专利名称：同心式轴向四分裂牵引变压器及其实现方法
技术领域：
本发明涉及一种同心式轴向四分裂牵引变压器及其实现方法。
背景技术：
普通的单相牵引变压器如图3所示。随着当前各种技术的发展，特别是变流技术的发展。对变压器又提出许多更高的要求，例如它要求一台变压器能给几个负载同时供电，并要求各负载之间不能互相干扰，即使一个负载发生故障隔离后，其它负载还能正常工作。另外有些场合它还要求变压器有较高的阻抗，以达到限制短路电流和消谐滤波的作用，并且在要求在高阻抗条件下各负载绕组之间解耦要好，各绕组之间的阻抗不平衡度要小。而现有的变压器无法满足上述要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种同心式轴向四分裂牵引变压器及其实现方法，该同心式轴向四分裂牵引变压器及其实现方法结构巧妙，其次边绕组既能独立工作，又能同时工作，变压器具有体积小、占地面积小、制造成本低的优点。发明的技术解决方案如下:一种同心式轴向四分裂牵引变压器，包括铁芯和绕组，所述的铁芯为包括至少2个单铁芯柱；每一个单铁芯柱设有4套(即4层)沿单铁芯柱的轴向排列的绕组，每一套绕组由处于内侧的原边绕组和处于外侧的次边绕组组成；且4个原边绕组并联。所述的单铁芯柱为2个，此时的同心式轴向四分裂牵引变压器为单相式变压器，每层左右柱线圈串联或并联形成一个单独的原次边绕组，沿轴向共形成4对原次边绕组。所述的单铁芯柱为3个，此时的同心式轴向四分裂牵引变压器为三相式变压器，每层三柱线圈形成A B C三相，沿轴向共形成4对原次边绕组。一种同心式轴向四分裂牵引变压器的实现方法，采用包括至少2个单铁芯柱的铁芯；每一个单铁芯柱设有处于内侧的4个原边绕组和处于外侧的4个次边绕组；且4个原边绕组并联；4个次边绕组采用独立工作模式或同时工作模式。所述的单铁芯柱为2个，此时的同心式轴向四分裂牵引变压器为单相式变压器，每层左右柱线圈串联或并联形成一个单独的原次边绕组，沿轴向共形成4对原次边绕组。所述的单铁芯柱为3个，此时的同心式轴向四分裂牵引变压器为三相式变压器，每层三柱线圈形成A B C三相，沿轴向共形成4对原次边绕组。所述的原边绕组为高压绕组或低压绕组。分裂式变压器是多绕组变压器中的一种特殊形式，与普通多绕组变压器不同点在于:它的次边绕组分裂成几个支路，这几个支路没有电气上的联系，而仅有较弱的磁耦合。该分裂变压器具有以下特点:1、由于采用全分裂结构即四个原边绕组分别对应四个次边绕组，四个次边绕组之间的阻抗很大，所以互相之间的影响也比较小，次边绕组解耦较好，如果其中一个次边绕组的负载发生故障隔离后，其他绕组还能继续运行；2、限制短路电流和消谐滤波作用显著；3、相对于四个单独变压器或二个双分裂变压器具有体积小、占地面积小、制造成本低的优点。分裂式变压器正在电力工业中被广泛采用，随着一些其它工业的兴起，如变流器技术、光伏技术等，分裂式变压器应用范围越来越广，同时对分裂式变压器低压绕组数量需求也越来越多，受变压器设计的局限性，国内分裂式变压器以双分裂变压器为主。有益效果:本发明的同心式轴向四分裂牵引变压器及其实现方法，采用全分裂结构形式(即变压器四个原边绕组分别对应一次边绕组)，三相同心式轴向四分裂牵引变压器共有12个原边绕组和12个次边绕组，所有原次边绕组沿轴向分裂排列。