電流變壓器單元制造技術(shù)

一種變壓器（3，3’），該變壓器包括殼體（6）、磁芯（10，10’）以及在所述殼體周?chē)砝@的變壓器線(xiàn)圈（12，12’）。所述殼體（6）限定磁芯收納腔（20，20’），所述磁芯（10，10’）設(shè)置在所述磁芯收納腔中。所述殼體還包括定位部（8），所述定位部從所述殼體的壁突出到所述磁芯收納腔中，所述定位部構(gòu)造成將所述磁芯定位在所述磁芯收納腔中，以在所述磁芯和所述變壓器線(xiàn)圈之間形成介電空氣空間（15，15’）。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
電流變壓器單元
本專(zhuān)利技術(shù)涉及高壓電流變壓器單元。在具體應(yīng)用中，本專(zhuān)利技術(shù)涉及在用于測(cè)量高壓環(huán)境中的電氣參數(shù)的傳感器中使用的變壓器單元。
技術(shù)介紹
在高壓環(huán)境中存在許多需要高度絕緣但精確且快速地測(cè)量電氣參數(shù)(諸如電壓、電流、頻率和功率)的應(yīng)用，以進(jìn)行控制和驅(qū)動(dòng)或者簡(jiǎn)單地用于監(jiān)控。一種示例是用于鐵路機(jī)車(chē)的電氣設(shè)備，該機(jī)車(chē)被供應(yīng)以處于3000V左右的電壓下的電流。在許多這些應(yīng)用中，測(cè)量信號(hào)需要被傳送到處于低壓環(huán)境下的電氣回路，以進(jìn)行控制和/或顯示。在某些應(yīng)用中還期望從位于低壓環(huán)境中的電源向傳感器提供電力。功率和信號(hào)從高壓環(huán)境向低壓環(huán)境的傳送需要與最大可能壓差和可適用標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng)?shù)脑诟邏夯芈放c低壓回路之間的絕緣，以避免局部放電并且在一些情況下電跟蹤。在歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)1659413中描述了包括用于高壓應(yīng)用的變壓器的傳感器，其中測(cè)量信號(hào)經(jīng)由光纖傳輸從高壓至低壓傳送，而用于傳感器的電源通過(guò)絕緣變壓器系統(tǒng)進(jìn)行傳輸。該絕緣變壓器包括三個(gè)變壓器鐵芯，該三個(gè)變壓器鐵芯由導(dǎo)體繞組/線(xiàn)圈互連，所述導(dǎo)體繞組/線(xiàn)圈通過(guò)U形端子形成，該U形端子安裝在具有導(dǎo)電回路跡線(xiàn)的電路板，該導(dǎo)電回路跡線(xiàn)將U形端子的端部互連，以閉合繞組環(huán)，因此形成線(xiàn)圈。在歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)2144070中描述了另一傳感器，該傳感器用于在高壓環(huán)境下測(cè)量電氣參數(shù)，該傳感器包括用于高壓應(yīng)用的絕緣變壓器。變壓器通常包括磁芯和變壓器線(xiàn)圈。在許多變壓器中，存在第一線(xiàn)圈和第二線(xiàn)圈，該第一線(xiàn)圈和第二線(xiàn)圈繞磁芯卷繞，這些線(xiàn)圈借助絕緣層與磁芯分離。絕緣層不僅防止因磁芯的尖銳角部或者粗糙邊緣而對(duì)線(xiàn)圈線(xiàn)上的絕緣層造成損害，而且提供介電分離，該介電分離將耐受因變壓器要采用的壓差而導(dǎo)致的電介質(zhì)故障。在高壓應(yīng)用中，可能存在局部放電的現(xiàn)象，該局部放電會(huì)最終導(dǎo)致電介質(zhì)故障或者具有對(duì)變壓器的性能的負(fù)面影響，諸如對(duì)于從一個(gè)變壓器線(xiàn)圈到另一個(gè)變壓器線(xiàn)圈的電信號(hào)傳輸?shù)谋Ｕ娑?，所述高壓?yīng)用可被考慮為壓差大于1000伏的應(yīng)用，即使在線(xiàn)圈和磁芯之間無(wú)介電分離的故障的情況下也是如此。