆12，两个所述滑动杆12的外表面之间滑动连接有散热组件13；

箱体1上设置有箱门。

所述固定框11内部的一侧设置有电动伸缩杆14，所述电动伸缩杆14的底端固定于所述散热组件13上；

散热组件13采用现有技术，其中包括驱动马达和风扇；

驱动马达与外部电源电性连接，通电后，带动风扇进行旋转，达到对变压器进行降温散热的效果；

电动伸缩杆14与外界的电源以及控制开关进行连接；

设置的电动伸缩杆14，能够带动散热组件13进行上下运动，从而加快内部热量的流动速度，避免热量堆积。

所述箱体1的两侧均固定连接有壳体15，所述壳体15上开设有散热孔16；

通过设置的散热孔16，能够快速热量从箱体1中排出。

当变压器在使用时，会产生大量的热量，为了避免放置在箱体1中，影响变压器的散热效率，在进行散热时，通过启动散热组件13，使得散热组件13上的风扇进行旋转，加快箱体1内部热量的流动，通过设置的散热孔16，将热量进行快速释放出，达到对变压器进行降温的效果，避免箱体1中温度过高，造成变压器的损坏。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。