该变压器具有以下特点:1、由于四个绕组采用全分裂结构，所以各次边绕组相互之间的影响比较小，解耦较好，每个次边绕组既能独立工作，又能同时工作；它具有次边绕组解耦好，能独立运行不受其它绕组影响。由于四个次边绕组之间的分裂阻抗很大，相互之间没有电气上的联系，仅有弱磁耦合，所以它们之间解耦较好，相互的影响也比较小，每个绕组既能独立工作又能同时工作。如果其中一个次边绕组负载发生故障，另外的绕组还能继续运行，这是普通变压器无法做到的。2、该种变压器适合做成高阻抗变压器，对限制短路电流和消谐滤波作用显著；由于该变压器容易实现高阻抗，轴向分布了四个绕组，为了降低变压器的整体高度，通常把线圈做成扁平式，很容易增大了线圈的幅宽度，即增大了线圈的漏磁面积，提高了线圈的阻抗，具有很高阻抗也是牵引变压器的特点之一，因为变压器阻抗高对限制短路电流和消谐滤波的作用显著，大增加了牵引变压器的抗短路电流的能力和消谐滤波的能力。3、相对于四个单独变压器或二个双分裂变压器具有体积小、占地面积小、制造成本低的优点。在实际应用中如果需要多个绕组供给多个负载时，用多台普通变压器的方法成本比较高，占地面积也要大，采用同心式轴向四分裂变压器就可以替代四台普通变压器工作，节省建设投资与占地面积有着一定的实际经济意义。特别是在工作场地较为紧张的场合应用会有很大的经济意义。目前国内双分裂变压器比较多，四分裂变压器在设计上无先例参考，现变压器理论研究也未涉及到四分裂变压器。同心式轴向四分裂变压器不同于轴向双分裂变压器，双分裂变压器因为轴向只分布了二个绕组，这二个绕组的阻抗总能保持一致，但同心式轴向四分裂变压器的轴向四对原次绕组之间复杂的磁场分布无法保证完全对称分裂，每个次边绕组与原边绕组以及它们相互之间的耦合程度也不同，所以四对绕组同时工作时阻抗就会有较大的差异。通过调整轴向四分裂中的四个绕组的不同的幅向宽度、线圈不同的高度，特别是调整轴向四个绕组的位置等，以保证四对绕组阻抗基本一致，使牵引变压器在有些需要阻抗特性一致的特殊场合也能使用。
图1是三相同心式轴向四分裂牵引变压器(剖面图)；图2是单相同心式轴向四分裂牵引变压器(剖面图)；图3是单相普通变压器(剖面图)；标号说明:1:第一次边绕组，2:第一原边绕组，3:第二次边绕组，4:第二原边绕组，5:第三次边绕组，6:第三原边绕组，7:第四次边绕组，8:第四原边绕组，9:铁芯，10-单铁芯柱。
具体实施例方式以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明:实施例1:如图1-2所示，一种同心式轴向四分裂牵引变压器，包括铁芯和绕组，所述的铁芯为包括至少2个单铁芯柱；每一个单铁芯柱设有4套(即4层)沿单铁芯柱的轴向排列的绕组，每一套绕组由处于内侧的原边绕组和处于外侧的次边绕组组成；且4个原边绕组并联。所述的单铁芯柱为2个，此时的同心式轴向四分裂牵引变压器为单相式变压器，每层左右柱线圈串联或并联形成一个单独的原次边绕组，沿轴向共形成4对原次边绕组。所述的单铁芯柱为3个，此时的同心式轴向四分裂牵引变压器为三相式变压器，每层三柱线圈形成A B C三相，沿轴向共形成4对原次边绕组。一种同心式轴向四分裂牵引变压器的实现方法，采用包括至少2个单铁芯柱的铁芯；每一个单铁芯柱设有处于内侧的4个原边绕组和处于外侧的4个次边绕组；且4个原边绕组并联；4个次边绕组采用独立工作模式或同时工作模式。