带气隙的自调电抗的变压器制造技术

本变压器包括三柱磁芯，两个外柱的中间都有气隙；两组绕组，一组为交流绕组，一组为直流绕组，它们都绕在各自外柱上，初级绕组和次级绕组绕在中心柱上，初级绕组由电源供交流电流，次级绕组向外负载供电，两个交流绕组串联，通过绕在中心柱上的附加绕组向这串联的交流绕组供交流电流。两个直流绕组串联，将交流绕组中的电流经桥式电路整流后供给这串联的直流绕组。该变压器将电源的电能供给外部负载的同时还调节电源电压和负载电压。ｄ（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种变压器，这种变压器通过自动调节所吸收的无功功率而实现电压调节。更具体地说，本专利技术涉及一种自调电抗的变压器，这种变压器安装在电感可调的三柱磁芯上，这种可调电感器在本申请人的4，620，144号美国专利(1986年10月28日审定公告)中已经说明并得到保护。实际上，专利技术人已经发现，在上述4，620，144号美国专利中所说明并得到保护的可调电感器的磁芯上绕上附加的绕组就能获得一个有效且自动地调节电压的装置，或者获得一个能用交流电流源例如容性源给负载供电的变压器，同时有效并自动地实现电源电压和其供给负载的电压的调节。根据本专利技术，提供一种变压器，这种变压器包括一个由第一柱、第二柱和第三柱组成的磁芯，每个柱上都有第一端和第二端。三个柱的第一端通过磁芯的第一公共点连在一起，而三个柱的第二端通过磁芯的第二公共点连在一起。这种变压器还包括第一绕组(所谓的初级绕组)以及第二绕组，第一绕组绕在至少一个磁芯柱上并且由电源供给交流电流，第二绕组也绕在至少一个磁芯柱上并且被电源电流感应产生交流电流。第一绕组和第二绕组如此布置在磁芯上，使得第一和第二绕组中的两个交流电流在第二和第三柱的每一个柱中产生一个交流磁通。控制绕组被通以直流电流，并且如此布置在磁芯上，使得上述直流电流在第二和第三柱的每一柱中都产生直流磁通。当交流磁通和直流磁通在第二和第三柱的一个柱中方向相同时，则在第二和第三柱的另一个柱中方向相反。这种变压器还包括将第二绕组的交流电流转换为直流电流的装置，这直流电流用来供给控制绕组。因此，供给控制绕组的直流电流的大小随着第二绕组中交流电流的幅度变化而变化，以便使第二和第三柱中的直流磁通的磁力线密度也随之变化并控制第二和第三柱对于交流磁通的导磁率。次级绕组受第二和第三柱中的交流磁通的感应并与负载相连以便给其供电。更优越地，第二柱上带有第一气隙，第三柱上带有第二气隙，第一气隙横切第二柱中产生的总磁通的磁力线，第二气隙横切第三柱中的总磁通的磁力线。根据本专利技术的一个最佳实施例，电流转换装置为一个二极管桥式电路，这个电路用来将第二绕组中的交流电流整流，并给控制绕组提供整流后的电流，这个整流后的电流就是供给控制绕组的直流电流。这种变压器可以进一步包括一个与第二绕组并联的固定电感器，和/或一个响应于第二绕组的交流电流的交流互感器，这个交流电流互感器的次级绕组的两端分别与二极管桥式电路的输入端和输出端相连，其交流电流供给二极管桥式电路。根据本专利技术的另一个最佳实施例，初级绕组绕在第一柱上，第二绕组包括第一和第二交流线圈。第一和第二交流线圈相互串联，并分别绕在第二柱和第三柱上。而且，控制绕组包括第一和第二控制线圈，它们也是相互串联并分别绕在第二和第三柱上。从而，初级绕组和第二绕组的第一和第二交流线圈中的交流电流产生一个由第一和第二柱所确定的闭合磁路的第一交流磁通，以及一个沿着由第一和第二柱所确定的闭合磁路的第二交流磁通。