一种三相等电势环形节能变压器的制作方法

本发明属于电力变压器设备，特别是一种三相等电势环形节能变压器。

背景技术：

1、电力变压器是输配电的基础设备，广泛应用于工业、农业、交通、城市社区等领域。变压器的基本原理是通过电磁感应，将输入交流电压变换为需要的输出交流电压，主要包括导磁铁芯和线圈绕组组件，线圈绕组组件一般分为初级线圈绕组和次级线圈绕组，初级线圈绕组输入交流电压，次级线圈绕组输出经变换的交流电压。

2、变压器损耗约占输配电电力损耗的40％。聚焦全球碳中和、碳达峰，新的国家标准gb 20052-2020《电力变压器能效限定值及能效等级》规定了3个等级能效的电力变压器，其中的1级能效电力变压器比现有电力变压器的损耗减少30％左右。电力变压器采用ei型结构，百年来该技术没有改变，新标准的1级能效变压器，其技术的产业应用还不够成熟，这是一个国际性的技术难题。美国豪倍公司提出了一种三相环形变压器，采用环形铁芯优化了变压器磁路，减低了变压器损耗，其中国专利申请号为cn201980040177.5。

3、法拉第电磁感应定律，是以电气化为特征的第二次工业革命技术基础，也是变压器设计的理论基石。法拉第电磁感应定律表明金属线圈中的感应电动势与通过该金属线圈内部的磁通量变化率成正比，和该金属线圈的形状无关。电力变压器考虑到生产工艺及成本，导磁铁芯采用相等宽度的导磁钢片叠制而成或绕制而成，导磁铁芯和线圈绕组组件的截面为矩形。

4、最新的研究揭示：法拉第电磁感应定律并不完备，金属线圈中的感应电动势不仅和通过该线圈内部的磁通量变化率有关，而且和该金属线圈的形状结构有关。研究提出了一种特殊的金属线圈：等电势金属电流环，在该金属电流环内有电流流动，但金属电流环上每一点的电场强度和电压都相等，都等于零。进一步研究揭示：变压器和电机等电器设备，在磁路和电路为对称结构时，电场和磁场之间能量转换效率最高。这是电磁学的重大科学发现。

5、为说明等电势金属电流环，如图1a、图1b中所示，在对称圆柱形交变磁场中，设置封闭金属圆环，该封闭金属圆环垂直于圆柱形交变磁场中心轴线，并且其圆心位于圆柱形交变磁场中心轴线上。由于圆柱形的交变磁场相对于封闭金属圆环全方位立体对称，所以封闭金属圆环上每一点的电场强度和电势必定相等，都等于零，这样的封闭金属环为等电势金属电流环。在等电势金属电流环中，电子e和正电荷p在金属圆环上均匀分布，电场强度和电压处处为零，电子e在磁场力的作用下，流动更顺畅。

6、在图2a、图2b中，封闭金属圆环改为封闭金属矩形环圆环。由于矩形环中，不同位置的电子受到的磁场作用力不同，电子e和正电荷p在矩形环中的分布不均匀，产生反电动势，从而阻限电子e的运动。所以线圈绕组采用矩形结构相对于圆形结构，变压器的能效较低

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种可以提高磁场效率的三相等电势环形节能变压器，以满足工业需求。

2、一种三相等电势环形节能变压器包括一个第一等电势环形变压器、一个第二等电势环形变压器和一个第三等电势环形变压器；所述第一等电势环形变压器、所述第二等电势环形变压器以及所述第三等电势环形变压器的结构皆相同，所述第一等电势环形变压器、所述第二等电势环形变压器以及所述第三等电势环形变压器皆包括一个环形铁芯以及一个绕制于所述环形铁芯上的等电势线圈绕组组件，所述等电势线圈绕组组件包括一个用于连接输入交流电压的等电势初级线圈绕组以及至少一个用于连接输出交流电压的等电势次级线圈绕组，所述等电势初级线圈绕组与所述等电势次级线圈绕组之间相互套设；垂直于所述第一、第二或第三等电势环形变压器中心轴的截面为主剖面，在主剖面上所述环形铁芯、所述等电势初级线圈绕组和所述等电势次级线圈绕组的截面都为圆环状；包含所述第一、第二或第三等电势环形变压器中心轴的截面为纵剖面，在纵剖面上所述环形铁芯、所述等电势初级线圈绕组和所述等电势次级线圈绕组的截面都为圆形。

