一种三相变五相变压器装置的制作方法

本发明属于变压器技术领域，更具体地说，是涉及一种三相变五相变压器装置。

背景技术：

现代船舶综合电力系统的容量一般都很大，大多采用大容量多相电动机，多相电机能够缺相运行，容错能力强；因此，在船舶领域，更多地采用五相电机供电，但船用五相电机的供电电源长期以来一直是通过功率转换接口由单相电或三相电供给，没有相应的五相电源直接供给五相电机电能。因此，发明一种可以直接为五相电机供电的变压器有着实际意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种三相变五相变压器装置，旨在解决目前大功率五相电机不能由五相电源直接供电的难题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种三相变五相变压器装置，包括铁芯柱和线圈，所述线圈绕在所述铁芯柱上，

所述铁芯柱为三相三柱式，包括三个芯柱，分别为a相芯柱、b相芯柱和c相芯柱，所述a相芯柱、所述b相芯柱和所述c相芯柱的顶部和底部分别通过上铁轭和下铁轭连接成一个整体；

所述线圈包括初级线圈和次级线圈，所述初级线圈和所述次级线圈的绕向相同；所述初级线圈包括三个，分别为a1、b1、c1，次级线圈包括八个，分别为a1、a2、b1、b2、b3、c1、c2、c3；所述a相芯柱上依次绕有初级线圈a1，次级线圈a1、a2；所述b相芯柱上依次绕有初级线圈b1，次级线圈b1、b2、b3；所述c相芯柱上依次绕有初级线圈c1，次级线圈c1、c2、c3；

所述初级线圈为三相，包括三个输入端，分别位于三个铁芯柱上，所述三个输入端分别连接电源侧的a相、b相和c相；所述次级线圈为五相，包括5个输出端，分别为a相、b相、c相、d相和e相。

进一步地，位于所述a相芯柱上的次级线圈a1作为a相；位于所述c相芯柱上的次级线圈c1与位于所述b相芯柱上的次级线圈b3联结作为b相；位于所述b相芯柱上的次级线圈b2与位于所述a相芯柱上的次级线圈a2联结作为c相；位于所述c相芯柱上的次级线圈c2与位于所述a相芯柱上的次级线圈a2联结作为d相；位于所述b相芯柱上的次级线圈b1与位于所述c相芯柱上的次级线圈c3联结作为e相。

进一步地，所述初级线圈的输入三相a相、b相和c相之间的相位差均为120°，所述次级线圈输出五相a相、b相、c相、d相和e相之间的相位差依次为72°。

进一步地，所述次级线圈中各线圈匝数比为a1：a2：b1：b2：b3：c1：c2：c3＝100：47：86：68：24：86：68：24。

进一步地，所述初级线圈和所述次级线圈采用连续式结构或层式结构；所述初级线圈设在所述次级线圈的内侧或外侧。

进一步地，所述a相芯柱位于所述b相芯柱和所述c相芯柱之间。

进一步地，所述a相芯柱上依次绕有所述初级线圈a1、所述次级线圈a1和所述次级线圈a2，所述次级线圈a2的导线截面为其他所述次级线圈导线截面的2倍。

进一步地，所述a相芯柱上还绕有次级线圈a3，所述次级线圈a3位于所述次级线圈a2外侧；所述次级线圈导线截面均相同。

进一步地，所述铁芯柱采用涂有环氧树脂的玻璃纤维带绑扎，前后设有两块夹板并通过螺杆夹紧。

进一步地，变压器采用干式或液浸式；若采用液浸式三相变五相变压器，还设有油箱外壳。

本发明提供的一种三相变五相变压器装置的有益效果在于：与现有技术相比，本发明一种三相变五相变压器装置，解决目前大功率五相电机不能由五相电源直接供电的难题；初级输入三相电源，次级输出五相电压，实现输出五相的目的，直接为船用五相电机供电，省去电源与五相电机间的功率接口，简化供电系统。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种三相变五相变压器装置初级线圈位于次级线圈内侧的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种三相变五相变压器装置初级线圈位于次级线圈外侧的结构示意图；

