专利名称：三相变四相平衡变压器的制作方法
技术领域：
本发明涉及变压器技木，尤其涉及ー种三相变四相平衡变压器，属于变压器技术领域。
背景技术：
三相变四相变压器主要用于四相输电和电气化铁路自耦变压器(AutoTransformer,简称AT)供电方式。研究表明，在相同的交流电压和输电条件下，不改变发电端和用电端的原三相制设备，采用三相变四相和四相变三相的平衡变压器改变输变电的传输方式，进行四相输电，可以提高输电容量和降低输电损耗；电气化铁路米用AT供电方式可以提高供电电压，降低线路损耗，有效地减弱交流牵引网对通信线路的干扰。现有的三相变四相变压器接线方案仅有四相四芯柱结构和斯科特接线。·四相四芯柱结构的三相变四相变压器采用四相鉄芯，每相铁芯柱上均采用三个绕组结构，三相侧用每相的ニ个绕组采用曲折形联结，四相侧用每相的ー个绕组采用星形联结，形成“十”字形。该结构优点是每相三个绕组，四相侧每相一个绕组，结构简单，特别适合于四相侧为高压侧的四相输电系统；缺点是铁芯为四相鉄芯，不同于传统的三相铁芯，并且无三角形连接，不能形成三次谐波电流回路，磁通及感应电压波形畸变。斯科特接线的三相变四相变压器的优点是四相侧解耦，互相没有电感影响，具有良好的抑制负序的能力，缺点是斯科特平衡变压器的主、梯变结构不同，主变和梯变需采用独立的单相铁芯或者采用不等截面的三相铁芯，斯科特接线的三相变四相变压器设计和结构复杂、制造困难，并且无三角形连接，不能形成三次谐波电流回路，磁通及感应电压波形畸变。
发明内容
本发明提供ー种三相变四相平衡变压器，用于解决现有技术中三相变四相平衡变压器设计和结构复杂、制造困难，并且无三角形连接，不能形成三次谐波电流回路，磁通及感应电压波形畸变的技术缺陷。本发明提供的ー种三相变四相平衡变压器，包括鉄心、绕设在所述铁心上的原边绕组和副边绕组，所述原边绕组包括A相绕组、B相绕组和C相绕组，且为三角形接法连接，所述A相绕组、B相绕组和C相绕组的匝数相等；所述副边绕组包括al相绕组、bl相绕组、Cl相绕组、a2相绕组、b2相绕组和c2相绕组；所述al相绕组、bl相绕组和Cl相绕组为星形接法连接，所述a2相绕组、b2相绕组和c2相绕组为星形接法连接；所述al相绕组、Cl相绕组、a2相绕组和c2相绕组的匝数相等，所述bl相绕组和b2相绕组的匝数相等，且为所述al相绕组或Cl相绕组或a2相绕组或c2相绕组匝数的ボ-1)/2倍；所述副边绕组输出四相电压；所述bl相绕组与b2相绕组连接的公共端N ;所述al相绕组和Cl相绕组的首端为输出端Tl和T2，所述a2相绕组和c2相绕组的尾端为输出端Fl 和 F2。如上所述的三相变四相平衡变压器，所述公共端N用于与轨道及接地网连接，输出端Tl和T2用于分别连接牵引变电所两侧的牵引网接触导线上，输出端Fl和F2用于分别连接到牵引变电所两侧的正馈线上。如上所述的三相变四相平衡变压器，所述al相绕组、bl相绕组、Cl相绕组、a2相绕组、b2相绕组和c2相绕组均包括两个匝数相等子绕组；所述al相绕组与a2相绕组的子绕组交错排列；所述bl相绕组与b2相绕组的子绕组交错排列；所述Cl相绕组与c2相绕组的子绕组交错排列。如上所述的三相变四相平衡变压器，所述铁心为三相三柱式鉄心或三相五柱式铁心。如上所述的三相变四相平衡变压器，所述三相变四相平衡变压器的三相侧为无励磁调压或有载调压。本发明提供的三相变四相平衡变压器，由于原边绕组为三角形接法，副边绕组为两组星形接法并且选择特定的匝数，实现副边绕组输出四相电压，当副边的四相负荷相同吋，原边电流为三相对称系，能够实现原边电流和副边电流的平衡，能够有效降低电气化铁路牵引变压器负序电流对电カ系统的影响。与现有技术相比，阻抗匹配关系容易得到满足，设计和结构简单、制造容易且成本低。
图I为本发明实施例提供的三相变四相平衡变压器的接线原理图；图2为本发明实施例提供的三相变四相平衡变压器的电压向量图；图3为本发明一实施例提供的三相变四相平衡变压器的绕组接线示意图；图4为本发明另ー实施例提供的三相变四相平衡变压器的绕组接线示意图。附图标记I-A相绕组；2-B相绕组；3-C相绕组；
4-al相绕组；5_bl相绕组；6_cl相绕组；7_a2相绕组；8_b2相绕组；9_c2相绕组；
