[發明專利]一種大容量干式高頻高壓變壓器

在審

• 申請號: 201610285249.0
• 申請日: 2016-05-04
• 公開（公告）號: CN107204233A
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: 張良波;陳瀅
• 申請（專利權）人: 福建新大陸環保科技有限公司
• 主分類號: H01F27/24
• 分類號: H01F27/24;H01F27/30;H01F27/28;H01F27/08;H01F27/32;H01F19/04
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技術領域

本發明屬于干式變壓器領域，歸類于高壓電氣設備，具體是涉及一種大容量干式高頻高壓變壓器。

背景技術

現有常規變壓器或多或少地存在以下技術缺點，造成現有的高頻高壓變壓器存在傳遞容量小（10kVA以下）、升壓電壓低（1000V以下）、效率低（90%以下）、無法長期運行和可靠性不高的技術不足。

1.常規變壓器的繞制方式較為統一，基本上都是先繞制低壓線圈，然后高壓線圈繞制在低壓線圈外面。此種設計方法在中低頻領域并無不妥。但在大容量高頻變壓器領域，這種方法會帶來多層線圈損耗發熱急劇增大的現象導致變壓器燒壞，這種現象主要是由于高頻磁場下導體的鄰近效應產生。

2.由于變壓器在裝配時，線圈處于立式狀態，在強烈的運輸過程中， 線圈端部的空虛有可能造成導線位移，進一步造成線圈跨層的故障。

3.由于線圈中多根導線并繞在同一層，立式結構的線圈在重力作用下，多根導線會發生下墜現象，嚴重時可能會損壞線圈。

4.常規變壓器的風道采用的是“□”字形撐條作為氣道支撐，與發熱器件形成面與面的接觸，散熱面積更小，散熱效果差。

5.常規高頻變壓器，一般是線圈直接繞制在磁芯中柱上，磁芯和線圈之間僅靠絕緣紙隔離，在高頻大功率領域，這種方法無法保證足夠的絕緣強度和結構強度，且會導致擊穿造成線圈對磁芯放電造成故障。

6.一般常規變壓器中的線圈依靠與磁芯進行固定，線圈直接固定在磁芯上。由于磁芯為鐵氧體材質，屬于易碎元器件，若直接將線圈固定在磁芯上，可能會造成磁芯的破損和裂縫。

7.而常規利茲線基本上達不到根與根之間的徹底絕緣，且絞合方式粗糙，絞合半徑不一致導致電阻值偏差過大、沒有進行特殊的外包亞胺薄膜，無法保證高頻高壓下匝間的絕緣性能，擊穿現象時有發生。

8.在常規變壓器中，絕緣層采用單一聚酯薄膜或電纜作為絕緣層紙。但在高頻高壓變壓器中，由于高頻尖峰電壓和強烈的寄生電容的存在，或造成層間產生極高的寄生電壓差，此寄生電壓峰值可能高于正常電壓的10倍以上，能輕易造成變壓器的擊穿故障。為此層間絕緣的絕緣強度和抗介電性能必須大幅提高。

9.常規變壓器中的層絕緣整層整體包繞，這樣在常規變壓器中并無不妥；但在高頻變壓器中，這種設計會導致線圈幅向厚度增加，線圈之間的磁場鉸鏈程度降低，造成阻抗升高、輸出性能降低無功功率增加也降低了變壓器的輸出效率。

綜上所述，由于常規變壓器或多或少地存在以上技術缺點，造成現有的高頻高壓變壓器存在傳遞容量小、升壓電壓低、效率低、無法長期運行和可靠性不高的技術不足。隨著中高頻領域的發展和對高頻高壓電源的需求，大容量高頻高壓變壓器成為急需突破的技術，這種變壓器的結構形式為干式，要能具備如下特點：能大容量輸出（100kVA以上）、高電壓輸出（10000V以上）、輸出效率高（98%以上）、工作頻率高（2k～100kHz）能大容量長期不間斷運行、體積小重量輕（體積重量降低50%以上）、低損耗發熱（發熱量為容量的1%以下）的特點，因此，需要有一種大容量干式高頻高壓變壓器，其能夠克服以上技術不足，使高頻高壓電源也能實現大容量高壓輸出、高效率輸出、能長期不間斷運行、體積小重量輕、低損耗發熱的優異性能，來滿足現代變壓的需求，使高頻高壓電源的使用能更加廣泛和可靠。

發明內容

本發明的目的是提供一種大容量干式高頻高壓變壓器，用于解決目前高頻高壓領域存在的傳遞容量小、升壓電壓低、效率低、無法長期運行和可靠性不高的性能缺陷，從而使高頻高壓電源的使用能更加廣泛和可靠；使高頻高壓電源也能實現大容量高壓輸出、高效率輸出、能長期不間斷運行、體積小重量輕、低損耗發熱的優異性能。

實現本發明目的的技術方案是：一種大容量干式高頻高壓變壓器，包含：EE型磁芯、方形骨架、方形線圈和固定支撐裝置，還包含線圈的引出銅排或銅線，其特征在于：所述EE型磁芯為兩個E型磁芯呈開口相對并上下對齊安裝而成，所述方形骨架套裝在EE型磁芯的中柱上，所述方形線圈為立式結構，由低壓線圈和高壓線圈組合繞制在方形骨架上，所述方形線圈中設置軸向散熱氣道；所述高壓線圈和低壓線圈在方形骨架上為相互交錯繞制；相鄰的高壓線圈和低壓線圈之間具有第一絕緣層；

所述高壓線圈由大股利茲線繞制而成，所述大股利茲線外面整根連續包繞多層第二絕緣層，所述大股利茲線由若干股小股利茲線絞合而成，所述小股利茲線由若干根高導電率的銅線絞合而成，每根銅線的外部包覆第三絕緣層；

所述低壓線圈由高導電的銅箔連續繞制而成，相鄰層的銅箔之間由第四絕緣層隔離；