CN104126208A - 带有电子构件的功率变压器 - Google Patents

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CN104126208A CN201380010482.2A CN201380010482A CN104126208A CN 104126208 A CN104126208 A CN 104126208A CN 201380010482 A CN201380010482 A CN 201380010482A CN 104126208 A CN104126208 A CN 104126208A
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K·菲尔埃克
A·赖希
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Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Scheubeck GmbH and Co
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Abstract

本发明涉及一种带有电子构件的功率变压器。在此，本发明的任务是将能量供给设置在功率变压器的电子构件附近并且由此消除现有技术中的缺点。根据本发明，漏磁场收集器被置于功率变压器的漏磁场中同时产生电压。

Description

带有电子构件的功率变压器
技术领域
本发明涉及一种带有电子构件的功率变压器。
背景技术
在DE 4214431C2中公开了一种带有马达驱动装置的分级开关。马达驱动装置设置在功率变压器的壳体外部。马达驱动装置包括多个单部件，尤其有包括众多电子构件。例如属于此的是驱动马达、位置指示器、微控制器和评估单元。为了确保电子构件的可靠运行，每个构件需要一个电源。在马达驱动装置中，能量供给通过唯一的线缆来实现，该线缆将该马达驱动装置与设置在较近环境中的电压源连接。
除了马达驱动装置之外，在现代功率变压器中还有众多其他电子构件。此外，还有众多安全装置譬如巴克霍尔兹继电器、温度传感器、空气去湿器和油气传感器。安全装置对于电压源的运行而言也是必需的。这些安全装置同样设置在变压器附近并且通过线缆与安全装置连接。由于例如巴克霍尔兹继电器安置在功率变压器的上部分中，所以在壳体外部所布设的至电压源的布线是相应长的。
传统类型的电压供给即通过长线缆利用功率变压器的电子构件的空间上分离的电压源带来许多缺点。由于功率变压器常常得使用数十年，所以也必须确保线缆在该时间中功能可靠。但由于塑料外壳暴露于不同气候条件(降雨、UV辐射等)，所以会出现线缆部位暴露或甚至破裂。由于需要附加设备的较低的电压水平，所以需要仅针对这些应用所敷设的特别线路。这不仅成本高昂而且与高的耗费相联系，因为功率变压器常常位于没有低压供给的地区。许多电子构件要求安装方面的特别的专业知识，因为在布线时很快会出现故障。远距离布置的电压源使这附加地变得困难。尽管有这些缺点，各电子构件的电压供给是必需的。
发明内容
本发明的任务在于将功率变压器的各电子构件的能量供给更近地布置并且由此消除现有技术的缺点。
该任务通过具有电子构件的功率变压器来解决，所述功率变压器具有漏磁场收集器，该漏磁场收集器直接设置在功率变压器的漏磁流中。
功率变压器是特定类型的变压器，其大多使用在电能网中。这些变压器可以构造得非常大并且能够转换数百千伏的电压。这些变压器通常包括三个铁磁性芯以及至少两个导体(绕组)，所述导体围绕各一个芯绕制。该结构尤其在DE2943626A1以及US2011/0248808中已知。该芯在上侧和在下侧通过一个磁轭彼此连接并且并排排列。首先第一导体围绕每个芯绕制。其称作第一绕组。在芯与第一绕组之间设置绝缘材料，以便将两个部件彼此电隔离。围绕第一绕组设置第二绕组。两个绕组同样通过绝缘材料彼此电隔离。在理想的变压器的情况下，绕组上的电压由于电磁感应而与磁通的变化速度和绕组的匝数成比例。因此，电压彼此间如匝数那样地变化。然而，该论断只在理论上是正确的，因为各种影响作用于效率并且降低效率。属于此的尤其是绕组的阻抗、涡流损耗、芯的可穿透性(Permeabilitat)以及漏磁通。
