一种降压升压双制式调压变压器的制作方法

1.本发明专利涉及智能供电领域，特别涉及一种降压升压双制式调压变压器。


背景技术：

2.山区农村通信基站以及其它远距离电能传输的小功率电力用户在电网停电时，油机发电或者切换到不同电压等级的电源供电的应用场景，需要采用降压升压双制式调压变压器，确保电力用户的负荷供电质量不下降。例如市电380v线电压供电，切换到单相油机220v相电压供电。
3.一些新建的工业企业设计变压器的容量较大，但初期实际负荷较小，或者有些电力用户的负荷具有很明显的季节性或时段性，需要调整变压器的供电容量，这时也需要改变变压器原方绕组的连接方式，以便减少电力用户的电费支出和电网的电能损耗。


技术实现要素：

4.鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种降压升压双制式调压变压器。
5.为了解决上述问题，本发明公开了一种降压升压双制式调压变压器，包括：原方绕组、副方绕组、电源接入端、电压输出端、以及设置在所述原方绕组和所述副方绕组之间的铁芯；
6.所述原方绕组为可变制式绕组，所述原方绕组包括两个绕向相同的第一绕组和第二绕组、以及用于连接所述第一绕组和所述第二绕组的连接端，所述连接端包括串联连接端和并联连接端，所述第一绕组和所述第二绕组通过所述串联连接端或所述并联连接端连接；所述原方绕组上还设置有第一输入端和第二输入端，所述第一输入端和所述第二输入端与所述电源接入端连接，用于获取输入电压；
7.所述副方绕组为可调压绕组，所述副方绕组包括主绕组和调压绕组，所述主绕组上设置有第一输出接口，所述调压绕组上设置有若干个第二输出接口，所述第一输出接口和所述第二输出接口与所述电压输出端连接；其中，所述主绕组的电压不低于所述调压变压器额定输出电压的50％，所述第一输出接口和所述第二输出接口之间的电压为所述调压变压器的输出电压，其值为调压变压器额定输出电压的正负5％以内；所述调压绕组由n个绕组串联组成，所述调压变压器的调压级数为n级，且相邻的每一级的输出电压差不大于调压变压器额定输出电压的5％；
8.可选的，所述铁芯为所述原方绕组和所述副方绕组的磁耦合通道；
9.当所述调压变压器为单相变压器时，所述原方绕组和所述副方绕组分别设置在所述铁芯的两侧，所述铁芯为原方绕组和所述副方绕组的磁耦合回路；
10.当所述调压变压器为三相变压器时，所述原方绕组和所述副方绕组分相单边设置在铁芯上，所述铁芯为三相原方绕组和副方绕组的磁耦合回路。
11.可选的，所述副方绕组由一个绕组抽出n个分接头连接而成，其中，n为正整数，n的
取值根据所述调压变压器的输入电压和输出电压确定；
12.当所述调压变压器采用降压制式时，如果输入电压为u1＝u
1n-α％～u
1n
β％且输出电压为u2＝u
2n-5％～u
2n
5％，则n＝int{(α β)％/5％} 1，其中，u
1n
和u
2n
分别为所述调压变压器的输入电压和输出电压的额定值，u
1n
/u
2n
》1.0，α和β分别为输入电压低于其额定值的百分数和输入电压高于其额定值的百分数，且5《α、β《50，α和β均为正整数；int{}为取正整数算式。调压级数为n级，相邻每一级的电压差不大于5％；
13.当所述调压变压器采用升压制式时，如果输入电压为u1＝u
1n-α％～u
1n
β％且输出电压为u2＝u
2n-5％～u
2n
5％，则n＝int{(α β)％/5％} 1，其中，u
1n
和u
2n
分别为所述调压变压器的输入电压和输出电压的额定值，u
1n
/u
2n
《1.0，α和β分别为输入电压低于其额定值的百分数和输入电压高于其额定值的百分数，且5《α、β《50，α和β均为正整数；int{}为取正整数算式。调压级数为n级，相邻每一级的电压差不大于5％；
14.当所述调压变压器采用降压制式的额定变比为u
1n
/u
2n
＝2.0，且所述调压变压器采用升压制式的额定变比为u
1n
/u
2n
