专利名称：三相交、直流节能电压平衡变压器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种变压器，特别是一种节能电压平衡变压器。变压器是一种可以改变交流电压的静止电器，用来把一种交流电压的电能转变成频率相同的另一种交流电压的电能，变压器因使用场合及工作要求不同，其结构形式是各种各样，但是，最基本的结构都是由硅钢片叠成的铁芯与套在铁芯上而又相互绝缘的绕组所构成。现有变压器多为升压或降压，由于变压器工作时，输入的功率绝大部分从次级三相线圈输出，另一极少部分消耗在变压器发热上，但是消耗的功率一般不超过百分之几，特别是大型变压器效率高达97%—99%，所以，实际上可以认为变压器输入功率等于输出功率，即没有节能效果。
发明内容
针对现有技术的不足之处，本发明的目的旨在提供一种高效节能电压平衡变压器。本发明的技术方案一种三相交、直流节能电压平衡变压器，包括三相铁芯、三相初级线圈、次级三相线圈，其特征是三相初级线圈匝数少于三相次级线圈的匝数，三相次级线圈导线横截面积大于初级三相线圈导线横截面积，输入端采用星形连接，输出端采用三角形连接，在该变压器的输出端设置有桥式整流电路，整流后的直流电压与该变压器输入端的三相交流电压保持平衡。在桥式整流电路的输出端连接三相逆变器，通过三相逆变器又可以输出三相交流电源。本发明工作原理根据三相对称电感性负载特性，如果电压平衡变压器的输入端采用星形接法，输出端采用三角形接法，三相初级线圈匝数少于三相次级线圈的匝数，三相次级线圈导线横截面积大于初级三相线圈导线横截面积，若输入端的电压为380伏，输出端采用三角形连接，而输出端的电流是输入端电流的
‘倍，为38安培，输出端的三相交流电通过三相桥式整流变成直流输出负载回路，为了达到节能目的，通过增加变压器输出端的三相线圈匝数来实现，电压平衡变压器三相交流线圈按一定百分比增加匝数后，保证了变压器三相交流输出端通过桥式整流变成直流输出负
载回路，直流电压为380伏，保持与输入端电压平衡。这样输出功率是输入功率的‘倍，除去极少变压器内耗，输出功率提高1. 61倍。电压平衡变压器的直流输出可用于各种用途的直流负载，通过逆变器又可转变成频率相同的三相交流，用于各种以三相交流为动力工业生产，再通过降压变压器将380伏降为220伏，可以直接用于家用电器、照明灯具、空调等。本发明构思奇特，结构简单，能有效提高输出端的功率，达到节能的目的。
图1为本发明的工作原理附图中1三相铁芯2三相初级线圈3三相次级线圈4桥式整流电路5直流负载 6逆变器。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步说明。如图1所示，一种三相交、直流节能电压平衡变压器，包括三相铁芯1、三相初级线圈2、三相次级线圈3，其特征是三相初级线圈2匝数少于三相次级线圈3的匝数，三相次级线圈3的导线横截面积大于三相初级线圈2的导线横截面积，输入端采用星形接法，输出端采用三角形连接，在该变压器的输出端设置有桥式整流电路4，逆变器6，整流后的直流电压与该变压器输入端的输入电压保持平衡。首先，我们从一台三相对称电感性负载进行分析，其中R相=6欧，X相=8欧，接在 U线=380伏三相电源，若负载作星形接法时，计算相电流、线电流、三相总有功功率，如果负载改为三角形接法时，再计算上述各量，并比较两种接法的结果。负载作星形接法每相阻抗Z相=dift2+JTif =^Zi2If =10欧，相电压为U
im 380//Μι γ rm
111 Y= -P = -^ =220伏，相电流为I相Y== — =22安培，线电流等于相电流I
线=I相=22安培，各相负载的功率因数 - = =0. 6，三相负载取用的总功率PY=
X380X22Χ0. 6=8. 7 千瓦。负载作三角形接法时，相电压等于线电压，即U相=U线=380伏，相电流I 相= =38安培，线电流I线Δ= rr X 38=66安培，三相总有功功率P Δ = f~ X380X66X0· 6=26. 1 千瓦。由此可见，当电源的线电压380伏不变，采用三角形接法，负载取用的总有功功率
是星形接法的3倍，相电流为j倍。通过一台三相对称电感性负载公式计算分析，当电感
性负载电动机的三相绕组线圈连接为星形时，相电流为22安培；改为三角形连接时，相电流为38安培。若三相节能电压平衡变压器输入端采用星形接法，输入的三相线电压为380伏， 三相初级线圈的每相电阻R相=6欧，三相初级线圈的感抗X相=8欧，每相阻抗Z= W
3S0，20
=10欧，那么相电压U相=I =220伏，相电流I相=——=22安培，I线=I相=22安培，
S10
