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CN108597801A - 一种可减小涡流损耗的浇注箔式线圈及其制造方法 - Google Patents

一种可减小涡流损耗的浇注箔式线圈及其制造方法 Download PDF

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CN108597801A CN201810361453.5A CN201810361453A CN108597801A CN 108597801 A CN108597801 A CN 108597801A CN 201810361453 A CN201810361453 A CN 201810361453A CN 108597801 A CN108597801 A CN 108597801A
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魏胜璋
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JIANGXI GANDIAN ELECTRIC Co.,Ltd.
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Abstract

本发明公开了一种可减小涡流损耗的浇注箔式线圈及其制造方法，其特征在于，浇注箔式线圈包括铜/铝箔组件，两件引出铜排，层间绝缘，内、外表面放置预浸环氧树脂的玻璃丝网格板，浇注环氧树脂混合料及散热气道；所述的铜/铝箔组件由两张以上铜/铝箔迭绕并联或两段以上分段铜/铝箔并联而成。分段形式并绕方式包括两段单张并绕式，两段两张迭放并绕式，三段两张迭放并绕式，三段三张迭放并绕式。当釆用两段单张并绕，涡流损耗占电阻损耗的百分数可比整张绕制降低一半。当釆用两段两张迭放并绕，涡流损耗占电阻损耗的百分数可比整张绕制降低至四分之一。大大地降低变压器产品的附加损耗，降低总负载损耗，绕组温升也随之降低，延长产品使用寿命。

Description

一种可减小涡流损耗的浇注箔式线圈及其制造方法
技术领域
本发明涉及变压器的制造，具体涉及一种可减小涡流损耗的浇注箔式线圈及其制造方法。
背景技术
按照电磁感应定律，交变磁场中的导体内部(包括铁磁物质)，磁力线与导体的相对切割，将在垂直于磁力线方向的截面上感应出感应电动势，并形成闭合的环行电流，其路径往往有如水中的漩涡，因此称为涡流。运行中的变压器绕组电磁线处在交变磁场中，在绕组中就存在有涡流。
因为有涡流的存在，导体内部流过的电流，除了正常工作电流及其产生的电阻损耗外，涡流也同样使导体发热产生能量损耗，叫做涡流损耗。
涡流损耗的大小与磁场的变化方式 、导体的几何形状、导体的磁导率和电导率等因素有关。
变压器的低压绕组，特别是环氧浇注的变压器低压绕组，通常是用整张铜（铝）箔绕制而成箔式线圈，铜（铝）箔的高度与绕组电抗高度相同，涡流损耗较大。当釆用铝箔绕制绕组时，在相同高度和相同电阻损耗的技术条件下，铝箔的截面积要比铜箔的截面积增大到1.6倍左右，这就意味着铝箔的厚度要增大到1.6倍左右，涡流损耗尤为突出。
箔式线圈涡流损耗占电阻损耗的百分数与箔材厚度的1.2次方成正比例关系，与垂直于磁力线方向的截面成正比例关系，与箔材高度成正比例关系。在变压器的低压箔式绕组中，涡流损耗占电阻损耗的百分数对于中小型配电变压器，通常在百分之几到百分之十几之间，对于较大型配电变压器，涡流损耗占比例迅速增加，最大可达电阻损耗的百分之五十。这就造成整个变压器产品的附加损耗增大，致使总负载损耗增大，绕组的温升也随之增大，线圈加快绝缘老化，甚至烧坏低压绕组。
要使产品总负载损耗达到技术性能规定的数值要求，就存在一定的难度，或者不得不增加箔材截面积，增大整个产品体积，无形中增加了产品的制造成本。