＝1.0时，降压制式和升压制式下的调压绕组分接头选取一致，从而避免由于采用降压和升压两种不同制式，导致调压绕组的分接头数量的增加。
15.可选的，所述铁芯为所述原方绕组和所述副方绕组的磁耦合通道，
16.当所述第一绕组和所述第二绕组在所述铁芯中产生的主磁通为相加时，所述调压变压器的容量增大；
17.当所述第一绕组和所述第二绕组在所述铁芯中产生的主磁通为相减时，所述调压变压器的容量减小。
18.可选的，所述第一绕组和所述第二绕组通过所述串联连接端或所述并联连接端连接包括：
19.所述第一绕组和所述第二绕组通过同名端串联连接、所述第一绕组和所述第二绕组通过异名端串联连接、所述第一绕组和所述第二绕组通过同名端并联连接和所述第一绕组和所述第二绕组通过异名端并联连接。
20.可选的，所述第一绕组和所述第二绕组的电感参数包括绕组匝数和电感量，
21.当所述第一绕组和所述第二绕组在所述铁芯中产生的主磁通为相加时，所述第一绕组和所述第二绕组的参数的电感参数可以相同或不同；
22.当所述第一绕组和所述第二绕组在所述铁芯中产生的主磁通为相减时，所述第一绕组和所述第二绕组的电感参数的不能相同。
23.可选的，当所述第一绕组和所述第二绕组的电感参数相同或不同时，第一绕组和所述第二绕组通过异名端串联连接，两绕组的磁通相加，且所述第一绕组和所述第二绕组的比值w1/w2》1，所述原方绕组为降压制式；
24.当所述第一绕组和所述第二绕组的电感参数不同时，第一绕组和所述第二绕组通过同名端串联连接，两绕组的磁通相减，所述原方绕组为降压降容制式；当所述第一绕组和所述第二绕组的电感参数相同时，调压变压器输出电压为零，而且调压变压器容量为零。
25.可选的，当所述第一绕组和所述第二绕组的电感参数相同或不同时，第一绕组和所述第二绕组通过同名端并联连接，两绕组的磁通相加，且所述第一绕组和所述第二绕组的比值w1/w2《1，所述原方绕组为升压制式；
26.当所述第一绕组和所述第二绕组的电感参数不同时，第一绕组和所述第二绕组通
过异名端并联连接，两绕组的磁通相减，所述原方绕组为降压降容制式；当所述第一绕组和所述第二绕组的电感参数相同时，调压变压器输出电压为零，而且调压变压器容量为零。
27.可选的，当所述第一绕组和所述第二绕组串联连接时，所述第一绕组和所述第二绕组的比值w1/w2＝1.0-2.0；
28.若所述第一绕组和所述第二绕组的异名端串联连接，所述调压变压器的容量最大；
29.若所述第一绕组和所述第二绕组的同名端串联连接，所述调压变压器的容量最小。
30.可选的，当所述第一绕组和所述第二绕组并联连接时，所述第一绕组和所述第二绕组的比值w1/w2＝0.5-1.0；
31.若所述第一绕组和所述第二绕组的同名端并联连接，所述调压变压器的容量最大；
32.若所述第一绕组和所述第二绕组的异名端并联连接，所述调压变压器的容量最小。
33.基于上述说明，本发明中的原方绕组和副方调压绕组缠绕在构成回路的铁芯上，通过原方绕组和的连接方式的改变，实现升压和降压功能；通过铁芯的电磁耦合和副方调压绕组的第二输出接口的改变，实现调压功能。与现有调压变压器相比，本发明专利既可以用于降压调压变压器，有可以用于升压调压变压器。当原方绕组上的第一绕组和第二绕组的参数相同时，可以保证在制式转化时，变压器的额定容量不变，从而节省绕组材料成本和降低原方绕组电能损耗。当原方绕组上的第一绕组和第二绕组的参数不相同时，该调压变压器为变容量调压变压器，用于负荷季节性变化和阶段性变化的经济运行，可以减少电力用户的电费支出，减低电网的电能损耗等优点。
附图说明
34.图1是本发明专利涉及的一种降压升压双制式调压变压器实施例原理图。
35.图2是本发明专利涉及的降压制式的调压变压器原方绕组中第一绕组w11和第二绕组w12异名端串联连接实施例原理图。
36.图3是本发明专利涉及的降压制式的调压变压器原方绕组中第一绕组w11和第二绕组w12同名端串联连接实施例原理图。
