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    本实用新型公开了一种电炉变压器，包括调压开关、调压线圈、高压线圈、低压线圈及串联线圈，调压线圈、高压线圈、低压线圈及串联线圈绕至于同一铁芯上，串联线圈能够基于电磁感应原理通过将其线圈上的电压升高，从而降低其线圈的电流，无需另外设置一个变压器，在其传输功率保持不变的情况下便能减小传输至调压线圈的电流，从而保证能够选用成本较低的调压开关，以降低调压开关因为调压线圈的电流过高而无法正常工作的可能性，使调压开关能够正常改变调压线圈与低压线圈之间的匝数比，也即使低压线圈输出满足电炉或电弧炉的用电需求的电压及电流。
    公开号:CN214336472U
    申请号:CN202023333226.3U
    申请日:2020-12-30
    公开日:2021-10-01
    发明作者:胡明方；李永新；刘建华
    申请人:Shanghai Electric Group Zhangjiagang Transformer Co Ltd；
    IPC主号:H01F5-04
    专利说明:
    [n0001] 本实用新型涉及电气工程技术领域，特别是涉及一种电炉变压器。
    [n0002] 为了使电炉或电弧炉能够正常工作，通常使用电炉变压器为电炉或电弧炉供电，电炉变压器中设有高压线圈11、调压电路12及低压线圈13，如图1所示，图1为现有技术中的一种电炉变压器的结构示意图，高压线圈1的输入端，即A相、B相及C相与电网连接，调压电路12中调压开关的滑动端与调压线圈连接，调压线圈与高压线圈11串联并与低压线圈13感应，低压线圈13的输出端与电炉或电弧炉的电源输入端连接，通过对调压电路中的调压开关进行调节，能够改变调压线圈与低压线圈13的匝数比，从而使低压线圈13输出相应的电压及电流。
    [n0003] 随着电炉及电弧炉行业向大规模、集中效益的方向发展，为了响应国家的节能号召，电炉或电弧炉要求电炉变压器能够输出大容量、低电压及大电流，现如今的电炉变压器中调压电路12的调压开关通常设置为三相一体的调压开关，如图1所示，但三相一体的调压开关能够正常工作的最大电流为600A，当调压电路12中流过的电流大于600A就需要在调压电路12的每一相分别设置单相的调压开关，而单相的调压开关的价格较高，也即提高了电炉变压器的成本。
    [n0004] 此外，为了使电炉变压器能够输出大容量、低电压及大电流，现有技术还在电炉变压器中另外设置一个串联变压器，该串联变压器和高压线圈11上的电压进行感应并将自身的电压升高，且与调压线圈串联，在将自身的电压升高后向调压线圈输出减小后的电流，因此，能够保证三相一体的调压开关的正常工作，但是，另外设置一个串联变压器也增加了电炉变压器的成本，且制造难度较高。
    [n0005] 本实用新型的目的是提供一种电炉变压器，无需另外设置一个变压器，在其传输功率保持不变的情况下便能减小传输至调压线圈的电流，从而保证能够选用成本较低的调压开关，以降低调压开关因为调压线圈的电流过高而无法正常工作的可能性，使调压开关能够正常改变调压线圈与低压线圈之间的匝数比，也即使低压线圈输出满足电炉或电弧炉的用电需求的电压及电流。
    [n0006] 为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种电炉变压器，包括调压开关、调压线圈、高压线圈及低压线圈，还包括串联线圈，所述调压线圈、高压线圈、低压线圈及所述串联线圈绕至于同一铁芯上，所述串联线圈的第一端与所述调压线圈的一端连接，第二端接地，所述调压线圈还与所述调压开关的滑动端连接，所述调压开关的不动端接地；