因此，必须把涡流损耗控制减小到最小程度。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的问题，通过一种基于两段单张并绕的绕制方案，扩展为新式两张以上铜/铝箔迭绕并联或两段以上分段铜/铝箔并联而成的一种可减小涡流损耗的浇注箔式线圈及其制造方法。
本发明技术方案之一：
一种可减小涡流损耗的浇注箔式线圈，浇注箔式线圈包括铜/铝箔组件，两件引出铜排，层间绝缘，内、外表面放置预浸环氧树脂的玻璃丝网格板，浇注环氧树脂混合料及散热气道；所述的铜/铝箔组件由两张以上铜/铝箔迭绕并联或两段以上分段铜/铝箔并联而成。
进一步，所述铜/铝箔组件由两张或三张铜/铝箔迭绕并联而成，迭绕并联结构为：由两张或三张薄的铜/铝箔构成一张类似于厚的铜/铝箔结构，将两张或三张分开的铜/铝箔迭在一起，相邻的两张薄的铜/铝箔之间放置一层薄隔离层，防止相邻的两张薄的铜/铝箔之间再接触，但各薄的铜/铝箔之间的起头和尾头是分别连在一起焊接。
迭绕并联的方式如：由两张以上薄的铜/铝箔构成一张类似于厚的铜/铝箔结构，将两张以上分开的铜/铝箔迭在一起，相邻的两张薄的铜/铝箔之间放置一层薄隔离层，防止相邻的两张薄的铜/铝箔之间再接触，但各薄的铜/铝箔之间的起头和尾头是分别连在一起焊接，其结构就是迭绕并联结构，包括两张迭绕并联、三支路并联或多支路并联。
进一步，所述铜/铝箔组件由分段铜/铝箔并联并绕而成，并绕结构为将迭绕并联后似于厚的铜/铝箔再分成两段以上，两段以上并列同时卷绕，且两段以上的起头通过一引出铜排连接在一起，两段以上的尾头通过另一引出铜排连接在一起。
进一步，所述铜/铝箔组件的分段形式并绕方式包括两段单张并绕式，两段两张迭放并绕式，三段两张迭放并绕式，三段三张迭放并绕式。
进一步，当为两段单张并绕式时，由两张铜/铝箔并绕组成，其厚度相同，宽度是箔式线圈电抗高度的一半減去5～10mm，上、下位置并列排列。
进一步，当为两段两张迭放并绕式时，由四张薄的铜/铝箔绕成，每两张薄的铜/铝箔对应迭在一起，两对对应迭在一起的两张薄的铜/铝箔之间放置一层薄隔离层，形成并列排列，构成两并两迭结构，其每张铜/铝箔的厚度是总需要厚度的一半，每张铜/铝箔的宽度是箔式线圈电抗高度的一半減去5～10mm。
进一步，当为三段两张迭放并绕式时，它是由六张薄的铜/铝箔绕成，每两张薄的铜/铝箔对应迭在一起，三对对应迭在一起的两张薄的铜/铝箔之间放置一层薄隔离层，形成并列排列，构成三并两迭结构，其每张铜/铝箔的厚度是总需要厚度的一半，每张铜/铝箔的宽度是箔式线圈电抗高度的三分之一減去2x5～10mm。
进一步，当为三段三张迭放并绕式时，它是由九张薄的铜/铝箔中的每三张薄的铜/铝箔对应迭在一起，对应迭在一起的三张薄的铜/铝箔之间的每个层间放置一层薄隔离层，形成并列排列，构成三并三迭结构，其每张铜/铝箔的厚度是总需要厚度的三分之一，每张铜/铝箔的宽度是箔式线圈电抗高度的三分之一減去2x5～10mm。
进一步，当铜/铝箔组件厚度和宽度超过一定数值时，分解成若干段和/或若干层更薄的铜/铝箔子组件组成并绕和/或迭绕。
本发明技术方案之二：
一种可减小涡流损耗的浇注箔式线圈的制造方法如下：
（１）迭绕并联：将两张以上分开的铜/铝箔迭在一起，相邻的两张薄的铜/铝箔之间放置一层薄隔离层，防止相邻的两张薄的铜/铝箔之间再接触，但各薄的铜/铝箔之间的起头和尾头是分别连在一起焊接，由两张以上薄的铜/铝箔构成一张类似于厚的铜/铝箔结构，包括两张迭绕并联、三支路并联或多支路并联；
（２）并联并绕：将迭绕并联后似于厚的铜/铝箔再分成两段以上，两段以上并列同时卷绕，且两段以上的起头通过一引出铜排连接在一起，两段以上的尾头通过另一引出铜排连接在一起；