局部放電的問(wèn)題隨著變壓器線(xiàn)圈之間或者線(xiàn)圈和磁芯之間的壓差的增大而增大。在高壓變壓器的通常構(gòu)造中，介電層(諸如塑料層)抵靠磁芯定位并且圍繞該磁芯，并且變壓器線(xiàn)圈在介電層的正上方卷繞磁芯。然而這導(dǎo)致在線(xiàn)圈繞組的部分和介電層之間的小空間或空隙的存在，借此介電層中的小空隙是容易產(chǎn)生局部放電的部位?？朔搯?wèn)題的一種方式是利用具有與介電層的特性類(lèi)似特性的介電材料填充小空隙。這通過(guò)以下方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，即：在卷繞變壓器的環(huán)境中施加真空以抽出空氣，然后繞線(xiàn)圈注射聚合物或其它介電材料，所述材料在繞組之間被引導(dǎo)并且基本上填充所述空隙。然而，該過(guò)程的執(zhí)行困難且成本高。克服局部放電的問(wèn)題的另一方式是增加介電層厚度，然而，這導(dǎo)致裝置具有更大的體積、質(zhì)量和成本。而且，在許多應(yīng)用中，可能存在有限的空間和鑒于它們?cè)诋a(chǎn)品中的組裝而需要減小某些部件的尺寸。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)的目的在于提供一種用于高壓應(yīng)用的變壓器單元，該變壓器單元經(jīng)濟(jì)、緊湊并且在經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間和應(yīng)用中呈現(xiàn)出穩(wěn)定和可靠的性能。有利的是提供一種用于高壓應(yīng)用的變壓器單元，該變壓器單元容易生產(chǎn)和組裝。有利的是提供一種變壓器單元，該變壓器單元緊湊以用于有限的空間應(yīng)用中，但仍能可靠地承受高壓差。有利的是提供一種變壓器單元，該變壓器單元能夠以緊湊的構(gòu)造傳送電力和數(shù)據(jù)。本專(zhuān)利技術(shù)的目的通過(guò)提供一種電流變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)。本文公開(kāi)了一種變壓器，該變壓器包括介電殼體、磁芯以及在所述殼體周?chē)砝@的變壓器線(xiàn)圈。所述殼體限定磁芯收納腔，所述磁芯安裝在所述磁芯收納腔中。所述殼體還包括定位部，所述定位部從所述殼體的壁突出到所述磁芯收納腔中，所述定位部構(gòu)造成將所述磁芯定位在所述磁芯收納腔中，以在所述磁芯和所述變壓器線(xiàn)圈之間形成介電空間。該介電空間構(gòu)造為用于消除或者減小局部放電。在有利的實(shí)施方式中，所述磁芯和所述變壓線(xiàn)圈之間的通過(guò)所述介電空間的最小空氣距離具有這樣的長(zhǎng)度，該長(zhǎng)度大至足以將該空間中的電場(chǎng)強(qiáng)度限制至小于2.5kV/mm的值。在有利的實(shí)施方式中，所述定位部在所述磁芯收納腔中設(shè)置在所述線(xiàn)圈繞組區(qū)域的外部。所述定位部可以抵靠定位在所述磁芯收納腔中的所述磁芯被彈性壓縮。所述定位部可以與所述殼體一體地形成。所述定位部可以包括布置在所述內(nèi)側(cè)壁和所述外側(cè)壁上的側(cè)壁間隔件、布置在所述底壁上的底壁間隔件、以及布置在所述頂壁上的頂壁間隔件。所述線(xiàn)圈繞組區(qū)域優(yōu)選地在一扇形角的范圍內(nèi)圍繞所述磁芯延伸，所述扇形角小于180°，優(yōu)選地小于120°。在有利的實(shí)施方式中，所述定位部可以包括以可彈性偏轉(zhuǎn)的懸置臂或其它可彈性偏轉(zhuǎn)元件形式位于頂壁和/或底壁上的間隔件。所述懸置臂可以有利地包括構(gòu)造成當(dāng)?shù)挚克龃判窘佑|和被偏壓時(shí)沿預(yù)定方向偏轉(zhuǎn)所述臂的倒圓末端和/或傾斜度。所述定位部還可以包括呈軸向延伸肋形式的側(cè)壁間隔件。