具体实施例方式參考图1-3，图I为本发明实施例提供的三相变四相平衡变压器的接线原理图；图2为本发明实施例提供的三相变四相平衡变压器的电压向量图；图3为本发明ー实施例提供的三相变四相平衡变压器的绕组接线示意图。如图I和3所示，本实施例提供的三相变四相平衡变压器包括鉄心(图中未示出)、绕设在鉄心上的原边绕组和副边绕组。原边绕组包括A相绕组I、B相绕组2和C相绕组3，且为三角形接法连接，也就是A相绕组I、B相绕组2和C相绕组3首尾相接。A相绕组I、B相绕组2和C相绕组3的匝数相等。具体地，A相绕组I的匝数为WA，B相绕组2的匝数为WB，C相绕组I的匝数为\，且W。
A相绕组I的引出端A、B相绕组2的引出端B和C相绕组3的引出端C为该三相变四相平衡变压器的输入端子。副边绕组包括al相绕组4、bl相绕组5、cl相绕组6、a2相绕组7、b2相绕组8和c2相绕组9。其中，al相绕组4、bl相绕组5和cl相绕组6为星形接法连接，也就是al相绕组4、bl相绕组5和Cl相绕组6的末端连在一起；并且，a2相绕组、b2相绕组和c2相绕组为星形接法连接，也就是a2相绕组7、b2相绕组8和c2相绕组9的首端连在一起。Al相绕组4的匝数为Wal，bl相绕组5的匝数为Wbl，cl相绕组6的匝数为Wca,a2相绕组4的匝数为Wa2，b2相绕组5的匝数为Wb2，c2相绕组6的匝数为胃。2。al相绕组4、Cl相绕组6、a2相绕组4和c2相绕组9的匝数相等，也就是，Wal=Wcl=Wa2=Wc2,而bl 相绕组5和b2相绕组8的匝数相等，即Wbl=Wb2, bl相绕组5和b2相绕组6的匝数为al相绕组或Cl相绕组或a2相绕组或c2相绕组匝数的倍，也就是，Wbl= Wb2=
(V3-l)/2Wal= (λ/3-1)/2 Wci= (V3-1)/2 Wa2= (λ/3-1)/2 Wc2o副边绕组输出四相电压；bl相绕组5的首端与b2相绕组8的尾端连接成公共端N ；al相绕组4和Cl相绕组6的首端为输出端Tl和T2，a2相绕组7和c2相绕组9的尾端为输出端Fl和F2。副边绕组输出的四相电压分别为，输出端Tl与公共端N之间的电压ひn，输出端T2与公共端N之间的电压f/匸，输出端Fl与公共端N之间的电圧ひ。，输出端F2与公共端N之间的电压ひF2。本实施例中，该三相变四相平衡变压器副边绕组的公共端N可以引出与轨道及接地网连接，输出端Tl和T2分别连接牵引变电所两侧的牵引网接触导线上，输出端Fl和F2用于分别连接到牵引变电所两侧的正馈线上，当然也可以对调，输出端Fl和F2分别连接牵引变电所两侧的牵引网接触导线上，输出端Tl和T2用于分别连接到牵引变电所两侧的正馈线上。另外，该三相变四相平衡变压器的副边绕组的公共端N也可以不引出，变压器副边与自耦变压器连接，用于AT供电方式的电气化铁路牵弓I供电。
如图2所示，原边绕组的引出端A、引出端B和引出端C接入三相电カ电网，输入三相对称电压，则A相绕组I的电压为，B相绕组2的电压カfんC相绕组3的电压为Uc, Α、(JB、びe大小相等，相位差120度。副边绕组的输出四相电压分别为，びη、 Τ2、uumuT2。根据副边绕组的匝数关系可以推算出，びη、 Τ2、f/F1和びF大小相等，且On、 Τ2.びJPびF2相位差为90度。当四相侧的负荷大小和性质相同时，则输出的四相电流的大小也相同，且相位差为90度。在本实施例中，铁心为三相三柱式鉄心或三相五柱式鉄心，可以根据实际需要，选择不同形式的铁心以及绕组的布置位置。三相变四相平衡变压器的三相侧为无励磁调压或有载调压，便于在三相侧调节电压。实际应用中，原边绕组为三角形接法，能够提供三次谐波分量通路，磁通及感应电压波形良好。该三相变四相平衡变压器副边A1、U12 , Ofi和四相负载相等时，原边电流是三相对称系，无零序分量也无负序分量，能够有效降低电气化鉄路牵引变压器负序电流对电カ系统的影响。
本实施例提供的三相变四相平衡变压器，由于原边绕组为三角形接法，副边绕组为两组星形接法并且选择特定的匝数，实现副边绕组输出四相电压，当副边的四相负荷相同时，原边电流为三相对称系，能够实现原边电流和副边电流的平衡，能够有效降低电气化铁路牵引变压器负序电流对电力系统的影响。与现有技术相比，阻抗匹配关系容易得到满足，设计和结构简单、制造容易且成本低 。需要说明的是，如果在副边绕组的输出端输入四相正交电压，则从原边引出端输出三相对称电压，该三相变四相平衡变压器也可以实现四相变三相的功能。参考图4，图4为本发明另一实施例提供的三相变四相平衡变压器的绕组接线示意图。本实施例中，al相绕组4、bl相绕组5、Cl相绕组6、a2相绕组7、b2相绕组8和c2相绕组9均包括两个匝数相等子绕组；al相绕组4与a2相绕组7的子绕组交错排列；bl相绕组5与b2相绕组8的子绕组交错排列；cl相绕组6与c2相绕组的子绕组交9错排列。