而第一和第二控制线圈中的直流电流产生一个沿着由第二和第三柱所确定的闭合磁路的直流磁通。次级绕组最好绕在第一柱上，并且包括(a)一个与外部负载相连的绕组，(b)一个与第二绕组中彼此串接的第一和第二交流线圈相并联的绕组，以便给彼此串接的第一和第二交流线圈提供交流电流，(c)既包括与外部负载相连的第一绕组又包括与第二绕组的两个线圈并联的第二绕组。可以通过单绕组中间带抽头而形成初级绕组和次级绕组。在阅读了下面这种自调电抗的变压器的最佳实施例的具体说明以后，就可以更加清楚地了解本专利技术的目的、优点及其它特征，下面仅参照附图对本专利技术作具体说明。附图说明图1表颈痉⒚鞯拇兜目傻鞯缈沟谋溲蛊鞯牡谝桓鍪凳├ 图2表示图1所示的变压器的三个磁芯柱上的绕组叠绕情况。图3表示本专利技术的带气隙的可调电抗的变压器的第二个实施例。图4表示本专利技术的可调电抗的变压器的第三个实施例的等效电路。图5表示带气隙的可调电抗的变压器的等效电路，用来说明其工作原理。图6表示根据图5所示的电路所获得的本专利技术的变压器的特性曲线。图7表示本专利技术的变压器在不同负载下的几条有代表性的特性曲线。首先应该说明，在不同的附图中，相同的元部件用同一参考数字表示。如图1所示，带气隙的自调电抗的变压器包括一个三柱磁芯1，它包括一个中心柱2以及两个外柱3和4。柱2、3和4的上端通过磁芯1的第一公共点5连在一起，而柱2、3和4的下端通过磁芯1的第二公共点6连在一起。应该注意，本专利技术书中以及后来的权利要求书中，“柱”这个术语是指连接磁芯1的两个公共点5和6的三个磁路中的每一个磁路。三个柱2、3和4最好截面相同。虽然两个外柱3和4的截面相同是重要的，但中心柱的截面可以等于也可以大于外柱3和4的截面。气隙7位于外柱3的中间，而气隙8位于外柱4的中间，气隙7和8具有相同的尺寸。交流线圈9a和直流控制线圈10a绕在外柱3上，而交流线圈9b和直流线圈10b绕在外柱4上，线圈9a和9b串联，并且它们的匝数相同，直流线圈10a和10b也串联，并且它们的匝数也相同。全波桥式整流器11包括几个二极管，并按通常的方式构成，全波整流器11使得串联的线圈9a和9b与串联的线圈10a和10b串接起来，通过线圈9a和9b的交流电流被整流，而经过这样整流后的电流再供给绕组10a和10b，为方便起见，称这种整流后的供给绕组10a和10b的电流为“直流电流”。上述参照图1所述的带有气隙的自调电抗的变压器的结构相当于申请人在4，620，144号美国专利(1986年10月28日审定公告)中所说明的并得到保护的可变电感器的结构图。初级绕组12绕在中心柱2上，并由电源13供给交流电流，绕组12中的交流电流在中心柱2中产生交流磁通，而且交流磁通通过也绕在中心柱2上的次级绕组16，所以，次级绕组16中就感应产生交流电流。绕组16的一端与线圈9a的自由端连接，而另一端与二极管桥式电路11的交流输出端19连接，从而，次级绕组16中产生的交流电流供给串联的线圈9a和9b，并经二极管桥式电路11整流后供给串联的控制绕组10a和10b。通过适当地选择绕组12和16的匝数比就可以使供给线圈9a和9b的电压按要求降低。从而不需外部降压变压器即可降低电压。如图3所示，当电源电压大小合适时，线圈9a和9b可以直接由电源13供给交流电流，在具体情况下，电源13的一端与线圈9a的自由端相连，而电源13的另一端与二极管桥式电路11的交流电流输出端19相连。此外，由电源13供给线圈9a和9b的交流电流通过二极管桥式电路11整流，以供给控制线圈10a和10b提供直流电流。