谐振稳压动力变压器

技术领域

本发明涉及一种变压器，具体涉及一种谐振稳压动力变压器。

背景技术

目前，电气化铁路的负荷主要包括两种类型：一是电力机车的牵引负荷；二是铁路沿线的非牵引负荷，主要包括通信、照明、给排水等。通信和信号负载需要电源电压幅值，其他电源负载与公共低压电网具有相同的电源电压条件:输入电压和总失真系数小于或等于0.08。长期以来，第二类负荷的电力需求非常迫切。目前，电气化铁路非牵引负荷的供电主要来自地方电网。根据非牵引负荷的不同需求，可接入10kV、35kV、110kV等不同电压等级的电网，当前电压等级大多为10kV；一般双线电气化铁路会设有两回10kV(35kV)电力贯通线为铁路沿线负载供电。但是，由于地理环境、供电质量和当地电网分布的影响，从供电情况来看，只有部分地区具有相对较高备用程度，非牵引负荷的用电问题仍然没有得到广泛的重视。

发明内容

本发明的目的是提供一种谐振稳压动力变压器，将27.5kV的两相电转换为10kV的三相电，使得三相电源能够满足电力负荷的供应要求。

本发明所采用的技术方案为：

谐振稳压动力变压器，其特征在于：

所述变压器的主铁心中设置有磁分路，磁分路与主铁心之间设置磁分路空气隙。

所述变压器为内铁式结构，两侧为心柱，磁分路竖向设置在主铁心中央，磁分路空气隙位于磁分路顶部。

主铁心两侧心柱上分别缠绕初级线圈和输出及电容谐振线圈。

所述变压器为外铁式结构，具有两侧心柱和中间心柱，磁分路设置在中间心柱中部的两侧，磁分路空气隙位于磁分路外端。

主铁心中间心柱由磁分路分为上下两段，上端缠绕初级线圈，下段缠绕输出及电容谐振线圈。

主铁心窗口宽度大于主磁路横截面宽度的一半。

主铁心两侧心柱宽度之和大于中间心柱的宽度。

本发明具有以下优点：

本发明通过磁分路结构和谐振参数配置，实现了既有稳压的能力又具有抑制谐波的功效。谐振结构和磁分路技术，使得感应二次线圈的磁通量较为恒定，谐波含量较低，多余的磁通及大部分谐波通过磁分路闭合，不在二次线圈内感应出电动势，从而使得二次电压输出稳定。

附图说明

图1为本发明内铁式结构图；

图2为本发明外铁式结构图；

图3为本发明谐振稳压变压器外铁式主铁心三维图；

图4为本发明谐振稳压变压器外铁式主铁心正视图；

图5为本发明谐振变压器样机铁心B-H曲线。

图中标识为：

1-主铁心；2-磁分路；3-磁分路空气隙；4-初级线圈；5-输出及电容谐振线圈；

d＝13cm，b＝18cm，c＝8cm，h＝42cm，H＝54cm，a＝45cm。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。

本发明涉及一种谐振稳压动力变压器，所述变压器的主铁心1中设置有磁分路2，磁分路2与主铁心1之间设置磁分路空气隙3。

所述变压器为内铁式结构，两侧为心柱，磁分路2竖向设置在主铁心1中央，磁分路空气隙3位于磁分路2顶部。主铁心1两侧心柱上分别缠绕初级线圈4和输出及电容谐振线圈5。

所述变压器也可为外铁式结构，具有两侧心柱和中间心柱，磁分路2设置在中间心柱中部的两侧，磁分路空气隙3位于磁分路2外端。主铁心1中间心柱由磁分路2分为上下两段，上端缠绕初级线圈4，下段缠绕输出及电容谐振线圈5。

主铁心1窗口宽度大于主磁路横截面宽度的一半。主铁心1两侧心柱宽度之和大于中间心柱的宽度。

本发明的结构设计具有以下特点：(1)采用铁心组合时加气隙；(2)在冲片中预先考虑磁分路；(3)采用附加磁分路方法。

设计要求：额定容量：30kVA；输入电压额定值：U

容量计算：饱和电抗器的的最大磁感应强度B

铁心规格的计算：在普通变压器中，铁芯尺寸是根据其功率容量来确定的。根据普通变压器铁芯尺寸的计算公式，可以得到谐振稳压变压器的主磁路截面和窗口面积的表达式：

A

其中，

λ

λ

A

从上述公式可以看出，谐振稳压动力变压器所占的窗口面积大约是具有相同输出容量的普通变压器的两倍。本文采用普通变压器的功率容量来计算主磁路截面和铁芯窗口面积，但窗口高度应加倍。因此，它的窗口很小，整体结构又高又窄。依据普通变压器主磁路宽度d

其中，λ

S

d

线圈匝数的计算：谐振稳压动力变压器铁心一次侧工作在线性区域，二次侧则工作在饱和区域。通过仿真计算可得到各线圈匝数：初级线圈匝数：N

谐振电容的选取：已知U

分磁路的计算：谐振稳压动力变压器必须启振，才能更好的稳压。所以应取ωL

其中S＝a×b＝240cm

参见附图：

如图1所示。内铁型一次线圈和二次线圈分别缠绕在两侧心柱上，磁分路在中间，冲片时要考虑气隙的大小。外铁结构的初级线圈和次级线圈缠绕在同一个铁心柱上，磁支路由两个并联电路组成。

如图2所示，外铁型在铁心规格计算设计过程中还要注意以下两点：

(1)普通变压器规格化铁心插片中，窗口宽度一般为主磁路截面宽度的一半，而在谐振稳压动力变压器中，为了防止整体结构太高，窗口宽度一般略大于主磁路横截面宽度的一半；

(2)对于普通变压器，主磁路中心柱宽度等于两个侧心柱之和，然而，因为在稳压电源变压器中次级铁芯是饱和的，为了降低次级铁心的发热量，两个侧心柱宽度之和通常略大于中心柱的宽度，目的是使次级铁心饱和只限制在中心柱一段。将P

结合图5的B-H曲线，其中点Bs是磁化曲线的拐点。一般B

本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。