    [n0007] 所述串联线圈用于与所述高压线圈感应，以对自身的电压进行升压处理，并将升压处理后的电压对应的电流传输至所述调压线圈。
    [n0008] 优选地，所述调压开关为三相一体的调压开关。
    [n0009] 优选地，还包括：
    [n0010] 不动端与所述串联线圈的第一端连接，动端与所述调压线圈的第一端或第二端连接的分接开关，用于改变所述串联线圈与所述调压线圈之间的连接方式。
    [n0011] 优选地，所述低压线圈输出端的a相、b相及c相与电炉或电弧炉的第一电源输入端连接，x相、y相及z相与所述电炉或所述电弧炉的第二电源输入端连接。
    [n0012] 优选地，还包括：
    [n0013] 输出端与所述调压开关的控制端连接的控制模块，用于基于用户的指令调节所述调压开关的滑动端以改变所述调压开关的滑动端与所述调压线圈连接的位置，以改变所述调压线圈与所述低压线圈之间的匝数比。
    [n0014] 优选地，还包括：
    [n0015] 装有变压器油的油箱，用于对所述调压线圈、所述串联线圈、所述高压线圈、所述低压线圈、所述铁芯及所述调压开关进行降温处理；
    [n0016] 所述调压线圈、所述串联线圈、所述高压线圈、所述低压线圈、所述铁芯及所述调压开关均浸入在所述油箱的变压器油中。
    [n0017] 优选地，所述油箱设有与所述低压线圈的输出端连接，设置于所述油箱外部且均设置在所述油箱的同一面的接线端子，用于与所述电炉或所述电弧炉的电源输入端连接；
    [n0018] 所述油箱的接线端子所在的一面为隔磁板，以将所述接线端子的热量隔绝在所述油箱外。
    [n0019] 优选地，所述隔磁板为航空铝板或无磁板。
    [n0020] 优选地，所述调压线圈、所述串联线圈、所述高压线圈及所述低压线圈的导线均为屈服强度不小于预设值的导线，以使各个线圈的压紧力不小于预设压紧力。
    [n0021] 本申请提供了一种电炉变压器，包括调压开关、调压线圈、高压线圈、低压线圈及串联线圈，调压线圈、高压线圈、低压线圈及串联线圈绕至于同一铁芯上，串联线圈能够基于电磁感应原理通过将其线圈上的电压升高，从而降低其线圈的电流，无需另外设置一个变压器，在其传输功率保持不变的情况下便能减小传输至调压线圈的电流，从而保证能够选用成本较低的调压开关，以降低调压开关因为调压线圈的电流过高而无法正常工作的可能性，使调压开关能够正常改变调压线圈与低压线圈之间的匝数比，也即使低压线圈输出满足电炉或电弧炉的用电需求的电压及电流。
    [n0022] 为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
    [n0023] 图1为现有技术中的一种电炉变压器的结构示意图；
    [n0024] 图2为本实用新型提供的一种电炉变压器的结构示意图；
    [n0025] 图3为本实用新型提供的一种电炉变压器具体的结构示意图；
    [n0026] 图4为本实用新型提供的另一种电炉变压器具体的结构示意图；
    [n0027] 图5为本实用新型提供的一种电炉变压器的油箱的示意图。
    [n0028] 本实用新型的核心是提供一种电炉变压器，无需另外设置一个变压器，在其传输功率保持不变的情况下便能减小传输至调压线圈的电流，从而保证能够选用成本较低的调压开关，以降低调压开关因为调压线圈的电流过高而无法正常工作的可能性，使调压开关能够正常改变调压线圈与低压线圈之间的匝数比，也即使低压线圈输出满足电炉或电弧炉的用电需求的电压及电流。
    [n0029] 为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
    [n0030] 请参照图2，图2为本实用新型提供的一种电炉变压器的结构示意图，该电炉变压器包括：