图3为图1的a相芯柱的线圈排列图；

图4为图1的b相芯柱的线圈排列图；

图5为图1的c相芯柱的线圈排列图；

图6为本发明实施例提供的一种三相变五相变压器装置的初级线圈接线原理图；

图7为图1的初级线圈和次级线圈的接线原理图；

图8为本发明实施例提供的一种三相变五相变压器装置的次级线圈接线原理图一；

图9为本发明实施例提供的一种三相变五相变压器装置的次级线圈接线原理图二；

图10为本发明实施例提供的一种三相变五相变压器装置的的次级线圈接线原理图三；

图11为本发明实施例提供的一种三相变五相变压器装置的的次级线圈接线原理图四；

图中：1、铁芯柱；a1、初级线圈a1；b1、初级线圈b1；c1、初级线圈c1；a1、次级线圈a1；a2、次级线圈a2；a3、次级线圈a3；b1、次级线圈b1；b2、次级线圈b2；b3、次级线圈b3；c1、次级线圈c1；c2、次级线圈c2；c3、次级线圈c3。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请一并参阅图1至图11，现对本发明提供的一种三相变五相变压器装置进行说明。所述一种三相变五相变压器装置，包括铁芯柱1和线圈，所述线圈绕在所述铁芯柱1上，

所述铁芯柱1为三相三柱式，包括三个芯柱，分别为a相芯柱、b相芯柱和c相芯柱，所述a相芯柱、所述b相芯柱和所述c相芯柱的顶部和底部分别通过上铁轭和下铁轭连接成一个整体；

所述线圈包括初级线圈和次级线圈，所述初级线圈和所述次级线圈的绕向相同，也可以不同；所述初级线圈包括三个，分别为a1、b1、c1，次级线圈包括八个，分别为a1、a2、b1、b2、b3、c1、c2、c3；初级线圈和次级线圈同心式排列，套装在芯柱上，3个初级线圈分别位于三个铁芯柱1上，8个次级线圈分别绕在不同的铁芯柱1上；所述a相芯柱上依次绕有初级线圈a1，次级线圈a1、a2；所述b相芯柱上依次绕有初级线圈b1，次级线圈b1、b2、b3；所述c相芯柱上依次绕有初级线圈c1，次级线圈c1、c2、c3；

所述初级线圈为三相，包括三个输入端，分别位于三个铁芯柱1上，所述三个输入端分别连接电源侧的a相、b相和c相；所述次级线圈为五相，包括5个输出端，分别为a相、b相、c相、d相和e相；其中，初级线圈a1、b1、c1各接三相电源的一相，三相线圈的另一端联结在一起形成中性点；a1、a2、b1、c1的一端联结在一起作为次级中性点，可以单独引出，也可以不单独引出。

本发明提供的一种三相变五相变压器装置的有益效果在于：与现有技术相比，本发明一种三相变五相变压器装置，解决目前大功率五相电机不能由五相电源直接供电的难题；不使用额外的设备或方法既能将三相转换成五相的变压器，其初级输入三相电源，次级可输出五相电压，实现输出五相的目的，直接为船用五相电机供电，省去电源与五相电机间的功率接口，简化供电系统。

作为本发明提供的一种三相变五相变压器装置的一种具体实施方式，请参阅图1至图8，位于所述a相芯柱上的次级线圈a1作为a相，次级线圈a1的首头作为a相引出端；位于所述c相芯柱上的次级线圈c1与位于所述b相芯柱上的次级线圈b3联结作为b相，次级线圈c1的尾头与次级线圈b3的尾头连接，次级线圈b3的首头作为b相引出端；位于所述b相芯柱上的次级线圈b2与位于所述a相芯柱上的次级线圈a2联结作为c相，次级线圈a2的尾头与次级线圈b2的尾头连接，次级线圈b2的首头作为c相引出端；位于所述c相芯柱上的次级线圈c2与位于所述a相芯柱上的次级线圈a2联结作为d相，次级线圈a2的尾头与次级线圈c2的尾头连接，次级线圈c2的首头作为d相引出端；位于所述b相芯柱上的次级线圈b1与位于所述c相芯柱上的次级线圈c3联结作为e相，次级线圈b1的尾头与次级线圈c3的尾头连接，次级线圈c3的首头作为e相引出端；所述初级线圈的输入三相a相、b相和c相之间的相位差均为120°，所述a相芯柱上的次级线圈a1的尾头、a相芯柱上的次级线圈a2的首头、b相芯柱上的次级线圈b1的首头、c相芯柱上的次级线圈c1的首头联结在一起作为次级中性点，可以单独引出，也可以不单独引出。所述次级线圈输出五相a相、b相、c相、d相和e相之间的相位差依次为72°。