37.图4是本发明专利涉及的升压制式的调压变压器原方绕组中第一绕组w11和第二绕组w12异名端并联连接实施例原理图。
38.图5是本发明专利涉及的升压制式的调压变压器原方绕组中第一绕组w11和第二绕组w12同名端并联连接实施例原理图。
具体实施方式
39.下面结合附图和实施例详细说明：
40.由图1可见，本发明实施例公开了一种降压升压双制式调压变压器，包括：原方绕组、副方绕组、电源接入端、电压输出端、以及设置在原方绕组和副方绕组之间的铁芯；铁芯tx是该变压器原方绕组w1和副方绕组w2的磁耦合通道。单相变压器原副方绕组两边设置，
两边互为回路；三相变压器原副方绕组分相单边设置，三相互为回路。
41.原方绕组为可变制式绕组，原方绕组包括两个绕向相同的第一绕组w11和第二绕组w12、以及用于连接所述第一绕组和所述第二绕组的连接端，所述连接端包括串联连接端和并联连接端。原方绕组w1由两个同绕向的独立绕组w11和w12组成，通过串联连接端s1、s2和s3以及并联连接端p1、p2和p3，改变w11与w12的连接方式，实现串联连接和并联连接，从而实现变压器降压和升压两个制式的转换。第一绕组和第二绕组可以通过同名端串联连接、可以通过异名端串联连接、可以通过同名端并联连接、也可以通过异名端并联连接。原方绕组上还设置有第一输入端和第二输入端，所述第一输入端和所述第二输入端与所述电源接入端连接，用于获取输入电压；
42.副方绕组为可调压绕组，所述副方绕组包括主绕组和调压绕组，主绕组电压u
2n
＝u
yn-u
y0
，一般不低于变压器输出额定电压的50％。主绕组和调压绕组是一个绕组分成的两部分。调压绕组是非主绕组抽出的n个分接头而成，即：调压绕组由n-1个绕组w
2i
,i＝1、2、3、...、n-1串联而成，可调压的副方绕组的任意一个分接头yi与公共点y0之间的电压为调压变压器的输出电压u2＝u
2i
＝u
yi-u
y0
,i＝1、2、3、...、n。调压级数为n级，相邻每一级的电压差不大于5％。副方调压绕组分接头yi,i＝1、2、3、...、n，副方调压绕组公共端y0组成。输入端r0和r1连接电源。输出端为yi和y0连接负载。
43.主绕组上设置有第一输出接口，所述调压绕组上设置有若干个第二输出接口，所述第一输出接口和所述第二输出接口与所述电压输出端连接；其中，所述主绕组的电压不低于所述调压变压器额定输出电压的50％，所述第一输出接口和所述第二输出接口之间的电压为所述调压变压器的输出电压，所述调压绕组由n个绕组串联组成，所述调压变压器的调压级数为n级，且相邻的每一级的输出电压差不大于5％；
44.本发明的实施例中，通过原方绕组w11和w12的串联与并联连接方式的改变，实现变压器的降压和升压制式的改变。通过铁芯的电磁耦合和副方调压绕组的抽头的改变，实现变压器的调压功能。
45.原方绕组中第一绕组w11和第二绕组w12的参数设置，包括以下情形：
46.a.当连接方式使w11和w12在铁芯中产生的主磁通是相加时，变压器容量最大。w11和w12的参数可以相同，也可以不同。
47.b.当连接方式使w11和w12在铁芯中产生的主磁通是相减时，变压器容量减少，而且w11和w12的参数不允许相同，否则变压器不能传输电能。
48.c.w11和w12电感参数相同设置，即：w11和w12的绕组匝数和电感量以及绕组的绕向相同，在调压变压器额定容量不变的前提下，降压制式为w11和w12异名端串联连接且w1/w2＝1.0-2.0；升压制式为w11和w12同名端并联连接且w1/w2＝0.5-1.0。
49.d.w11和w12电感参数不相同设置，即：w11和w12在绕组匝数和电感量绕向等方面有不同，无法保证调压变压器额定容量不变。变压器制式分两种：
50.降压制式：w11和w12异名端串联连接，且w1/w2》1.0；当w11和w12异名端串联连接时，变压器容量最大。当w11和w12同名端串联连接时，变压器容量最小。