    [n0031] 调压开关5、调压线圈3、高压线圈1及低压线圈4，还包括串联线圈2，调压线圈3、高压线圈1、低压线圈4及串联线圈2绕至于同一铁芯上，串联线圈2的第一端与调压线圈3的一端连接，第二端接地，调压线圈3还与调压开关5的滑动端连接，调压开关5的不动端接地；
    [n0032] 串联线圈2用于与高压线圈1感应，以对自身的电压进行升压处理，并将升压处理后的电压对应的电流传输至调压线圈3。
    [n0033] 申请人考虑到现有技术中的电炉变压器通常由高压线圈1、低压线圈4、调压线圈3及调压开关5构成，调压开关5一般设为三相一体的调压开关，但是三相一体的调压开关能够承受的电流较小，一般最大为600A，而如今的电炉或电弧炉需要大容量，且能够输出低电压大电流的电炉变压器，为了满足电炉或电弧炉的用电需求，现有技术中一般将三相一体的调压开关换为能承受电流更大的单相的调压开关，但是单相的调压开关成本更高。例如，现有技术中的变磁通中性点直接串联调压线圈的有载调压变压器线路、变磁通中性点直接串联粗细调压线圈的有载调压变压器线路及变磁通中性点直接正反串联调压线圈的有载调压变压器线路，由于三相一体的调压开关的限制只在中小型，即需要容量较小，电流较小的电炉、电弧炉上使用，若想应用于大容量、低电压大电流的电炉或电弧炉，需将三相一体的调压开关换为三个单相的调压开关，但是却会增加成本。
    [n0034] 现有技术中的另一种解决方式是在电炉变压器中再设置一个串联变压器，该串联变压器和高压线圈1上的电压进行感应并将自身的电压升高，且与调压线圈3串联，在将自身的电压升高后向调压线圈3输出减小后的电流，该电流为三相一体的调压开关能够承受的较小的电流，此方式虽然能够减小换为单相的调压开关时增加的成本，但是，另外加一个串联变压器也增加了成本，而且会使整个电炉变压器的体积变大，不仅如此，串联变压器和高压线圈1之间的连接关系较为复杂，串联变压器和电炉变压器需要按照双饼8字线圈串联连接，这样增加了制造难度，且对制作工艺要求很高，也即需要特殊的工艺装备，且需专业厂家设计制造，如果操作控制中有问题则会影响设备的安全运行。例如，现有技术中的带辅助变压器的有载调压变压器线路及带自耦调压变压器的有载调压变压器线路能够在大容量及低电压大电流上使用，但是，其分别带有辅变和自耦变，也即其有两台变压器(主变加辅变和主变加自耦变)这组成，其成本也增加不少。
    [n0035] 为了解决上述技术问题，本申请中设置了与调压线圈3串联的串联线圈2，且调压线圈3、高压线圈1、低压线圈4及串联线圈2绕至于同一铁芯上，无需增加一个铁芯，减小了电炉变压器的空间，请参照图3，图3为本实用新型提供的一种电炉变压器具体的结构示意图，各个线圈均为三相，高压线圈1的A相、B相及C相分别于电网连接，串联线圈2与高压线圈1感应，从而在其传输功率保持不变的情况下对自身的电压进行升压处理，相应地，串联线圈2输出的电流较小，串联线圈2与调压线圈3串联，将升压后得到的较小的电流传输至调压线圈3，从而保证在选用三相一体的调压开关时，三相一体的调压开关能够正常工作，调压线圈3与调压开关5的滑动端连接，为了保证电炉变压器的安全运行，调压线圈3的不动端需接地，如图3，通过改变调压开关5的滑动端和调压线圈3连接的位置，能够改变调压线圈3与低压线圈4之间的匝数比，从而使低压线圈4将调压线圈3上的电压升压或降压至电炉或电弧炉需要的电压，低压线圈4的a相、b相及c相与电炉或电弧炉的电源输入端连接，从而将对调压线圈3上进行升压或降压得到的电压及电流输出至电炉或电弧炉，以使电炉或电弧炉正常工作。
    [n0036] 其中，各个线圈在铁芯上的缠绕顺序可以但不限定依次为调压线圈3、串联线圈2、高压线圈1及低压线圈4，调压开关5设置在最外端，调压线圈3的每一挡都引出抽头，从而能使调压开关5的滑动端与调压线圈3相应的一挡连接，以改变调压线圈3与低压线圈4之间的匝数比，以使低压线圈4输出相应的电压及电流。