本实施例中，位于所述a相芯柱上的所述次级线圈a1组成a相，所述a相电压与所述初级线圈的a1相电压相位相同；

位于所述c相芯柱上的所述次级线圈c1与位于所述b相芯柱上的所述次级线圈b3联结组成b相，次级线圈c1的尾头与次级线圈b3的尾头连接，所述b相的合成电压ub在数值上与所述a相电压相同，在相位上与c1相反向电压间形成顺时针方向12°的相位差，所述a相电压与的c1相反向电压间有60的相位差°，所述b相电压与所述a相电压间的电位差为60°+12°＝72°；

位于所述b相芯柱上的所述次级线圈b2与位于所述a相芯柱上的所述次级线圈a2联结组成c相，次级线圈a2的尾头与次级线圈b2的尾头连接，所述c相的合成电压uc在数值上与所述a相电压相同，在相位上与b2相电压间形成顺时针方向24°的相位差，所述a相电压与b2相电压间有120°的相位差，所述c相电压与所述a相电压间的电位差为120°+24°＝144°；

位于所述c相芯柱上的所述次级线圈c2与位于所述a相芯柱上的所述次级线圈a2联结组成d相，次级线圈a2的尾头与次级线圈c2的尾头连接，所述d相的合成电压ud在数值上与所述a相电压相同，在相位上与c2相电压间形成逆时针方向24°的相位差，所述a相电压与c2相电压间有240°的相位差，所述d相电压与所述a相电压间电位差为240°-24°＝216°；

位于所述b相芯柱上的所述次级线圈b1与位于所述c相芯柱上的所述次级线圈c3联结组成e相，次级线圈b1的尾头和次级线圈c3的尾头连接，所述e相的合成电压ue在数值上与所述a相电压相同，在相位上与b1相反向电压间形成逆时针方向12°的相位差，所述a相电压与b1相反向电压间有300°的相位差，所述e相电压与所述a相电压间电位差为300°-12°＝288°；

最终形成次级线圈输出五相：a相、b相、c相、d相和e相，所述次级线圈输出五相之间的相位差依次为72°。

请参阅图7，在这里需要说明的是，初级线圈和次级线圈的绕向全部都相同也可以不同，图7是初级线圈和次级线圈为左绕向的接线原理图，初级线圈和次级线圈的绕向可以都为右绕向，此时只需要将图7中的各线圈首尾颠倒绕向即可。

作为本发明提供的一种三相变五相变压器装置的一种具体实施方式，请参阅图1至图8，所述次级线圈中各线圈匝数比为a1：a2：b1：b2：b3：c1：c2：c3＝100：47：86：68：24：86：68：24；本技术方案中，为实现变压器三相变五相，次级线圈匝数比唯一确定。

作为本发明提供的一种三相变五相变压器装置的一种具体实施方式，请参阅图1至图8，所述初级线圈和所述次级线圈采用连续式结构或层式结构；所述初级线圈设在所述次级线圈的内侧或外侧；变压器功率小时一般用层式线圈结构，功率大时要用连续式线圈结构；当初级线圈电压等级高时，比如10kv，一般会放在外侧，电压等级低时，比如1kv及以下，放在内外侧均可。

作为本发明提供的一种三相变五相变压器装置的一种具体实施方式，请参阅图1至图8，所述a相芯柱位于所述b相芯柱和所述c相芯柱之间；可使整个变压器器身更加紧凑，体积小，节省材料，降低成本。三相芯柱也可以按照常规结构abc顺序排列。

作为本发明提供的一种三相变五相变压器装置的一种具体实施方式，请参阅图1至图8，所述a相芯柱上依次绕有所述初级线圈a1、所述次级线圈a1和所述次级线圈a2，所述次级线圈a2的导线截面为其他所述次级线圈导线截面的2倍；次级线圈a2同时连接次级线圈b2和次级线圈c2，实现两路同时供电；若将次级线圈a2分成两个线圈为次级线圈b2和次级线圈c2供电，两个线圈之间还需要留出空隙，即占用空间又浪费材料。将次级线圈a2的导线截面设置为其他次级线圈导线截面的2倍，既能实现同时为次级线圈b2和次级线圈c2供电，又能节省材料，整个线圈的对称性较好，整体紧凑美观。

作为本发明提供的一种三相变五相变压器装置的一种具体实施方式，请参阅图1至图8，所述a相芯柱上还可以绕有次级线圈a3，所述次级线圈a3位于所述次级线圈a2外侧；所述次级线圈导线截面均相同；满足不同接线需求，保证线圈整体美观。

请参阅图9至图11，本实施例中，在a相芯柱上还可以绕有次级线圈a3，次级线圈a3位于次级线圈a2外侧，各线圈之间的联结方式多种多样，图9至图11给出了另外三种不同的联结方式。