51.升压制式：w11和w12同名端并联连接，且w1/w2《1.0；当w11和w12同名端并联连接时，变压器容量最大。当w11和w12异名端并联连接时，变压器容量最小。
52.需要说明的是，本技术中w11和w12的绕组匝数、电感量、导体线径和材质取决于应
用场景和变压器的容量、降压和升压的电压等级和变压器容量调节范围，本领域技术人员可以根据实际应用场景进行设置。
53.基于上述说明，本发明中的原方绕组和副方调压绕组缠绕在构成回路的铁芯上，通过原方绕组和的连接方式的改变，实现升压和降压功能；通过铁芯的电磁耦合和副方调压绕组的第二输出接口的改变，实现调压功能。与现有调压变压器相比，本发明专利既可以用于降压调压变压器，有可以用于升压调压变压器。当原方绕组上的第一绕组和第二绕组的参数相同时，可以保证在制式转化时，变压器的额定容量不变，从而节省绕组材料成本和降低原方绕组电能损耗。当原方绕组上的第一绕组和第二绕组的参数不相同时，该调压变压器为变容量调压变压器，用于负荷季节性变化和阶段性变化的经济运行，可以减少电力用户的电费支出，减低电网的电能损耗等优点。
54.在一种可选的实施例中，副方绕组w2i由一个绕组抽出n个分接头而成，n按以下情形确定：
55.a.降压制式调压变压器：如果输入电压为u1＝u
1n-α％～u
1n
β％且输出电压为u2＝u
2n-5％～u
2n
5％，则n＝int{(α β)％/5％} 1。u
1n
和u
2n
分别为变压器输入电压和输出电压的额定值，u
1n
/u
2n
》1.0；α和β分别为输入电压低于其额定值的百分数和输入电压高于其额定值的百分数。α和β根据应用需求确定，一般选取大于5，小于50的正整数。int{}为取正整数算式。调压级数为n级，相邻每一级的电压差不大于5％。
56.b.升压制式调压变压器:如果输入电压为u1＝u
1n-α％～u
1n
β％且输出电压为u2＝u
2n-5％～u
2n
5％，则n＝int{(α β)％/5％} 1。u
1n
和u
2n
分别为变压器输入电压和输出电压的额定值，u
1n
/u
2n
《1.0；α和β分别为输入电压低于其额定值的百分数和输入电压高于其额定值的百分数。α和β根据应用需求确定，一般选取大于5，小于50的正整数。int{}为取正整数算式。调压级数为n级，相邻每一级的电压差不大于5％。
57.c.当降压制式变压器的额定变比为u
1n
/u
2n
＝2.0，升压制式变压器的额定变比为u
1n
/u
2n
＝1.0时，可以将两种制式下的调压绕组分接头选取一致，从而避免由于采用降压和升压两种不同制式，导致调压绕组的分接头数量的增加。
58.本发明实施例还提供了一种降压升压双制式调压变压器绕组连接方法，包括降压制式的w11和w12串联连接和升压制式的w11和w12并联连接。
59.所述降压制式的w11和w12串联连接分为异名端串联连接和同名端串联连接。三相变压器的每一相与单相变压器的连接方法相同，各相之间的变压器绕组连接方法与常规变压器绕组连接组别的连接方法一致。
60.异名端串联连接包括w11的异名端s1与w12的同名端s2连接，w12的异名端s3与连接端p3连接和输入端r0连接。
61.同名端串联连接包括w11的异名端s1与w12的异名端s3连接，w12的同名端s2与连接端p3和输入端r0连接。
62.所述升压制式的w11和w12并联连接分为同名端并联连接和异名端并联连接。
63.同名端并联连接包括w11的异名端s1与连接端p1、w12的异名端s3、连接端p3和输入端r0连接。w12的同名端s2与连接端p2连接、输入端r1和w11的同名端连接。
64.异名端并联连接包括w11的异名端s1与w12的同名端s2、连接端p1连接和输入端r0连接。w12的异名端s3与输入端r1和w11的同名端连接。
65.本发明专利涉及的降压制式的调压变压器原方绕组w11和w12异名端串联连接实施例原理图如图2所示，由图2可见：
