[发明专利]带气隙的自调电抗的变压器

说明书

本发明涉及一种变压器，这种变压器通过自动调节所吸收的无功功率而实现电压调节。

更具体地说，本发明涉及一种自调电抗的变压器，这种变压器安装在电感可调的三柱磁芯上，这种可调电感器在本申请人的4，620，144号美国专利（1986年10月28日审定公告）中已经说明并得到保护。

实际上，发明人已经发现，在上述4，620，144号美国专利中所说明并得到保护的可调电感器的磁芯上绕上附加的绕组就能获得一个有效且自动地调节电压的装置，或者获得一个能用交流电流源例如容性源给负载供电的变压器，同时有效并自动地实现电源电压和其供给负载的电压的调节。

根据本发明，提供一种变压器，这种变压器包括一个由第一柱、第二柱和第三柱组成的磁芯，每个柱上都有第一端和第二端。三个柱的第一端通过磁芯的第一公共点连在一起，而三个柱的第二端通过磁芯的第二公共点连在一起。这种变压器还包括第一绕组（所谓的初级绕组）以及第二绕组，第一绕组绕在至少一个磁芯柱上并且由电源供给交流电流，第二绕组也绕在至少一个磁芯柱上并且被电源电流感应产生交流电流。第一绕组和第二绕组如此布置在磁芯上，使得第一和第二绕组中的两个交流电流在第二和第三柱的每一个柱中产生一个交流磁通。控制绕组被通以直流电流，并且如此布置在磁芯上，使得上述直流电流在第二和第三柱的每一柱中都产生直流磁通。当交流磁通和直流磁通在第二和第三柱的一个柱中方向相同时，则在第二和第三柱的另一个柱中方向相反。这种变压器还包括将第二绕组的交流电流转换为直流电流的装置，这直流电流用来供给控制绕组。因此，供给控制绕组的直流电流的大小随着第二绕组中交流电流的幅度变化而变化，以便使第二和第三柱中的直流磁通的磁力线密度也随之变化并控制第二和第三柱对于交流磁通的导磁率。次级绕组受第二和第三柱中的交流磁通的感应并与负载相连以便给其供电。

更优越地，第二柱上带有第一气隙，第三柱上带有第二气隙，第一气隙横切第二柱中产生的总磁通的磁力线，第二气隙横切第三柱中的总磁通的磁力线。

根据本发明的一个最佳实施例，电流转换装置为一个二极管桥式电路，这个电路用来将第二绕组中的交流电流整流，并给控制绕组提供整流后的电流，这个整流后的电流就是供给控制绕组的直流电流。这种变压器可以进一步包括一个与第二绕组并联的固定电感器，和/或一个响应于第二绕组的交流电流的交流互感器，这个交流电流互感器的次级绕组的两端分别与二极管桥式电路的输入端和输出端相连，其交流电流供给二极管桥式电路。

根据本发明的另一个最佳实施例，初级绕组绕在第一柱上，第二绕组包括第一和第二交流线圈。第一和第二交流线圈相互串联，并分别绕在第二柱和第三柱上。而且，控制绕组包括第一和第二控制线圈，它们也是相互串联并分别绕在第二和第三柱上。从而，初级绕组和第二绕组的第一和第二交流线圈中的交流电流产生一个由第一和第二柱所确定的闭合磁路的第一交流磁通，以及一个沿着由第一和第二柱所确定的闭合磁路的第二交流磁通。而第一和第二控制线圈中的直流电流产生一个沿着由第二和第三柱所确定的闭合磁路的直流磁通。

次级绕组最好绕在第一柱上，并且包括（a）一个与外部负载相连的绕组，（b）一个与第二绕组中彼此串接的第一和第二交流线圈相并联的绕组，以便给彼此串接的第一和第二交流线圈提供交流电流，（c）既包括与外部负载相连的第一绕组又包括与第二绕组的两个线圈并联的第二绕组。

可以通过单绕组中间带抽头而形成初级绕组和次级绕组。

在阅读了下面这种自调电抗的变压器的最佳实施例的具体说明以后，就可以更加清楚地了解本发明的目的、优点及其它特征，下面仅参照附图对本发明作具体说明。

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图2表示图1所示的变压器的三个磁芯柱上的绕组叠绕情况。

图3表示本发明的带气隙的可调电抗的变压器的第二个实施例。

图4表示本发明的可调电抗的变压器的第三个实施例的等效电路。

图5表示带气隙的可调电抗的变压器的等效电路，用来说明其工作原理。

图6表示根据图5所示的电路所获得的本发明的变压器的特性曲线。

图7表示本发明的变压器在不同负载下的几条有代表性的特性曲线。

首先应该说明，在不同的附图中，相同的元部件用同一参考数字表示。