所述肋可以有利地包括漸縮或倒圓的插入進(jìn)入部。所述殼體可以有利地包括絕緣壁部，所述絕緣壁部定位在中央通道中并且構(gòu)造成使所述第一線(xiàn)圈與所述第二線(xiàn)圈電絕緣。在特定實(shí)施方式中，本專(zhuān)利技術(shù)還包括一種變壓器單元，所述變壓器單元包括第一變壓器和第二變壓器，其中所述殼體是包括第一芯收納腔和第二芯收納腔的單個(gè)殼體，所述第一芯收納腔和所述第二芯收納腔由內(nèi)分離壁分離，每個(gè)腔收納相應(yīng)的磁芯。在具體應(yīng)用中，所述變壓器單元可以構(gòu)造成使用在用于高壓應(yīng)用的電流或電壓傳感器中，借此，所述第一變壓器構(gòu)造成傳送數(shù)據(jù)或信號(hào)，并且所述第二變壓器構(gòu)造成傳送用于電流或電壓傳感器的電力。附圖說(shuō)明從所附的權(quán)利要求書(shū)、詳細(xì)說(shuō)明以及附圖將清楚本專(zhuān)利技術(shù)的其它目的和有利特征，其中：圖1是根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的變壓器單元的實(shí)施方式的立體圖；圖2是根據(jù)圖1的變壓器單元的殼體的基部的立體圖；圖3是根據(jù)圖1的實(shí)施方式的變壓器單元的俯視圖；圖4是根據(jù)圖1的實(shí)施方式的變壓器單元的端視圖；圖5是沿著圖3的線(xiàn)Ⅴ-Ⅴ的剖視圖；圖6是沿著圖3的線(xiàn)Ⅵ-Ⅵ的剖視圖；圖7是圖2的基部的俯視圖，還示出了繞圈繞組區(qū)域；圖8是沿著圖7的線(xiàn)Ⅷ-Ⅷ的剖視圖；圖9是沿著圖7的線(xiàn)Ⅸ-Ⅸ的剖視圖；圖10是根據(jù)圖1的實(shí)施方式的殼體的蓋部的俯視圖，還示出了線(xiàn)圈繞組區(qū)域；圖11是圖10的蓋部的側(cè)視圖；圖12是沿著圖10的線(xiàn)Ⅻ-Ⅻ的剖視圖；以及圖13是圖10的蓋部的下側(cè)的立體圖。具體實(shí)施方式參照附圖，根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的具體實(shí)施方式的變壓器單元1包括兩個(gè)變壓器3、3’。其中一個(gè)變壓器3用于從高壓側(cè)向低壓側(cè)傳送呈信號(hào)形式的數(shù)據(jù)，并且另一個(gè)變壓器3’用于從低壓側(cè)向高壓側(cè)傳遞電力。所示的具體實(shí)施方式可以有利地用于電流感測(cè)應(yīng)用中，以測(cè)量高壓系統(tǒng)中的電流或電壓，其中用于傳送電力的變壓器3’用于向位于高壓側(cè)的測(cè)量傳感器回路供應(yīng)電力。然而本專(zhuān)利技術(shù)不局限于所示的具體實(shí)施方式的雙重變壓器構(gòu)造。兩個(gè)變壓器3、3’在所示的實(shí)施方式中結(jié)合成單個(gè)單元，然而，在變型例中，每個(gè)變壓器均能夠與另一個(gè)變壓器形成分離單元，具體地通過(guò)提供用于每個(gè)變壓器鐵芯的分離殼體或隔離支撐件來(lái)進(jìn)行分離。本專(zhuān)利技術(shù)還包括用于電力傳送或數(shù)據(jù)傳送的單個(gè)變壓器構(gòu)造。除了本專(zhuān)利技術(shù)的針對(duì)所示的雙重變壓器構(gòu)造的方面之外，還應(yīng)理解參照附圖的下列詳細(xì)說(shuō)明適用于單個(gè)變壓器。變壓器3、3’包括殼體6、磁芯10、10’以及變壓器線(xiàn)圈12、12’，如在圖5和圖6中最佳可見(jiàn)的。