3、进一步地，所述三相等电势环形节能变压器还包括一个外壳以及设置在所述外壳内的安装支架；所述第一等电势环形变压器、所述第二等电势环形变压器和所述第三等电势环形变压器分别安装于所述安装支架上，且所述第一等电势环形变压器、所述第二等电势环形变压器和所述第三等电势环形变压器周围灌注有变压器冷却油。

4、进一步地，所述第一等电势环形变压器、所述第二等电势环形变压器以及所述第三等电势环形变压器中的所述等电势初级线圈绕组一端相互连接在一起作为等电势初级线圈绕组零点；所述第一等电势环形变压器、所述第二等电势环形变压器以及所述第三等电势环形变压器中的所述等电势次级线圈绕组的一端相互连接在一起作为等电势次级线圈绕组零点。

5、进一步地，所述环形铁芯由导磁钢片叠制而成，或由导磁钢片绕制而成，且所述导磁钢片的厚度在0.2mm至0.8mm。

6、进一步地，所述导磁钢片的材料是硅钢材料，或是非晶合金材料。

7、进一步地，所述等电势线圈绕组组件由表面涂覆有绝缘材料的金属导线绕制而成。

8、进一步地，在所述环形铁芯和所述等电势线圈绕组组件之间设置有第一绝缘层。

9、进一步地，在所述等电势线圈绕组组件中，所述等电势次级线圈绕组绕制在所述的等电势初级线圈绕组外部，或是所述等电势初级线圈绕组绕制在所述等电势次级线圈绕组外部。

10、进一步地，所述等电势线圈绕组组件还包括一个设置在所述等电势初级线圈绕组和所述等电势次级线圈绕组之间的第二绝缘层。

11、进一步地，所述三相等电势环形节能变压器中变换的三相电压频率在30hz至100hz。

12、与现有技术相比，本发明提供的三相等电势环形节能变压器包括一个第一等电势环形变压器、一个第二等电势环形变压器和一个第三等电势环形变压器；所述第一等电势环形变压器、所述第二等电势环形变压器以及所述第三等电势环形变压器皆包括一个环形铁芯以及一个绕制于所述环形铁芯上的等电势线圈绕组组件。在与所述环形铁芯中心轴垂直的主剖面上，所述环形铁芯、所述等电势初级线圈绕组和所述等电势次级线圈绕组的截面都为圆环状；在包含所述环形铁芯中心轴的纵剖面上，所述环形铁芯、所述等电势初级线圈绕组和所述等电势次级线圈绕组的截面都为圆形。本发明的三相等电势环形节能变压器不仅具有对称结构的环形铁芯磁路，而且所述等电势初级线圈绕组和所述等电势次级线圈绕组具有等电势电流环的特性，从而提高了变压器等电势初级线圈绕组与所述等电势次级线圈绕组之间电磁场变换效率，实现变压器节能目的。

