专利名称：6角18窗孔变相变频变压器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及变压器，特指一种6角18窗孔变相变频变压器。
传统的变压器有两种，一种是原边绕组输入单相频率为50赫兹的电压、电流，副边绕组同样输出频率为50赫兹的电压、电流，即单相变压器；另一种是原边绕组输入三相频率为50赫兹的电压、电流，副边绕组同样输出频率为50赫兹的三相电压电流，即三相变压器，这种传统的变压器只能改变电压不能改变频率，更不能变相。
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，但是供电的末端用电设备在很多场合很需要单相大容量电源，例如各油田油井空心抽油杆单相电加热装置，单相盐炉，单相电炉等。
为了解决大功率单相用电设备的电源，按常规方法是配用单相变压器供电，然而单相负载会造成三相供电电流不平衡，危害电网，有时有些用电设备还需要变频，例如使50赫升频到150赫兹等，而一般的变压器是不能胜任的。近期电气科技人员为解决变相变压器，又同时使三相电源供电电流平衡，采用了在变压器一次加装电抗器、电容器的方法，其缺点是波形畸变，负载变化引起一次电流不平衡。配电装置且复杂昂贵。用复杂的电子装置变相变频，其成本成倍增加，故障较多，维修困难。能否找到三相变单相，并能变频容易又能保持一次三相电流平衡，是电气工程技术界急待解决的重大同题。
本实用新型的目的在于提供一种6角18窗孔变相变频变压器，它的铁心结构简单，线圈绕制容易，制造方便的变压器。
本实用新型的目的是这样实现的，一种6角18窗孔变相变频变压器，包括有铁心原边绕组，副边绕组，其特征在于该铁心成六角形，由若干个形状相同的硅钢片叠压而成，各硅钢片的六角形内边线与外边线之间开有18个矩形窗孔，原边绕组是由三组做星形连接的18个矩形线圈构成，副边绕组也是由与原边绕组同样多的矩形线圈首首尾尾串联构成，原边绕组和副边绕组都是按电角度的空间间隔，把每个线圈下到铁心的窗孔内。
所述铁心的窗孔数为18个。本实用新型有以下积极有益效果1、能够变相本实用新型的变压器是三相输入单相输出适应于大功率单相用电终端的场合。
2、能使三相输入电流保持平衡，当变压器原边绕组接三相供电电源后，在铁心内便产生旋转磁场，旋转的方向决定于三相电源接入原边绕组的相序。
原边绕组传到副边绕组的能量是由三相原边绕组合成的旋转磁场传递的，因此在负载变化的情况下都不会影响三相原边绕组中的电流平衡。
3、变频容易本实用新型通过改变原边绕组和副边绕组的接线，来改变旋转磁场的N、S极对数，按照原边绕组与副边绕组极对数比为1比3的接线改变输出电压电流的频率。
现以较佳施实例结合附图对实用新型进一步祥述如下
图1是三相电源电流随时间电角度变化的曲线图；图2是本实用新型6角形18窗孔变压器平面图；图3是本实用新型六角形六窗孔变压器铁心立体图；图4为本实用新型原边和副边绕组下到铁心六个窗孔内的矩形线圈形状图；图5为本实用新型产生2极旋转磁场的原理示意图；图6为本实用新型六角六窗孔变压器，原边和副边绕组的接线展开图。
图7为本实用新型6角18窗孔6极变18极三相变单相，50赫兹变150赫兹，原边和副边绕组各为18个线圈的接线展开图；图8为本实用新型6角18窗孔2极变18极三相变单相，50赫兹变450赫兹，原边和副边绕组各为18个线圈的接线展开图；图9为本实用新型6角18窗孔2极变6极三相变三相，50赫兹变150赫兹，原边和副边绕组各为18个线圈的接线展开图；请参阅图2本实用新型变压器的形状为6角形18窗孔，窗孔内嵌入原边和副边绕组，我们这里以6角6窗孔为例，说明其原理和结构其铁心如图3所示该铁心是由若干硅钢片组合成六角形罗起多层叠压而成，各硅钢片的六角形内线和外边线之间开有六个矩形窗孔。
原边绕组和副边绕组的线圈套在一起成矩形，如图4所示把六个矩形线圈按窗孔嵌入六个窗孔内，按工艺程序应先放线圈然后叠插硅钢片成六角形。
原边和副边的线圈接线根据图6接线。
原边绕组6个线圈是按三相2极旋转磁场接线的，副边绕组是原边绕组形成的旋转磁场N、S极扫切下被感应，按照六极按排接线的。
一次原边绕组的接线方式会使铁芯内产生旋转磁场，其原理如下我们把原边的三相绕组六个线圈用单匝线圈代替，如图5所示，图中A、B、C三个线圈彼此互隔120度，A′、B′、C′三个线圈也相隔120°，分别与A、B、C对应反串，即线圈首首相连尾尾相连在一起。这样就构成了对称三相绕组。这个对称的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，A相相对C相后移120度，当对称的三相绕组接上对称的三相电源后，其中通过的各相电流瞬时表达式为IA＝ImCoswtIB＝Im(wt-120°)IC＝Im(wt-240°)各相电流随时间变化的曲线如图1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，我们可以通过六个特定的瞬时以窥视其全貌。为此，我们选择Wt＝30° Wt＝90° Wt＝150° Wt＝210° Wt＝270° Wt＝330°六个特定瞬时。并规定电流为正值时，从每相线圈的首端A、B、C流出，(铁心的内部为线圈首端)A′B′C′因与A、B、C线圈反串，永远与A、B、C电流方向相反。