请参阅图9，位于所述a相芯柱上的次级线圈a1作为a相，次级线圈a1的首头作为a相引出端；位于所述c相芯柱上的次级线圈c1与位于所述b相芯柱上的次级线圈b3联结作为b相，次级线圈c1的尾头与次级线圈b3的尾头连接，次级线圈b3的首头作为b相引出端；位于所述b相芯柱上的次级线圈b2与位于所述a相芯柱上的次级线圈a2联结作为c相，次级线圈b2的尾头与次级线圈a2的尾头连接，次级线圈a2的尾头作为c相引出端；位于所述c相芯柱上的次级线圈c2与位于所述a相芯柱上的次级线圈a3联结作为d相，次级线圈c2的尾头与次级线圈a3的尾头连接，次级线圈a3的尾头作为d相引出端；位于所述b相芯柱上的次级线圈b1与位于所述c相芯柱上的次级线圈c3联结作为e相，次级线圈b1的尾头与次级线圈c3的尾头连接，次级线圈c3的首头作为e相引出端；所述a相芯柱上的次级线圈a1的尾头、所述b相芯柱上的次级线圈b1的首头、所述b相芯柱上的次级线圈b2的尾头、所述c相芯柱上的次级线圈c1的首头、所述c相芯柱上的次级线圈c2的尾头联结在一起作为次级中性点。

所述a相电压与所述初级线圈的a1相电压相位相同；所述b相的合成电压ub在数值上与所述a相电压相同，在相位上与c1相反向电压间形成顺时针方向12°的相位差，所述a相电压与的c1相反向电压间有60的相位差°，所述b相电压与所述a相电压间的电位差为60°+12°＝72°；所述c相的合成电压uc在数值上与所述a相电压相同，在相位上与b2相电压间形成顺时针方向24°的相位差，所述a相电压与b2相电压间有120°的相位差，所述c相电压与所述a相电压间的电位差为120°+24°＝144°；所述d相的合成电压ud在数值上与所述a相电压相同，在相位上与c2相电压间形成逆时针方向24°的相位差，所述a相电压与c2相电压间有240°的相位差，所述d相电压与所述a相电压间电位差为240°-24°＝216°；所述e相的合成电压ue在数值上与所述a相电压相同，在相位上与b1相反向电压间形成逆时针方向12°的相位差，所述a相电压与b1相反向电压间有300°的相位差，所述e相电压与所述a相电压间电位差为300°-12°＝288°；

最终形成次级线圈输出五相：a相、b相、c相、d相和e相，所述次级线圈输出五相之间的相位差依次为72°。

请参阅图10，位于所述a相芯柱上的次级线圈a1作为a相，次级线圈a1的首头作为a相引出端；位于所述c相芯柱上的次级线圈c1与位于所述b相芯柱上的次级线圈b3联结作为b相，次级线圈b3的首头与次级线圈c1的首头连接，次级线圈c1的尾头作为b相引出端；位于所述b相芯柱上的次级线圈b2与位于所述a相芯柱上的次级线圈a2联结作为c相，次级线圈b2的首头与次级线圈a2的首头连接，次级线圈a2的尾头作为c相引出端；位于所述c相芯柱上的次级线圈c2与位于所述a相芯柱上的次级线圈a2联结作为d相，次级线圈c2的首头与次级线圈a3的首头连接，次级线圈a3的尾头作为d相引出端；位于所述b相芯柱上的次级线圈b1与位于所述c相芯柱上的次级线圈c3联结作为e相，次级线圈c3的首头与次级线圈b1的首头连接，次级线圈b1的尾头作为e相引出端；所述a相芯柱上的次级线圈a1的尾头、所述b相芯柱上的次级线圈b2的尾头、所述b相芯柱上的次级线圈b3的尾头、所述c相芯柱上的次级线圈c2的尾头、所述c相芯柱上的次级线圈c3的尾头联结在一起作为次级中性点。