    [n0037] 此外，由于串联线圈2能够与高压线圈1上进行感应而升高自身的电压，再由调压线圈3对低压线圈3上的电压进行升压或降压，能够增加电炉变压器的容量，即电炉变压器的输出功率更高，例如可达100MVA以上的容量。
    [n0038] 此外，调压线圈3采用层式分布，高压线圈1及串联线圈2采用改善电容分布的连续式分布，低压线圈4采用双饼式分布，因此，多路并联的汇流可以满足大电流80-90kA的要求。
    [n0039] 综上，本申请中的串联线圈2能够基于电磁感应原理通过将其线圈上的电压升高，从而降低其线圈的电流，无需另外设置一个变压器，在其传输功率保持不变的情况下便能减小传输至调压线圈3的电流，从而保证能够选用成本较低的调压开关5，以降低调压开关5因为调压线圈3的电流过高而无法正常工作的可能性，使调压开关5能够正常改变调压线圈3与低压线圈4之间的匝数比，也即使低压线圈4输出满足电炉或电弧炉的用电需求的电压及电流。
    [n0040] 在上述实施例的基础上：
    [n0041] 作为一种优选的实施例，调压开关5为三相一体的调压开关。
    [n0042] 为了节约一定的成本，本申请中的调压开关5设为三相一体的调压开关，不仅能够实现对调压线圈3及低压线圈4之间的匝数比的调节，还减小了成本。
    [n0043] 此外，本申请中的调压开关5还可以设为单相的调压开关，从而进一步增大电炉变压器的容量，本申请对此不作限定。
    [n0044] 作为一种优选的实施例，还包括：
    [n0045] 不动端与串联线圈2的第一端连接，动端与调压线圈3的第一端或第二端连接的分接开关，用于改变串联线圈2与调压线圈3之间的连接方式。
    [n0046] 申请人考虑到现有技术中不同的电炉或电弧炉需要不同的电压，为了满足电炉或电弧炉的用电需求，电炉变压器需要频繁的切换输出的电压，为了解决上述技术问题，本申请中的串联线圈2与调压线圈3之间连接了分接开关，从而能够改变串联线圈2与调压线圈3之间的连接关系，从而实现电压的转换。
    [n0047] 此外，通过切换串联线圈2与调压线圈3之间的连接方式，调压线圈3上的电压可以改变，还能够增加电弧变压器的调压范围，进一步满足电炉或电弧炉的用电需求。
    [n0048] 例如，请参照图3，图3中的调压线圈3为13挡的线圈，通过切换串联线圈2与调压线圈3之间的连接方式，能够使调压线圈3的调压范围增加至13*2+1挡，也即27挡，进一步扩大了电炉变压器的调压范围。
    [n0049] 作为一种优选的实施例，低压线圈4输出端的a相、b相及c相与电炉或电弧炉的第一电源输入端连接，x相、y相及z相与电炉或电弧炉的第二电源输入端连接。
    [n0050] 请参照图4，图4为本实用新型提供的另一种电炉变压器具体的结构示意图。申请人考虑到不同的电炉或电弧炉的接线方式不同，有些电炉或电弧炉只需连接低压线圈4的a相、b相及c相，而有些电炉或电弧炉需要连接低压侧引线外部封角的电炉变压器，低压侧引线外部封角的电炉变压器中的低压线圈4不仅a相、b相及c相与电炉或电弧炉连接，其x相、y相及z相也需与电炉或电弧炉连接，以保证电炉或电弧炉的正常工作。
    [n0051] 需要说明的是，本申请中低压线圈4的a相、b相及c相为电炉变压器的内接三角接，低压线圈4的x相、y相及z相为电炉变压器的外接三角接。
    [n0052] 作为一种优选的实施例，还包括：
    [n0053] 输出端与调压开关5的控制端连接的控制模块，用于基于用户的指令调节调压开关5的滑动端以改变调压开关5的滑动端与调压线圈3连接的位置，以改变调压线圈3与低压线圈4之间的匝数比。