所述的单铁芯柱为2个，此时的同心式轴向四分裂牵引变压器为单相式变压器，每层左右柱线圈串联或并联形成一个单独的原次边绕组，沿轴向共形成4对原次边绕组。所述的单铁芯柱为3个，此时的同心式轴向四分裂牵引变压器为三相式变压器，每层三柱线圈形成A B C三相，沿轴向共形成4对原次边绕组。所述的原边绕组为高压绕组或低压绕组。同心式轴向四分裂牵引变压器与普通变压器相比线圈的排列方式完全不同(图1图2与图3相对比)，因而在设计上也完全不同于普通变压器，也因于此种结构形式使得同心式轴向四分裂牵引变压器具有各绕组之间的解耦能力，大阻抗能力和抗短路能力。三相或单相变压器单柱绕组如图示1-2排列在铁芯9上，形成同心式轴向四分裂变压器结构形式。某一种针对地铁设计的同心式轴向四分裂牵引变压器进一步说明此变压器的参数如下:容量:3000KVA原边额定电压:10000V原边额定电流:173.21A次边额定电压:4X950V次边额定电流:4X 456A
阻抗38%
权利要求
1.一种同心式轴向四分裂牵引变压器，包括铁芯和绕组，其特征在于，所述的铁芯为包括至少2个单铁芯柱；每一个单铁芯柱设有4套沿单铁芯柱的轴向排列的绕组，每一套绕组由处于内侧的原边绕组和处于外侧的次边绕组组成；且4个原边绕组并联。
2.根据权利要求1所述的同心式轴向四分裂牵引变压器，其特征在于，所述的单铁芯柱为2个，此时的同心式轴向四分裂牵引变压器为单相式变压器，每层左右柱线圈串联或并联形成一个单独的原次边绕组，沿轴向共形成4对原次边绕组。
3.根据权利要求1所述的同心式轴向四分裂牵引变压器，其特征在于，所述的单铁芯柱为3个，此时的同心式轴向四分裂牵引变压器为三相式变压器，每层三柱线圈形成A B C三相，沿轴向共形成4对原次边绕组。
4.一种同心式轴向四分裂牵引变压器的实现方法，其特征在于，采用包括至少2个单铁芯柱的铁芯；每一个单铁芯柱设有处于内侧的4个原边绕组和处于外侧的4个次边绕组；且4个原边绕组并联；4个次边绕组采用独立工作模式或同时工作模式。
5.根据权利要求4所述的同心式轴向四分裂牵引变压器的实现方法，其特征在于，所述的单铁芯柱为2个，此时的同心式轴向四分裂牵引变压器为单相式变压器，每层左右柱线圈串联或并联形成一个单独的原次边绕组，沿轴向共形成4对原次边绕组。
6.根据权利要求4所述的同心式轴向四分裂牵引变压器的实现方法，其特征在于，所述的单铁芯柱为3个，此时的同心式轴向四分裂牵引变压器为三相式变压器，每层三柱线圈形成A B C三相，沿轴向共形成4对原次边绕组。
全文摘要
本发明公开了一种同心式轴向四分裂牵引变压器及其实现方法，采用全分裂结构形式(即变压器四个原边绕组分别对应一次边绕组)，三相同心式轴向四分裂牵引变压器共有12个原边绕组和12个次边绕组，所有原次边绕组沿轴向排列。该变压器具有以下特点1、由于四个绕组采用全分裂结构，所以各次边绕组相互之间的影响比较小，解耦较好，每个次边绕组既能独立工作，又能同时工作；2、该种变压器适合做成高阻抗变压器，对限制短路电流和消谐滤波作用显著；3、相对于四个单独变压器或二个双分裂变压器具有体积小、占地面积小、制造成本低的优点。
文档编号H01F27/24GK103151153SQ20131011580
公开日2013年6月12日 申请日期2013年4月3日 优先权日2013年4月3日
发明者钱旭, 李霞 申请人:株洲市科达电机技术有限公司