各相负载的功率因数OOS-=0.6，那么星形接法的输入功率Py=.4 X380X22X0. 6=8.7
千瓦；若电压平衡变压器输出端的三相绕组线圈也采用星形接法，其他常数与输入端一样， 即该变压器输入端的三相线圈与输出端的三相线圈匝数是平衡的，该变压器的三相输出端的电压、电流及功率与输入端的电压、电流及功率分别对应相等，该变压器电能转换保持了输入与输出的平衡，达不到节能的目的。若电压平衡变压器输出端的三相线圈是三角形接法，它们的变压器电能转换也是平衡的，根据电感性负载计算分析得出；电压平衡变压器输出端是三角形接法时，它的相电流是变压器输入星形接法的‘倍，相电流为38安培。但是
相电压降低了$倍，相电压为220伏，这样电压平衡变压器的输入功率与输出功率同样保持了相对平衡，达不到节能目的，而且变压器输入端电压与输出端电压不平衡。为了达到电压平衡变压器输出端三相线圈是三角形接法时，充分发挥相电流提高
了 4倍的优势，创新的把提髙了 ·^倍相电流应用到H相交、直流节能电压平衡变压器中， 它的核心技术是把提高‘倍相电流，再通过调整匝数，即把三相次级线圈匝数增加33%，保证电压平衡变压器三相输出端通过桥式整流变成直流负载回路的直流电压达到380伏，与电压平衡变压器的输入端三相交流线电压380伏保持平衡，变压器的三相交流输出变成直流输出后，它避开了次级三相交流线圈的感抗对磁路的干扰，减少涡流损耗，提高了变压电能转换效率。电压平衡变压器通过本核心技术，将输入端与输出端电压平衡后，能把变压器输出端的三相交流线圈在三角形接法时，相电流提高倍，相电流为38安培，创新地应用到电压平衡变压器中，它们的输出直流负载功率=380X38=14. 44千瓦，P Δ是Py的14.44/8.7；
=1.66倍。这样，即是去掉电压平衡变压器5/100内耗，那么P Δ是Py的1. 61倍。在该变压器的输出端设置有桥式整流电路4，这样输出端的交流电源经桥式电路 4整流后，可以直接用于直流负载5 ；若负载需要交流电源，可以在桥式整流电路5后连接逆变器6，逆变成了频率相同的三相交流380伏电源，用于工业生产，再通过降压变压器将 380伏降为220伏，可以直接用于家用电器，如空调、照明灯具等，去掉整流二极管、逆变器、 降压变压器等内耗20%，节能效果达40%。。本发明三相交、直流节能电压平衡变压器构思奇特，它将带来变压器的一次创新革命，随着我国科学技术飞速发展，换流装置、三相逆变器、单相逆变器在我国电力的高压直流输入，高压远程输送电网及风能发电、太阳能发电的输入电网领域得到广泛应用；三相交、直流节能电压平衡变压器的核心技术，可以广泛地应用到各种用途的直流负载及特高压的远程直流电网输送，配合换流装置及三相逆变器、单相逆变器可以广泛地应用工业生产中、各种家用电器、空调、照明灯具等，输出电压、功率实用范围很大，小到几十瓦，大到几十万千伏安，具有非常广泛的市场前景，由于变压器输入与输出电压是平衡的，电压平衡变压器可以做到多级节能，以分为三级为例，一级节能输入三相交流电3万5千伏，输出3万 5千伏直流电压；二级节能输入三相交流电1万伏，输出1万伏直流电，三级节能输入三相交流电380伏，输出380伏直流电。
权利要求
1.一种三相交、直流节能电压平衡变压器，包括三相铁芯(1)、三相初级线圈(2)、三相次级线圈(3)，其特征在于三相初级线圈(2)匝数少于三相次级线圈(3)的匝数，三相次级线圈(3)的导线横截面积大于三相初级线圈O)的导线横截面积，输入端采用星形接法，输出端采用三角形连接，在该变压器的输出端设置有桥式整流电路G)，整流后的直流电压与该变压器输入端的三相交流电压保持平衡。
2.根据权利要求1所述的三相交、直流节能电压平衡变压器，其特征在于在桥式整流电路(4)的输出端连接三相逆变器(6)。
全文摘要
本发明公开了一种三相交、直流节能平衡变压器，包括三相铁芯、初级三相平衡线圈、次级三相平衡线圈，其特征是三相初级线圈匝数少于三相次级线圈的匝数，三相次级线圈的导线横截面积大于三相初级线圈的导线横截面积，输入端采用星形接法，输出端采用三角形连接，在该变压器三相交流输出通过桥式整流或直流负载回路，整流后的直流电压与该变压器输入端的输入电压保持平衡；通过三相逆变器又可以输出三相交流电源；本发明可节能40%；平衡变压器的直流输出可用于各种用途的直流负载，通过逆变器又可转变成频率相同的三相交流，用于各种以三相交流为动力工业生产，再通过降压变压器将380伏降为220伏，可以直接用于家用电器、照明灯具、空调等。
文档编号H02M5/10GK102291004SQ20111022668
公开日2011年12月21日 申请日期2011年8月9日 优先权日2011年8月9日
发明者邓国祥 申请人:邓国祥