    [n0054] 为了便于用户对调压开关5的滑动端与调压线圈3连接的位置进行改变，本申请中还设置了控制模块，用户可以通过控制模块改变调压开关5的滑动端与调压线圈3连接的位置，从而改变调压线圈3与低压线圈4之间的匝数比，以使低压线圈4输出相应的电压和电流。
    [n0055] 此外，本申请中的控制模块可以但不限定为单次挡位控制模块，例如，用户可以基于自身的需求和调压开关5的滑动端与调压线圈3连接的当前位置，对控制模块进行操作，每对控制模块操作一次，调压开关5的滑动端从与调压线圈3连接的位置切换为连接至调压线圈3的上一挡或下一挡。用户也可以直接对控制模块进行操作，从而使调压开关5一次性切换至用户想要的调压线圈3的挡位。本申请对此不作限定。
    [n0056] 作为一种优选的实施例，还包括：
    [n0057] 装有变压器油的油箱，用于对调压线圈3、串联线圈2、高压线圈1、低压线圈4、铁芯及调压开关5进行降温处理；
    [n0058] 调压线圈3、串联线圈2、高压线圈1、低压线圈4、铁芯及调压开关5均浸入在油箱的变压器油中。
    [n0059] 申请人考虑到调压线圈3、串联线圈2、高压线圈1、低压线圈4、铁芯及调压开关5在工作时，其温度会升高，从而影响各个线圈的正常工作，为了解决上述问题，本申请中的电炉变压器设置了油箱，油箱中装有变压器油，将调压线圈3、串联线圈2、高压线圈1、低压线圈4、铁芯及调压开关5均浸入变压器油中，能够对各个线圈、铁芯及调压开关5进行降温处理，从而保证电炉变压器能够正常工作，提高各线圈、铁芯及调压开关5的寿命。
    [n0060] 作为一种优选的实施例，油箱设有与低压线圈4的输出端连接，设置于油箱外部且均设置在油箱的同一面的接线端子，用于与电炉或电弧炉的电源输入端连接；
    [n0061] 油箱的接线端子所在的一面为隔磁板，以将接线端子的热量隔绝在油箱外。
    [n0062] 请参照图5，图5为本实用新型提供的一种电炉变压器的油箱的示意图，图中的A、B及C为高压线圈1与电网连接的端口，a、b及c为低压线圈4与电炉或电弧炉连接的接线端口。
    [n0063] 申请人考虑到电炉变压器在为电炉或电弧炉供电时，电炉变压器会输出低电压大电流，为了保证低压线圈4与电炉或电弧炉的正常连接，油箱的外部设有接线端子，便于低压线圈4与电炉或电弧炉的连接，但是，电炉变压器输出低电压大电流时，电炉变压器会产生漏磁，低压线圈4与电炉或电弧炉的连接处温度较高，导致油箱及其结构件容易发热，影响电炉变压器的安全运行，为此，本申请将油箱设有的接线端子的一侧设为隔磁板，从而将热量屏蔽在油箱外部，保证各线圈的正常工作。减小了局部过热的影响。
    [n0064] 作为一种优选的实施例，隔磁板为航空铝板或无磁板。
    [n0065] 本申请中的隔磁板设为航空铝板或无磁板(20Mn23Al)，航空铝板或无磁板均能实现对温度的隔离。
    [n0066] 此外，航空铝板还具有硬度高的特点，无磁板还具有易加工的特点。
    [n0067] 当然，本申请对选用哪种材料作为隔磁板不作限定，能实现对温度的隔离即可。
    [n0068] 作为一种优选的实施例，调压线圈3、串联线圈2、高压线圈1及低压线圈4的导线均为屈服强度不小于预设值的导线，以使各个线圈的压紧力不小于预设压紧力。
    [n0069] 电炉变压器在输出低电压大电流时，低压线圈4与电炉或电弧炉之间的电级连接处产生电弧发热(俗称打火)，其负荷属于冲击负荷，为了增强电炉变压器的抗短路能力，减小冲击负荷对电炉变压器正常工作的影响，本申请中各个线圈的导线的屈服强度均不小于预设值，例如220N/mm^2，以使各个线圈的压紧力不小于预设压紧力，即减小线圈中各匝之间的距离。