技术特征：

1.一种三相等电势环形节能变压器，其特征在于：所述三相等电势环形节能变压器包括一个第一等电势环形变压器、一个第二等电势环形变压器和一个第三等电势环形变压器；所述第一等电势环形变压器、所述第二等电势环形变压器以及所述第三等电势环形变压器的结构皆相同，所述第一等电势环形变压器、所述第二等电势环形变压器以及所述第三等电势环形变压器皆包括一个环形铁芯以及一个绕制于所述环形铁芯上的等电势线圈绕组组件，所述等电势线圈绕组组件包括一个用于连接输入交流电压的等电势初级线圈绕组以及至少一个用于连接输出交流电压的等电势次级线圈绕组，所述等电势初级线圈绕组与所述等电势次级线圈绕组之间相互套设；垂直于所述第一、第二或第三等电势环形变压器中心轴的截面为主剖面，在主剖面上所述环形铁芯、所述等电势初级线圈绕组和所述等电势次级线圈绕组的截面都为圆环状；包含所述第一、第二或第三等电势环形变压器中心轴的截面为纵剖面，在纵剖面上所述环形铁芯、所述等电势初级线圈绕组和所述等电势次级线圈绕组的截面都为圆形。

2.如权利要求1所述的三相等电势环形节能变压器，其特征在于：所述三相等电势环形节能变压器还包括一个外壳以及设置在所述外壳内的安装支架；所述第一等电势环形变压器、所述第二等电势环形变压器和所述第三等电势环形变压器分别安装于所述安装支架上，且所述第一等电势环形变压器、所述第二等电势环形变压器和所述第三等电势环形变压器周围灌注有变压器冷却油。

3.如权利要求1所述的三相等电势环形节能变压器，其特征在于：所述第一等电势环形变压器、所述第二等电势环形变压器以及所述第三等电势环形变压器中的所述等电势初级线圈绕组一端相互连接在一起作为等电势初级线圈绕组零点；所述第一等电势环形变压器、所述第二等电势环形变压器以及所述第三等电势环形变压器中的所述等电势次级线圈绕组的一端相互连接在一起作为等电势次级线圈绕组零点。

4.如权利要求1所述的三相等电势环形节能变压器，其特征在于：所述环形铁芯由导磁钢片叠制而成，或由导磁钢片绕制而成，且所述导磁钢片的厚度在0.2mm至0.8mm。

5.如权利要求1和3所述的导磁钢片，其特征在于：所述导磁钢片的材料是硅钢材料，或是非晶合金材料。

6.如权利要求1所述的三相等电势环形节能变压器，其特征在于：所述等电势线圈绕组组件由表面涂覆有绝缘材料的金属导线绕制而成。

7.如权利要求1所述的三相等电势环形节能变压器，其特征在于：在所述环形铁芯和所述等电势线圈绕组组件之间设置有第一绝缘层。

8.如权利要求1所述的三相等电势环形节能变压器，其特征在于：在所述的等电势线圈绕组组件中，所述等电势次级线圈绕组绕制在所述的等电势初级线圈绕组外部，或是所述等电势初级线圈绕组绕制在所述等电势次级线圈绕组外部。

9.如权利要求1所述的三相等电势环形节能变压器，其特征在于：所述等电势线圈绕组组件还包括一个设置在所述等电势初级线圈绕组和所述等电势次级线圈绕组之间的第二绝缘层。

10.如权利要求1所述的三相等电势环形节能变压器，其特征在于：所述三相等电势环形节能变压器中变换的三相电压频率在30hz至100hz。

技术总结
一种三相等电势环形节能变压器包括第一、第二、第三等电势环形变压器；所述第一、第二、以及第三等电势环形变压器皆包括环形铁芯、以及等电势线圈绕组组件。所述等电势线圈绕组组件包括等电势初级线圈绕组以及等电势次级线圈绕组。沿垂直于所述第一、第二或第三等电势环形变压器的中心轴的截面皆为主剖面，在主剖面上所述环形铁芯、所述等电势初级线圈绕组和所述等电势次级线圈绕组的截面都为圆环状；沿所述第一、第二或第三等电势环形变压器中心轴的截面为纵剖面，在纵剖面上所述环形铁芯、所述等电势初级线圈绕组和所述等电势次级线圈绕组的截面都为圆形。本发明的三相等电势环形节能变压器提高了三相变压器的能效，实现变压器节能的目的。

技术研发人员：叶洪源
受保护的技术使用者：浙江图元智能装备科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13