具体地，al相绕组4分为第一 al相子绕组41和第二 al相子绕组42，bl相绕组5分为第一 bl相子绕组51和第二 b2相子绕组52，Cl相绕组6分为第一 Cl相子绕组61和第二 Cl相子绕组62，a2相绕组7分为第一 a2相子绕组71和第二 a2相子绕组72，b2相绕组8分为第一 b2相子绕组81和第二 b2相子绕组82，c2相绕组9分为第一 c2相子绕组91和第二 c2相子绕组92。al相绕组4与a2相绕组7的子绕组交错排列，即第一 al相子绕组41、第二 al相子绕组42、第一 a2相子绕组71和第二 a2相子绕组72交叉排列，图4中上半部从左到右为第二 a2相子绕组72和第一 al相子绕组41，则下半部分从左到右绕组的排列是第二 al相子绕组42和第一 a2相子绕组71。其他副边绕组排列方式与上述方式相同，不再赘述。本实施例中，原边三相短路阻抗相等，副边四相短路阻抗相等，从而保证了原边三相的输入特性相同，副边四相的输出特性也相同。本技术方案中副边绕组的公共端N可以根据需要引出接地或不引出，该可以用于三相变四相供电和用于AT供电方式的电气化铁路牵引供电。本实施例提供的三相变四相平衡变压器结构简单；用于三相变四相输电，可以提高输电容量和降低输电损耗。用于AT供电方式电气化铁路牵引供电，可以提高供电电压，降低线路损耗，有效地减弱交流牵引网对通信线路的干扰，可以有效降低电气化铁路牵引变压器负序电流对系统的影响。最后应说明的是以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
权利要求
1.ー种三相变四相平衡变压器，包括鉄心、绕设在所述铁心上的原边绕组和副边绕组，其特征在于，所述原边绕组包括A相绕组、B相绕组和C相绕组，且为三角形接法连接，所述A相绕组、B相绕组和C相绕组的匝数相等； 所述副边绕组包括al相绕组、bl相绕组、Cl相绕组、a2相绕组、b2相绕组和c2相绕组；所述al相绕组、bl相绕组和Cl相绕组为星形接法连接，所述a2相绕组、b2相绕组和c2相绕组为星形接法连接； 所述al相绕组、Cl相绕组、a2相绕组和c2相绕组的匝数相等，所述bl相绕组和b2相绕组的匝数相等，且为所述al相绕组或Cl相绕组或a2相绕组或c2相绕组匝数的(ム-1)/ 2倍; 所述副边绕组输出四相电压；所述bl相绕组与b2相绕组连接的公共端N ;所述al相绕组和Cl相绕组的首端为输出端Tl和T2，所述a2相绕组和c2相绕组的尾端为输出端Fl和F2。
2.根据权利要求I所述的三相变四相平衡变压器，其特征在于，所述公共端N用于与轨道及接地网连接，输出端Tl和T2用于分别连接牵引变电所两侧的牵引网接触导线上，输出端Fl和F2用于分别连接到牵引变电所两侧的正馈线上。
3.根据权利要求I或2所述的三相变四相平衡变压器，其特征在于，所述al相绕组、bl相绕组、Cl相绕组、a2相绕组、b2相绕组和c2相绕组均包括两个匝数相等子绕组；所述al相绕组与a2相绕组的子绕组交错排列；所述bl相绕组与b2相绕组的子绕组交错排列；所述Cl相绕组与c2相绕组的子绕组交错排列。
4.根据权利要求3所述的三相变四相平衡变压器，其特征在于，所述铁心为三相三柱式铁心或三相五柱式铁心。
5.根据权利要求3所述的三相变四相平衡变压器，其特征在于，所述三相变四相平衡变压器的三相侧为无励磁调压或有载调压。
全文摘要
本发明提供一种三相变四相平衡变压器，包括铁心、绕设在铁心上的原边绕组和副边绕组，原边绕组包括A相绕组、B相绕组和C相绕组，A相绕组、B相绕组和C相绕组的匝数相等；副边绕组包括a1相绕组、b1相绕组、c1相绕组、a2相绕组、b2相绕组和c2相绕组；a1相绕组、b1相绕组和c1相绕组为星形接法连接，a2相绕组、b2相绕组和c2相绕组为星形接法连接；a1相绕组、c1相绕组、a2相绕组和c2相绕组的匝数相等，b1相绕组和b2相绕组的匝数相等，且为a1相绕组或c1相绕组或a2相绕组或c2相绕组匝数的倍。该三相变四相平衡变压器阻抗匹配关系容易得到满足，设计和结构简单、制造容易且成本低。
文档编号H01F30/14GK102709040SQ20121018769
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月8日 优先权日2012年6月8日
发明者吕维华 申请人:天威云南变压器股份有限公司