    [n0070] 此外，还可以在电炉变压器中的各个线圈两端增加硬纸筒、特硬T4垫块或内外撑条，从而进一步使各个线圈的压紧力不小于预设压紧力，例如，将线圈的压紧力控制在7MPa，以增加线圈的抗短路能力。
    [n0071] 还需要说明的是，在本说明书中，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，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
    [n0072] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
    权利要求:
    Claims (9)
    [0001] 1.一种电炉变压器，包括调压开关、调压线圈、高压线圈及低压线圈，其特征在于，还包括串联线圈，所述调压线圈、高压线圈、低压线圈及所述串联线圈绕至于同一铁芯上，所述串联线圈的第一端与所述调压线圈的一端连接，第二端接地，所述调压线圈还与所述调压开关的滑动端连接，所述调压开关的不动端接地；
    所述串联线圈用于与所述高压线圈感应，以对自身的电压进行升压处理，并将升压处理后的电压对应的电流传输至所述调压线圈。
    [0002] 2.如权利要求1所述的电炉变压器，其特征在于，所述调压开关为三相一体的调压开关。
    [0003] 3.如权利要求1所述的电炉变压器，其特征在于，还包括：
    不动端与所述串联线圈的第一端连接，动端与所述调压线圈的第一端或第二端连接的分接开关，用于改变所述串联线圈与所述调压线圈之间的连接方式。
    [0004] 4.如权利要求1所述的电炉变压器，其特征在于，所述低压线圈输出端的a相、b相及c相与电炉或电弧炉的第一电源输入端连接，x相、y相及z相与所述电炉或所述电弧炉的第二电源输入端连接。
    [0005] 5.如权利要求1所述的电炉变压器，其特征在于，还包括：
    输出端与所述调压开关的控制端连接的控制模块，用于基于用户的指令调节所述调压开关的滑动端以改变所述调压开关的滑动端与所述调压线圈连接的位置，以改变所述调压线圈与所述低压线圈之间的匝数比。
    [0006] 6.如权利要求1所述的电炉变压器，其特征在于，还包括：
    装有变压器油的油箱，用于对所述调压线圈、所述串联线圈、所述高压线圈、所述低压线圈、所述铁芯及所述调压开关进行降温处理；
    所述调压线圈、所述串联线圈、所述高压线圈、所述低压线圈、所述铁芯及所述调压开关均浸入在所述油箱的变压器油中。
    [0007] 7.如权利要求6所述的电炉变压器，其特征在于，所述油箱设有与所述低压线圈的输出端连接，设置于所述油箱外部且均设置在所述油箱的同一面的接线端子，用于与电炉或电弧炉的电源输入端连接；
    所述油箱的接线端子所在的一面为隔磁板，以将所述接线端子的热量隔绝在所述油箱外。
    [0008] 8.如权利要求7所述的电炉变压器，其特征在于，所述隔磁板为航空铝板或无磁板。
    [0009] 9.如权利要求1至8任一项所述的电炉变压器，其特征在于，所述调压线圈、所述串联线圈、所述高压线圈及所述低压线圈的导线均为屈服强度不小于预设值的导线，以使各个线圈的压紧力不小于预设压紧力。
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2021-10-01| GR01| Patent grant|
    2021-10-01| GR01| Patent grant|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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