如图1和图3所示，线圈10a和10b是如此分别绕在外柱3和4上，并如此连接起来，使得供给它们的直流电流(整流后的电流)所产生的直流磁通FC通过由两个外柱3和4所确定的闭合磁路(当然包括气隙7和气隙8的路径在内)，而没有直流磁通经过中心柱2。同样如图1和图3所示，绕组12、线圈9a和9b以及可能有的绕组16具有相同的极性。因此，绕组12、线圈9a和9b以及可能有的次级绕组16中的交流电流在柱2和3所确定的闭合磁路中产生第一交流磁通，并且在柱2和4所确定的闭合磁路中产生第二交流磁通。在中心柱2中第一和第二交流磁通彼此同向。在电源交流电流的每一正半周的期间内，相应地也是在初级本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变压器，包括：一个由第一柱、第二柱和第三柱组成的磁芯，每个柱都具有第一端和第二端，三个第一端通过磁芯的第一公共点连在一起，而三个第二端通过磁芯的第二公共点连在一起，第一绕组，即所谓的初级绕组，这个绕组绕在磁芯的至少一个柱上，并且 由电源供给交流电流，第二绕组，这个绕组也绕在磁芯的至少一个柱上，并且由电源电流而感应产生的交流电流供给这个绕组，所说的第一和第二绕组如此安排在磁芯上使得第一和第二绕组中的两个交流电流在第二柱和第三柱的每一个柱中产生一个交流磁通，控制 绕组，这个绕组被供给直流电流，并且如此安排在磁芯上，使得直流电流在第二柱和第三柱的每一个柱中产生一个直流磁通，当所说的交流磁通和直流磁通在第二柱和第三柱的一个柱中方向相同时，则在第二柱和第三柱的另一个柱中方向相反，转换装置，这个转换 装置将第二绕组中的交流电流转换为直流电流，以便供给控制绕组，供给控制绕组的直流电流的大小随着第二绕组中的交流电流的大小变化而变化，从而使所说的第二柱和第三柱中的直流磁通的磁力线密度也随之而发生变化，并控制第二和第三柱对于交流磁通的磁导率，以及：次级绕组，这个绕组受第二和第三柱中的交流磁通的感应，与一个电负载相连以便给这个负载供电。...

【技术特征摘要】
1.一种变压器，包括一个由第一柱、第二柱和第三柱组成的磁芯，每个柱都具有第一端和第二端，三个第一端通过磁镜牡谝还驳懔谝黄穑龅诙送ü判镜牡诙驳懔谝黄穑 第一绕组，即所谓的初级绕组，这个绕组绕在磁芯的至少一个柱上，并且由电源供给交流电流，第二绕组，这个绕组也绕在磁芯的至少一个柱上，并且由电源电流而感应产生的交流电流供给这个绕组，所说的第一和第二绕组如此安排在磁芯上使得第一和第二绕组中的两个交流电流在第二柱和第三柱的每一个柱中产生一个交流磁通，控制绕组，这个绕组被供给直流电流，并且如此安排在磁芯上，使得直流电流在第二柱和第三柱的每一个柱中产生一个直流磁通，当所说的交流磁通和直流磁通在第二柱和第三柱的一个柱中方向相同时，则在第二柱和第三柱的另一个柱中方向相反，转换装置，这个转换装置将第二绕组中的交流电流转换为直流电流，以便供给控制绕组，供给控制绕组的直流电流的大小随着第二绕组中的交流电流的大小变化而变化，从而使所说的第二柱和第三柱中的直流磁通的磁力线密度也随之而发生变化，并控制第二和第三柱对于交流磁通的磁导率，以及次级绕组，这个绕组受第二和第三柱中的交流磁通的感应，与一个电负载相连以便给这个负载供电。2.根据权利要求1所述的变压器，其中所说的第二柱上带有气隙，这个气隙横切第二柱中产生的总磁通的磁力线，而第三柱上也带有气隙，这个气隙横切第三柱中产生的总磁通的磁力线。3.