（３）保护好隔离层不损伤，竖立箔式线圈，安装外模，进行环氧树脂浇注，固化后，抜去气道模撑条，经整理便制成。
进一步，分段铜/铝箔组件为两段两张迭放并绕式时，先把四张薄的铜/铝箔一半起头排列焊接在一个引出铜排上，四张薄的铜/铝箔的一半分别焊接在引出铜排的两侧，并固定在绕线模上，在两张迭放之间的层间放置一层薄隔离层，同时进行卷绕；
当绕到总匝数的一半时放置气道模撑条，直至绕完总匝数，剪断层间的薄隔离层，把四张薄的铜/铝箔另一半的尾端焊接在另一引出铜排上，并保护好隔离层不损伤，竖立箔式线圈，安装外模，进行环氧树脂浇注，固化后，抜去气道模撑条，经整理便制成。
本发明当釆用两段单张并绕的方案绕制，涡流损耗占电阻损耗的百分数可比整张绕制降低一半。当釆用两段两张迭放并绕的方案绕制，涡流损耗占电阻损耗的百分数可比整张绕制降低至四分之一。大大地降低变压器产品的附加损耗，降低总负载损耗，绕组的温升也随之降低，延长产品使用寿命。
附图说明
图1 是本发明一种可减小涡流损耗的浇注箔式线圈剖面图。
图2 是本发明一种可减小涡流损耗的浇注箔式线圈俯视图。
图3 是本发明一种可减小涡流损耗的浇注箔式线圈两张迭放并绕式时的位置排列图。
图4是本发明一种可减小涡流损耗的浇注箔式线圈两段单张并绕式时的位置排列图。
图5是本发明一种可减小涡流损耗的浇注箔式线圈两段两张迭放并绕式时的位置排列图。
图6是本发明一种可减小涡流损耗的浇注箔式线圈三段两张迭放并绕式时的位置排列图。
图7是本发明一种可减小涡流损耗的浇注箔式线圈三段三张迭放并绕式时的位置排列图。
图8是本发明一种可减小涡流损耗的浇注箔式线圈及其制造方法进行卷绕示意图。
图中：铜（铝）箔组件1，引出铜排2-1、2-2，层间绝缘3，玻璃丝网格板4，环氧树脂混合料5，散热气道6，隔离层7，铜（铝）箔11和12，铜（铝）箔21、22、23、24，铜（铝）箔31、32、33、34、35、36，铜（铝）箔41、42、43、44、45、46、47、48、49。
具体实施方式
本发明通过下面的实施例可以对本发明作进一步的描述，然而，本发明的范围并不限于下述实施例。
实施例1：
一种可减小涡流损耗的浇注箔式线圈，铜（铝）箔组件1由两张或三张铜（铝）箔迭绕并联或分段铜（铝）箔并联而成，并由引出铜排2-1、2-2，层间绝缘3，内、外表面放置预浸环氧树脂的玻璃丝网格板4，浇注环氧树脂混合料5，形成散热气道6组成。
所述铜（铝）箔组件1由两张或三张铜（铝）箔迭绕并联而成，应在两张或三张铜（铝）箔之间放置一层薄隔离层7，见图3、图5、图6、图7。
迭绕并联的方式：两张或三张铜/铝箔迭绕并联而成：由两张或三张薄的铜/铝箔构成一张厚的铜/铝箔。如：把1毫米厚（如图３左边厚+右边厚）设计成0.5亳米两张（如下图左右两边），或分成0.33亳米三张，将分开的铜/铝箔又迭在一起，之间放置一层薄隔离层，防止分开后再接触，但被分开的起头是连在一起焊接的，分开的尾头也是连在一起焊接的，这就形成：（1）分成两张的就是两支路并联（如下图左边与右边两张形成并联）；（2）分成三张的就是三支路并联。
所述铜（铝）箔组件1由分段铜（铝）箔并联而成，是指两段以上并绕，且两段以上的起头通过引出铜排2-1连接在一起，两段以上的尾头通过引出铜排2-2连接在一起。
在上述基础上，又把整张铜/铝箔再分成上、下两段，这两段并列同时绕别，就叫并绕。也叫两段并联。
所述铜（铝）箔组件1由分段铜（铝）箔并联而成，有几种分段形式并绕，例如两段单张并绕式，两段两张迭放并绕式，三段两张迭放并绕式，三段三张迭放并绕式等。
所述铜（铝）箔组件1由分段铜（铝）箔并联而成，当为两段单张并绕式时，它是由2张铜（铝）箔11和12并绕组成，其厚度相同，宽度是箔式线圈电抗高度的一半減去5～10mm，上、下位置并列排列，见图4。