为了降低这些影响或至少减小影响，采用了不同措施。为了减小涡流损耗，例如功率变压器的芯非实心地构建，而是由多个彼此被覆层的薄金属板构成。漏磁通可以通过绕组彼此间的紧密布置、芯中高导磁能力的材料和变压器的特别的结构构造来减小。然而并不能完全取消漏磁通。漏磁通可以借助漏磁场收集器用作能量供给。
附图说明
参考所附附图要示例性地针对本发明予以更为详细地介绍。在附图中：
图1示出了带有电子构件的现有技术中已知的功率变压器；
图2示出了根据本发明的漏磁场收集器；
图3示出了直接在功率变压器的绕组装置上的根据本发明的漏磁场收集器；
图4示出了具有用于安置根据本发明的漏磁场收集器的可能部位的功率变压器；
图5示出了具有用于安置根据本发明的漏磁场收集器的可能部位的另一功率变压器。
具体实施方式
图1示出了带有电子构件的现有技术中已知的功率变压器1。在外壁2上特别有温度传感器3、负载电流测量器4和驱动单元5，该驱动单元驱动布置在内部的负载分级开关6。在上部区域中安置有巴克霍尔兹继电器7和两个空气除湿器8。部分9示出了在功率变压器1的内部中的绕组10以及所示意表示的磁轭11，所述磁轭包围绕组。在上部区域中也有绝缘体12，通过该绝缘体将功率变压器1与高压线路连接。电子构件在此彼此连接并与外部能量供给连接。
图2示出了根据本发明的漏磁场收集器12，其包括芯13和线圈14。如果漏磁场收集器12被置于交流变压器的交变的磁通(漏磁通Φ)中，则在线圈14中感应出电压。该电压可以用于为设置在功率变压器附近中的不同电子构件供给能量。漏磁场收集器12的芯13并非一定是必需的。所述芯仅仅用于增强感应性。如果漏磁场Φ足够强，则仅需要线圈14。
图3示出了在DE2943626A1中公开的绕组装置(图4)，其包括绕组芯15、第一绕组16和第二绕组17。不仅在第一绕组16与绕组芯15之间而且在第一绕组16与第二绕组17之间都设置有绝缘材料，以便将所有部件彼此电隔离。在将交流电压施加到第一绕组16上时，由于电磁感应而在绕组芯15中产生交变的磁通。交变的磁通又在第二绕组17中能够感应出电压。在绕组芯15之外分布的磁通(漏磁通Φ)尤其在标识的区域A-D中存在并且在此特别大。通过将漏磁场收集器12定位在这些区域中可以利用不期望的漏磁通Φ来获取能量。
图4示出了现有技术中已知的具有用于安置一个或多个漏磁场收集器12的可能位置E、F、G的功率变压器1。
图5示出了在US2011/0248808A1(图2)中已知的另一功率变压器。三相功率变压器19具有三个绕组装置20，它们在上端部或下端部处通过磁轭21彼此连接。区域H、J又标识了如下位置，在这些位置处可以设置一个或多个漏磁场收集器12。在该布置中，代替芯13可以使用磁轭21。
对本发明而特别有利的是利用漏磁场的不期望丢失的能量并且由此整个***达到较高的效率的事实。所获取的能量例如可以用于传感器、半导体开关的操作、驱动或简单状态显示。在此，漏磁场收集器12不仅可用于高压领域。在中压和低压领域中应用也是可能的。仅需要漏磁场收集器12的线圈14的匹配。

Claims (3)

1.带有电子构件的功率变压器，其特征在于，设置至少一个漏磁场收集器(12)用于对电子构件进行电压供给，所述至少一个漏磁场收集器(12)分别具有芯(13)，所述芯由铁磁材料构成，以及围绕所述芯(13)设置线圈(14)。
2.根据权利要求1所述的带有电子构件的功率变压器，其特征在于，所述至少一个漏磁场收集器(12)设置在功率变压器的第一绕组(16)、第二绕组(17)和绕组芯(4)或磁轭(11、21)的紧邻的周围区域中。
3.根据权利要求1或2所述的带有电子构件的功率变压器，其特征在于，所述线圈(14)围绕功率变压器的磁轭(15、21)设置。
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