66.调压变压器原方绕组w11和w12异名端串联连接，包括w11的异名端s1与w12的同名端s2连接，w12的异名端s3与连接端p3连接和输入端r0连接。该连接方式的变压器原方绕组总匝数最大，w11和w12在铁芯中产生的主磁通是相加的，因此变压器的供电容量最大，原方绕组的匝数大于副方绕组的匝数，该连接方式的变压器属于容量最大的降压调压变压器。
67.本发明专利涉及的降压制式的调压变压器原方绕组w11和w12同名端串联连接实施例原理图如图3所示，由图3可见：
68.调压变压器原方绕组w11和w12同名端串联连接，包括w11的异名端s1与w12的异名端s3连接，w12的同名端s2与连接端p3和输入端r0连接。该连接方式的变压器原方绕组总匝数最大，但原方绕组w11和w12在铁芯中产生的主磁通是相减的，使主磁通减少，因此变压器的供电容量下降，原方绕组的匝数大于副方绕组的匝数，该连接方式的变压器属于降压降容调压变压器。
69.本发明专利涉及的升压制式的调压变压器原方绕组w11和w12异名端并联连接实施例原理图如图4所示，由图4可见：
70.调压变压器原方绕组w11和w12异名端并联连接，包括w11的异名端s1与w12的同名端s2、连接端p1、连接端p3和输入端r0连接。w12的异名端s3与输入端r1和w11的同名端连接。该连接方式的变压器原方绕组w11和w12异名端并联的等效匝数相对串联而言减少，但w11和w12在铁芯中产生的主磁通是相加的，因此变压器的供电容量不会下降，原方绕组的等效匝数小于副方绕组的匝数，该连接方式的变压器属于容量较大的升压调压变压器。
71.本发明专利涉及的升压制式的调压变压器原方绕组w11和w12同名端并联连接实施例原理图如图5所示，由图5可见：
72.调压变压器原方绕组w11和w12同名端并联连接，包括w11的异名端s1与连接端p1、w12的异名端s3、连接端p3和输入端r0连接。w12的同名端s2与连接端p2连接、输入端r1和w11的同名端连接。该连接方式的变压器原方绕组w11和w12同名端并联的等效匝数相对串联而言减少，但w11和w12在铁芯中产生的主磁通是相减的，因此变压器的供电容量将下降，原方绕组的等效匝数小于副方绕组的匝数，该连接方式的变压器属于降容量升压调压变压器。
73.基于上述说明，本发明中的原方绕组和副方调压绕组缠绕在构成回路的铁芯上，通过原方绕组和的连接方式的改变，实现升压和降压功能；通过铁芯的电磁耦合和副方调压绕组的第二输出接口的改变，实现调压功能。与现有调压变压器相比，本发明专利既可以用于降压调压变压器，有可以用于升压调压变压器。当原方绕组上的第一绕组和第二绕组的参数相同时，可以保证在制式转化时，变压器的额定容量不变，从而节省绕组材料成本和降低原方绕组电能损耗。当原方绕组上的第一绕组和第二绕组的参数不相同时，该调压变压器为变容量调压变压器，用于负荷季节性变化和阶段性变化的经济运行，可以减少电力用户的电费支出，减低电网的电能损耗等优点。
74.需要说明的是，除非另外定义，本发明实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。在本发明中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，并不表
示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。措词“一”或“一个”不排除多个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”“顶”或“底”等等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
75.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
76.以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。