所述铜（铝）箔组件1由分段铜（铝）箔并联而成，当为两段两张迭放并绕式时，它是由4张更薄的铜（铝）箔21、22、23、24绕成，铜（铝）箔21与22迭在一起，铜（铝）箔23与24迭在一起，并在铜（铝）箔21与22 之间、铜（铝）箔23与24之间放置一层薄隔离层7，再并列排列，构成两并两迭结构，其每张铜（铝）箔的厚度是总需要厚度的一半，每张铜（铝）箔的宽度是箔式线圈电抗高度的一半減去5～10mm，见图5。
所述铜（铝）箔组件1由分段铜（铝）箔并联而成，当为三段两张迭放并绕式时，它是由6张更薄的铜（铝）箔31、32、33、34、35、36绕成，铜（铝）箔31与32迭在一起，铜（铝）箔33与34迭在一起，铜（铝）箔35与36迭在一起，并在铜（铝）箔31与22 之间、铜（铝）箔33与34之间、铜（铝）箔35与36之间放置一层薄隔离层7，再并列排列，构成三并两迭结构，其每张铜（铝）箔的厚度是总需要厚度的一半，每张铜（铝）箔的宽度是箔式线圈电抗高度的三分之一減去2x5～10mm，见图6。
所述铜（铝）箔组件1由分段铜（铝）箔并联而成，当为三段三张迭放并绕式时，它是由9张更薄的铜（铝）箔41、42、43、44、45、46、47、48、49绕成，铜（铝）箔41、42与43迭在一起，铜（铝）箔44、45与46迭在一起，铜（铝）箔47、48与49迭在一起，并在铜（铝）箔41与42和42与43 之间、铜（铝）箔44与45和45与46之间、铜（铝）箔47与48和48与49之间放置一层薄隔离层7，再并列排列，构成三并三迭结构，其每张铜（铝）箔的厚度是总需要厚度的三分之一，每张铜（铝）箔的宽度是箔式线圈电抗高度的三分之一減去2x5～10mm，见图7。
依此类推，当铜（铝）箔厚度和宽度超过一定数值时，可以分解成若干段和若干层更薄的铜（铝）箔组成并绕和迭绕。
一种可减小涡流损耗的浇注箔式线圈的制造方法，現以四张更薄的铜/铝箔分成两段两迭并绕为例，表述两并两迭结构的制造方法，先把4张更薄的铜（铝）箔21、22、23、24（见图5）排列焊接在引出铜排2-1（见图1）上，4张可分别焊接在引出铜排2-1的两侧，并固定在绕线模上（见图8），在21与22 之间、23与24之间放置一层薄隔离层7，进行卷绕。
当绕到总匝数的一半时放置气道模撑条，直至绕完总匝数，剪断层间的薄隔离层7，把4张更薄的铜（铝）箔21、22、23、24的尾端焊接在引出铜排2-2（见图1）上，并保护好隔离层不损伤，竖立箔式线圈，安装外模，进行环氧树脂浇注，固化后，抜去气道模撑条，经整理便制成可减小涡流损耗的浇注箔式线圈。
实施例2：
一台10-0.4KV2500KVA的干式配电变压器，低压绕组设2个气道，用整张2.1×800mm铜箔绕制，涡流损耗占电阻损耗14.73%；用1.05×800mm两张铜箔迭绕制，涡流损耗占电阻损耗6.4%；用2.1×395mm两张铜箔并列绕制，涡流损耗占电阻损耗7.2%；用1.05×395 mm四张铜箔两并两迭绕制，涡流损耗占电阻损耗3.2%。由此可见，涡流损耗占电阻损耗的百分数，随着铜箔厚度的减小、分段数的增加而使宽度减小，涡流损耗明显减小。
实施例3：
一台10-0.4KV2500KVA的干式配电变压器，低压绕组设1个气道，用整张4×1140mm铝箔绕制，涡流损耗占电阻损耗50.5%；用2×1140mm两张铝箔迭绕制，涡流损耗占电阻损耗22%；用4×565mm两张铝箔并列绕制，涡流损耗占电阻损耗25%；用2×565 mm四张铝箔两并两迭绕制，涡流损耗占电阻损耗10.9%。由此可见，采用铝箔绕制，虽然涡流损耗占电阻损耗的百分数，随着铝箔厚度的减小、分段数的增加而明显减小。但铝箔绕制要比铜箔的涡流损耗大得多。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，它同样可应用在油浸式变压器或其它变压器上，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可减小涡流损耗的浇注箔式线圈，其特征在于，浇注箔式线圈包括铜/铝箔组件，两件引出铜排，层间绝缘，内、外表面放置预浸环氧树脂的玻璃丝网格板，浇注环氧树脂混合料及散热气道；所述的铜/铝箔组件由两张以上铜/铝箔迭绕并联或两段以上分段铜/铝箔并联而成。