變壓器線(xiàn)圈本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種變壓器（3，3’），該變壓器包括殼體（6）、磁芯（10，10’）以及變壓器線(xiàn)圈（12，12’），所述殼體（6）限定磁芯收納腔（20，20’）和中央通道（22，22’），所述磁芯（10，10’）設(shè)置在所述磁芯收納腔中，所述變壓器線(xiàn)圈包括至少一個(gè)第一線(xiàn)圈（34，34’）和至少一個(gè)第二線(xiàn)圈（36，36’），所述第一線(xiàn)圈和所述第二線(xiàn)在所述殼體周?chē)砝@，使得所述線(xiàn)圈的一部分延伸通過(guò)所述中央通道，各線(xiàn)圈均覆蓋圍繞所述殼體的線(xiàn)圈繞組區(qū)域（CH1、CL1、CH2、CL2），其中所述殼體還包括定位部（8），所述定位部從所述殼體的壁突出到所述磁芯收納腔中，所述定位部構(gòu)造成將所述磁芯定位在所述磁芯收納腔中，以在所述磁芯和所述變壓器線(xiàn)圈之間形成介電空氣空間（15，15’），所述介電空間構(gòu)造為用于消除或者減小局部放電。

【技術(shù)特征摘要】
2012.05.24 EP 12169233.91.一種變壓器(3，3’)，該變壓器包括殼體(6)、磁芯(10，10’)以及變壓器線(xiàn)圈(12，12’)，所述殼體(6)限定磁芯收納腔(20，20’)和中央通道(22，22’)，所述磁芯(10，10’)設(shè)置在所述磁芯收納腔中，所述變壓器線(xiàn)圈包括至少一個(gè)第一線(xiàn)圈(34，34’)和至少一個(gè)第二線(xiàn)圈(36，36’)，所述第一線(xiàn)圈和所述第二線(xiàn)圈在所述殼體周?chē)砝@，使得所述線(xiàn)圈的一部分延伸通過(guò)所述中央通道，各線(xiàn)圈均覆蓋圍繞所述殼體的線(xiàn)圈繞組區(qū)域(CH1、CL1、CH2、CL2)，其中所述殼體還包括定位部(8)，所述定位部從所述殼體的壁突出到所述磁芯收納腔中，所述定位部構(gòu)造成將所述磁芯定位在所述磁芯收納腔中，以在所述磁芯和所述變壓器線(xiàn)圈之間形成介電空氣空間(15，15’)，所述介電空氣空間構(gòu)造為用于消除或者減小局部放電。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器，其中，所述磁芯和所述變壓器線(xiàn)圈之間的通過(guò)所述介電空氣空間的最小空氣距離具有一長(zhǎng)度，在所述變壓器的所述第一線(xiàn)圈和所述第二線(xiàn)圈之間存在最大壓差的情況下，該長(zhǎng)度足以將所述介電空氣空間中的電場(chǎng)強(qiáng)度限制至小于2.5kV/mm的值。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變壓器，其中，所述定位部(8)在所述磁芯收納腔(20，20’)中設(shè)置在所述線(xiàn)圈繞組區(qū)域(CH1、CL1、CH2、CL2)的外部。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變壓器，其中，所述定位部(8)抵靠定位在所述磁芯收納腔中的所述磁芯被彈性壓縮。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變壓器，其中，所述定位部(8)與所述殼體(6)一體地形成。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變壓器，其中，所述殼體(6)包括蓋部(14)和基部(16)。7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變壓器，其中，所述殼體包括底壁(24)、內(nèi)側(cè)壁(28)、外側(cè)壁(30)以及頂壁...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：S·克拉埃，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：萊姆知識(shí)產(chǎn)權(quán)股份有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：