当电流为负时，从每相线圈末端流出，由首端流入。用符员⊙表示电流流出，用符员表示电流流入。
当Wt＝30°时，由电流瞬时表达式或电流变化曲线查得。
IA＝IC＝1/2Im IB＝-Im
将各相电流分别表示在各相线圈的剖面图上。如图5(a)所示，由图上看出，AB′C外边三个端点中的电流都从纸面流入。内边三个端点中的电流都从纸面流出。C′、B、A′好相反，根据右手螺旋是则可知六个线圈，它们建立的合成磁场磁力线的走向和NS极的位置。如图5a所示。
由此可以看出整个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＝90°、150°、210°、270°、330°五个瞬时的电流方向和磁力线的分布情况及NS极所在位置，如图5(b)、(c)、(d)、(e)、(f)所示。
我们依次观察图5(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)便可以看出，当对称三相电流流过对称的三相绕组时，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＝30°到Wt＝330°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60°、120°、180°、240°、300°是按A-B-C顺序旋转是按顺时针方向旋转的，由图5看出电流变化一周，旋转磁场转过一转。这样的旋转磁场为二极旋转磁场，就是说旋转磁场在每个360度园周内只有一个N极一个S极，即一对极。
请参阅图6副边绕组的下线圈，副边绕组六个线圈首首尾尾串在一起，成为一个绕组，只有两个接线端X1和X2，即成为单相电压电流输出。副边绕组输出的电压电流是怎样升频变频的下面叙述如下当原边绕组形成的旋转磁场假如N极扫切到副边绕组的1号线圈，根据对称NS极相差180°而S极必然扫切极性相反的根本原理必扫到4号线圈，1号线圈在N极的扫切下首端电压为正，而4号线圈在S的扫切下首端必然为负，而2号、3号、5号、6号线圈没有被NS扫切，所以没有电压发出。
而1号线圈和4号线圈是反串的被感应的电压正好是正负串接，电压相加，其X1为正，而X2为负。当NS极扫切到2号线圈和5号线圈，因2号线圈是反接的，所以X1为负，X2为正。
当N极走完360°走到6号线圈回到1号线圈时，NS极旋转了共360°，而副边绕组x1和x2的正负变化了六次，即3个
波，所以二次副边绕组的频率是原边绕组的3倍。
因原边绕组的频率为50赫兹，所以副边绕组的频率升为3×50=150赫兹，这样就达到了升频变频的目的。由6角6窗孔变相变频变压器演变成6角18窗孔变相变频变压器，如图2所示。由于窗孔数和线圈数增加了3倍，所以它的一次原边绕组接线可以变为三相6极接线。二次副边绕组可变为单相18极接线，使频率升到150赫兹，如图7所示。同样也可以把1、2、3号线圈串成一个线圈使用，将原边三相绕组接成三相2极绕组，副边绕组仍接成单相18极，使频率升到450赫兹，如图8所示。还可以把三相2极绕组不变，而把副边18个线圈接成三相6极绕组，如图9所示。这样就变成了三相变三相，即不变相，只把频率升为3倍，即150赫兹的升频变压器。
权利要求1.六角十八窗孔变相变频变压器，包括有铁心和原边绕组副边绕组所组成，其特征在于其特铁心是若干块硅钢片组合成六角形硅钢片罗起多层叠压而成，各硅钢片的六角形内边线与外边线之间开有18个矩形窗孔，原边绕组是由三组做星形连接的18个矩形线圈构成；副边绕组是由原边绕组同样多的矩形线圈首首尾尾串联构成，原边绕组和副边绕组都是按电角度的空间间隔把每个线圈下到铁心的窗孔内。
2.如权利要求1所述的六角十八窗孔变相变频变压器其特征在于所述的铁心为六角形、18窗孔。
3.根据权利要求1所述六角18窗孔变相变频变压器，其特征在于原边绕组和副边绕组构成的磁极数为1比3的比例，各为18个矩形线圈。
专利摘要本实用新型涉及6角18窗孔变相变频变压器,其铁心是由若干个硅钢片组合成六角形硅钢片摞起多层叠压而成,各硅钢片的六角形内边线与外边线之间开有18个矩形窗孔,原边绕组是由三组做星形连接的18个矩形线圈构成;副边绕组是由与原边绕组同样多的矩形线圈构成,原边绕组和副边绕组都是按电角度的空间间隔把每个线圈下到铁心的窗孔内,其优点是将三相输入频率为50赫兹的电压,电流变为150、450赫兹的单相电压,电流输出;还变为三相150赫兹的电压电流输出,并能够使输入的三相电流保持平衡。
文档编号H01F30/14GK2366956SQ9820314
公开日2000年3月1日 申请日期1998年4月7日 优先权日1998年4月7日
发明者李文恒 申请人:李文恒