根据权利要求1所述的变压器，其中，电流转换装置为一个二极管桥式电路，这个二极管桥式电路将供给第二绕组的交流电流进行整流，并把这样整流后的电流供给控制绕组，这个整流后的电流就是所说的供给控制绕组的直流电流。4.根据权利要求3所述的变压器，进一步包括一个与所说的第二绕组并联的电感器。5.根据权利要求3所述的变压器，其中所说的二极管桥式电路包括由所说的第二绕组的交流电流通过的一个输入端和一个输出端，而且，所说的变压器进一步包括一个电流互感器，这个电流互感器感应于第二绕组中的交流电流，并且包括一个具有第一端和第二端的次级绕组，所说的第一端和第二端分别与二极管桥式电路的输入端和输出端相连。6.根据权利要求1所述的变压器，其中所说的初级绕组和次级绕组是通过一个绕在所说的第一柱上的并且带抽头的单绕组形成的。7.根据权利要求1所述的变压器，其中所说的初级绕组绕在所说的第1柱上，并且其匝数为Np，所说的第二绕组包括第一线圈和第二线圈，第一线圈和第二线圈分别绕在第二柱和第三柱上并且相互串联，而它们各自的匝数为Ns，第一柱的截面积为S1，而第二柱和第三柱的截面积为S23，参数Np、Ns、S1和S23满足下列关系Np·S1≥Ns·S238.根据权利要求2所述的变压器，其中初级绕组绕在第一柱上，并且其匝数为Np，第二绕组包括第一线圈和第二线圈，第一线圈和第二线圈分别绕在第二柱上和第三柱上并且相互串联，而它们各自的匝数为Ns，第一柱的截面积为S1，而第二柱和第三柱的截面积均为S23，参数Np、Ns、S1和S23满足下列关系Np·S1≥Ns·S239.一种变压器，包括一个由第一柱、第二柱和第三柱组成的磁芯，每个所说的柱都具有第一端和第二端，三个所说的第一端通过磁芯的第一公共点连在一起，而三个所说的第二端通过磁芯的第二公共点连在一起，第一绕组，即所谓的初级绕组，这个绕组绕在所说的第一柱上，并且由电源供给交流电流，第二绕组，这个绕组绕在磁芯的至少一个所说的柱上，并且由电源电流而感应产生的交流电流供给这个绕组，所说的第一和第二绕组中的交流电流在由所说的第一柱和第二柱所确定的闭合磁路中产生第一交流磁通，而且在由所说的第一柱和第三柱所确定的闭合磁路中产生第二交流磁通，第一交流磁通和第二交流磁通在所说的第一柱中相互同向，分别绕在所说的第二柱和第三柱上的第一控制线圈和第二控制线圈，它们如此串联并通以直流电流，使得该直流电流在所说的第二和第三柱中产生一个直流磁通，转换装置，这个转换装置将所说的第二绕组装置中的交流电流转换为直流电流，以便供给所说的第一和第二控制线圈，供给控制绕组的直流电流的大小随着第二绕组中的交流电流的大小变化而变化，从而使所说的第二和第三柱中的直流磁通的磁力线密度也随之而发生变化，并控制第二和第三柱分别相对于所说的第一和第二交流磁通的磁导率，以及次级绕组，这个绕组绕在所说的第一柱上，并受感应于在第一和第二柱中相互同向的第一和第二交流磁通，而且与一个负载相连，以便给这个负载供电。10.根据权利要求9所说的变压器，其中第二柱上带有第一气隙，该气隙横切第二柱产生的总磁通的磁力线，而第三柱上带有第二气隙，第二气隙横切第三柱中产生的总磁通的磁力线。11.根据权利要求10所说的变压器，其中第二绕组包括第一交流线圈和第二交流线圈，这两个交流线圈相互串联并且分别绕在所说的第二柱和第三柱上。12.根据权利要求11所说的变压器，其中所说的负载为外负载，而且变压器进一步包括绕在第一柱上的...

【专利技术属性】
技术研发人员：莱那德鲍尔杜克，格利高里派尔，
申请(专利权)人：海德罗魁北克公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]