[發明專利]一種三相立體疊裝式變壓器鐵心及其設計方法

在審

• 申請號: 201711051854.2
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107845491A
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 仲照龍;柳生旺;席敏
• 申請（專利權）人: 正泰電氣股份有限公司
• 主分類號: H01F27/26
• 分類號: H01F27/26;H01F27/245;H01F41/02
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司31001
• 代理人: 翁若瑩,王文穎

技術領域

本發明涉及一種節能型三相立體近似橢圓型疊裝式變壓器鐵心及其設計方法，可用于電力系統中，屬于變壓器技術領域。

背景技術

目前的三相立體干式變壓器鐵心主要有圓截面卷鐵心、圓截面疊鐵心兩種，圓截面鐵心柱俯視圖如圖1所示，其中卷鐵心又分開口卷鐵心和閉口卷鐵心兩種，均需要特殊的鐵心加工設備；三相立體圓截面疊鐵心雖繼承了平面型疊鐵心制作的所有加工流程及工藝，但是由于是圓截面，又具有圓截面鐵心的一些缺點，因圓截面鐵心截面周長短，鐵軛長度長，使得變壓器的硅鋼片用量增加，在增加產品成本的同時，也使變壓器的空載損耗增大了。

發明內容

本發明所要解決的問題是：現有鐵心加工工藝復雜，成本高，使得變壓器的空載損耗大的問題。

為了解決上述問題，本發明提供了一種三相立體疊裝式變壓器鐵心，所述鐵心的三相構成等邊△ABC，該等邊△的三條邊與變壓器中心距相重合，其特征在于，所述鐵心為三相立體近似橢圓型疊裝式，等邊三角形的頂點C處近似橢圓型的形狀具體為：包括依次連接的圓弧EG、線段GF、圓弧FD、線段DI、圓弧IJ、線段JK、圓弧KR、線段RE，該近似橢圓型近似的橢圓中的長軸與短軸的交于C，短軸與邊AB上的高CC’重合；圓弧FD為以C為圓心、短軸為直徑的圓交于等邊三角形內的線段，該圓與邊AC的交點為D，與BC的交點為F；線段DI與過D點的邊AC上的高重合，高與短軸的交點為N，與長軸的交點為M，線段GF與NF的重合，NF的延長線與長軸的交點為H，線段NH、NM以長軸為對稱中心的對稱線段分別為PH、PM，ΔHNP中邊NH上的高PG、NE的交點為O，則G、E均為ΔHNP的高的垂足，圓弧EG為以O為圓心、線段OG/OE為半徑的圓與ΔHNP相交的圓??；圓弧EG、線段GF分別與圓弧IJ、線段DI以短軸為對稱中心，線段GF、圓弧FD、線段DI分別與線段RE、圓弧KR、線段JK以長軸為對稱中心；ΔABC另外三個頂點A、B、C處的近似橢圓形的形狀相同。

優選地，所述點C、D、N、F構成的四邊形中∠DCF＝60°，∠CDN＝90°，∠NFC＝90°，∠DNF＝120°。

本發明還提供了一種上述三相立體疊裝式變壓器鐵心的設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1)：以橢圓的長軸、短軸的交點于等邊ΔABC的頂點C為圓心，短軸為直徑畫一個圓，該圓交邊AC于點D，交邊BC于點F，得到ΔABC內的圓弧FD；橢圓的短軸與ΔABC的高CC’重合；

步驟2)：過D點作邊AC的垂線分別交長軸、短軸于點M、點N；

步驟3)：連接點N、F并延長，交長軸于點H；

步驟4)：作線段NM、NH關于長軸的對稱線段PM、PH

步驟5)：分別過點N、P作ΔNHP的高NE、PG，兩條高交于點O，垂足分別為點E、G；以點O為圓心、線段OG為半徑作一段圓弧連接點E、G，同時得到線段GF、圓弧EG；

步驟6)：線段GF、圓弧EG以短軸為對稱中心，分別得到線段DI、圓弧IJ；線段GF、圓弧FD、線段DI以長軸為對稱中心，分別得到線段RE、圓弧KR、線段JK；由△NFC與ΔNGP相似可得NF/NG＝NC/NP＝1/2，也就是說F點為線段NG中點，同理，可知R為線段EP的中點。

步驟7)：以橢圓的長軸、短軸的交點與等邊△的其它兩個頂點A、B為圓心，重復步驟1)～6)得到另外兩個結構相同的近似橢圓形。

本發明的設計原理如下：

(1)將設計的似橢圓型疊裝式變壓器鐵心的橢圓截面的一個長軸或者短軸正好與此高線重合。若選長軸與高線重合，則三個單獨的鐵心做好后，一方面鐵心會擠占正三角形內部空間，可能會影響到以后線圈間的絕緣距離，另一方面頂點會外凸，會增大鐵心的外形尺寸，與之前的優勢沖突，但是選擇短軸與高線重合與預期相符。

(2)根據橢圓長軸與短軸垂直的特點，可以得出橢圓放置的大致方向，為了使問題簡單，先以橢圓的長、短軸的交點C為圓心畫一個以r＝CD為半徑的圓，此圓交邊AC于D點，交邊BC于F點；過D點作邊AC的垂線交長軸、短軸分別為M點、N點；連接N、F點并延長交長軸于H點；在四邊形CDNF中，因∠DCF＝60°，∠CDN＝90°，∠NFC＝90°，所以得出∠DNF＝120°；最后作線段關于長軸HM線的對稱線段，即得到一個短對角線與邊長相等的特殊菱形MNHP。

(3)對菱形MNHP進一步分析：