2.根据权利要求1所述的一种可减小涡流损耗的浇注箔式线圈，其特征在于，所述铜/铝箔组件由两张或三张铜/铝箔迭绕并联而成，迭绕并联结构为：由两张或三张薄的铜/铝箔构成一张类似于厚的铜/铝箔结构，将两张或三张分开的铜/铝箔迭在一起，相邻的两张薄的铜/铝箔之间放置一层薄隔离层，防止相邻的两张薄的铜/铝箔之间再接触，但各薄的铜/铝箔之间的起头和尾头是分别连在一起焊接。
3.根据权利要求２所述的一种可减小涡流损耗的浇注箔式线圈，其特征在于，所述铜/铝箔组件由分段铜/铝箔并联并绕而成，并绕结构为将迭绕并联后似于厚的铜/铝箔再分成两段以上，两段以上并列同时卷绕，且两段以上的起头通过一引出铜排连接在一起，两段以上的尾头通过另一引出铜排连接在一起。
4.根据权利要求3所述的一种可减小涡流损耗的浇注箔式线圈，其特征在于，所述铜/铝箔组件的分段形式并绕方式包括两段单张并绕式，两段两张迭放并绕式，三段两张迭放并绕式，三段三张迭放并绕式。
5.根据权利要求4所述的一种可减小涡流损耗的浇注箔式线圈，其特征在于，当为两段单张并绕式时，由两张铜/铝箔并绕组成，其厚度相同，宽度是箔式线圈电抗高度的一半減去5～10mm，上、下位置并列排列。
6.根据权利要求4所述的一种可减小涡流损耗的浇注箔式线圈，其特征在于，当为两段两张迭放并绕式时，由四张薄的铜/铝箔绕成，每两张薄的铜/铝箔对应迭在一起，两对对应迭在一起的两张薄的铜/铝箔之间放置一层薄隔离层，形成并列排列，构成两并两迭结构，其每张铜/铝箔的厚度是总需要厚度的一半，每张铜/铝箔的宽度是箔式线圈电抗高度的一半減去5～10mm。
7.根据权利要求4所述的一种可减小涡流损耗的浇注箔式线圈，其特征在于，当为三段两张迭放并绕式时，它是由六张薄的铜/铝箔绕成，每两张薄的铜/铝箔对应迭在一起，三对对应迭在一起的两张薄的铜/铝箔之间放置一层薄隔离层，形成并列排列，构成三并两迭结构，其每张铜/铝箔的厚度是总需要厚度的一半，每张铜/铝箔的宽度是箔式线圈电抗高度的三分之一減去2x5～10mm。
8.根据权利要求4所述的一种可减小涡流损耗的浇注箔式线圈，其特征在于，当为三段三张迭放并绕式时，是由九张薄的铜/铝箔中的每三张薄的铜/铝箔对应迭在一起，对应迭在一起的三张薄的铜/铝箔之间的每个层间放置一层薄隔离层，形成并列排列，构成三并三迭结构，其每张铜/铝箔的厚度是总需要厚度的三分之一，每张铜/铝箔的宽度是箔式线圈电抗高度的三分之一減去2x5～10mm。
9.根据权利要求1所述的一种可减小涡流损耗的浇注箔式线圈，其特征在于，当铜/铝箔组件厚度和宽度超过一定数值时，分解成若干段和/或若干层更薄的铜/铝箔子组件组成并绕和/或迭绕。
10.一种可减小涡流损耗的浇注箔式线圈的制造方法，其特征在于，
（1）迭绕并联：将两张以上分开的铜/铝箔迭在一起，相邻的两张薄的铜/铝箔之间放置一层薄隔离层，防止相邻的两张薄的铜/铝箔之间再接触，但各薄的铜/铝箔之间的起头和尾头是分别连在一起焊接，由两张以上薄的铜/铝箔构成一张类似于厚的铜/铝箔结构，包括两张迭绕并联、三支路并联或多支路并联；
（２）并联并绕：将迭绕并联后似于厚的铜/铝箔再分成两段以上，两段以上并列同时卷绕，且两段以上的起头通过一引出铜排连接在一起，两段以上的尾头通过另一引出铜排连接在一起；
（３）保护好隔离层不损伤，竖立箔式线圈，安装外模，进行环氧树脂浇注，固化后，抜去气道模撑条，经整理便制成。
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