所述a相电压与所述初级线圈的a1相电压相位相同；所述b相的合成电压ub在数值上与所述a相电压相同，在相位上与c1相反向电压间形成顺时针方向12°的相位差，所述a相电压与的c1相反向电压间有60的相位差°，所述b相电压与所述a相电压间的电位差为60°+12°＝72°；所述c相的合成电压uc在数值上与所述a相电压相同，在相位上与b2相电压间形成顺时针方向24°的相位差，所述a相电压与b2相电压间有120°的相位差，所述c相电压与所述a相电压间的电位差为120°+24°＝144°；所述d相的合成电压ud在数值上与所述a相电压相同，在相位上与c2相电压间形成逆时针方向24°的相位差，所述a相电压与c2相电压间有240°的相位差，所述d相电压与所述a相电压间电位差为240°-24°＝216°；所述e相的合成电压ue在数值上与所述a相电压相同，在相位上与b1相反向电压间形成逆时针方向12°的相位差，所述a相电压与b1相反向电压间有300°的相位差，所述e相电压与所述a相电压间电位差为300°-12°＝288°；

最终形成次级线圈输出五相：a相、b相、c相、d相和e相，所述次级线圈输出五相之间的相位差依次为72°。

请参阅图11，位于所述a相芯柱上的次级线圈a1作为a相，次级线圈a1的首头作为a相引出端；位于所述c相芯柱上的次级线圈c1与位于所述b相芯柱上的次级线圈b3联结作为b相，次级线圈b3的首头与次级线圈c1的首头连接，次级线圈c1的尾头作为b相引出端；位于所述b相芯柱上的次级线圈b2与位于所述a相芯柱上的次级线圈a2联结作为c相，次级线圈a2的尾头与次级线圈b2的尾头连接，次级线圈b2的首头作为c相引出端；位于所述c相芯柱上的次级线圈c2与位于所述a相芯柱上的次级线圈a2联结作为d相，次级线圈a2的尾头与次级线圈c2的尾头连接，次级线圈c2的首头作为d相引出端；位于所述b相芯柱上的次级线圈b1与位于所述c相芯柱上的次级线圈c3联结作为e相，次级线圈c3的首头与次级线圈b1的首头连接，次级线圈b1的尾头作为e相引出端；所述a相芯柱上的次级线圈a1的尾头、所述a相芯柱上的次级线圈a2的首头、所述b相芯柱上的次级线圈b3的尾头、所述c相芯柱上的次级线圈c3的尾头联结在一起作为次级中性点。

所述a相电压与所述初级线圈的a1相电压相位相同；所述b相的合成电压ub在数值上与所述a相电压相同，在相位上与c1相反向电压间形成顺时针方向12°的相位差，所述a相电压与的c1相反向电压间有60的相位差°，所述b相电压与所述a相电压间的电位差为60°+12°＝72°；所述c相的合成电压uc在数值上与所述a相电压相同，在相位上与b2相电压间形成顺时针方向24°的相位差，所述a相电压与b2相电压间有120°的相位差，所述c相电压与所述a相电压间的电位差为120°+24°＝144°；所述d相的合成电压ud在数值上与所述a相电压相同，在相位上与c2相电压间形成逆时针方向24°的相位差，所述a相电压与c2相电压间有240°的相位差，所述d相电压与所述a相电压间电位差为240°-24°＝216°；所述e相的合成电压ue在数值上与所述a相电压相同，在相位上与b1相反向电压间形成逆时针方向12°的相位差，所述a相电压与b1相反向电压间有300°的相位差，所述e相电压与所述a相电压间电位差为300°-12°＝288°；

最终形成次级线圈输出五相：a相、b相、c相、d相和e相，所述次级线圈输出五相之间的相位差依次为72°。

在这里需要说明的是，线圈之间的联结方式不局限于本实施例中提到的以上几种，还可以有其他联结方式，凡在本实施例的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均属于本发明的保护范围。

作为本发明提供的一种三相变五相变压器装置的一种具体实施方式，请参阅图1至图8，所述铁芯柱1采用涂有环氧树脂的玻璃纤维带绑扎，前后设有两块夹板并通过螺杆夹紧；本实施例中铁芯柱1的三个芯柱用涂有环氧树脂的玻璃纤维带绑紧，由位于上部的前后两块夹板和位于下部的前后两块夹板夹紧，夹板两侧还分别有两根夹紧用螺杆；铁芯柱1前后两侧的上下夹板间通过2-4根螺杆夹紧，使铁芯柱1成为一个坚固的整体。

作为本发明提供的一种三相变五相变压器装置的一种具体实施方式，请参阅图1至图8，变压器采用干式或液浸式；若采用液浸式三相变五相变压器，还设有油箱外壳；干式三相变五相变压器一般功率较小，不需要油箱外壳；液浸式三相变五相变压器功率较大，需要油箱外壳，且通过专用瓷套管将油箱内部的初级线圈、次级线圈与变压器外部相连接。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。