帶有電子構件的功率變壓器的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種帶有電子構件的功率變壓器。在此，本發明的任務是將能量供給設置在功率變壓器的電子構件附近并且由此消除現有技術中的缺點。根據本發明，漏磁場收集器被置于功率變壓器的漏磁場中同時產生電壓。
【專利說明】帶有電子構件的功率變壓器
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種帶有電子構件的功率變壓器。
【背景技術】
[0002] 在DE 4214431C2中公開了一種帶有馬達驅動裝置的分級開關。馬達驅動裝置設 置在功率變壓器的殼體外部。馬達驅動裝置包括多個單部件，尤其有包括眾多電子構件。 例如屬于此的是驅動馬達、位置指示器、微控制器和評估單元。為了確保電子構件的可靠運 行，每個構件需要一個電源。在馬達驅動裝置中，能量供給通過唯一的線纜來實現，該線纜 將該馬達驅動裝置與設置在較近環境中的電壓源連接。
[0003] 除了馬達驅動裝置之外，在現代功率變壓器中還有眾多其他電子構件。此外，還有 眾多安全裝置譬如巴克霍爾茲繼電器、溫度傳感器、空氣去濕器和油氣傳感器。安全裝置對 于電壓源的運行而言也是必需的。這些安全裝置同樣設置在變壓器附近并且通過線纜與安 全裝置連接。由于例如巴克霍爾茲繼電器安置在功率變壓器的上部分中，所以在殼體外部 所布設的至電壓源的布線是相應長的。
[0004] 傳統類型的電壓供給即通過長線纜利用功率變壓器的電子構件的空間上分離的 電壓源帶來許多缺點。由于功率變壓器常常得使用數十年，所以也必須確保線纜在該時間 中功能可靠。但由于塑料外殼暴露于不同氣候條件（降雨、UV輻射等），所以會出現線纜部 位暴露或甚至破裂。由于需要附加設備的較低的電壓水平，所以需要僅針對這些應用所敷 設的特別線路。這不僅成本高昂而且與高的耗費相聯系，因為功率變壓器常常位于沒有低 壓供給的地區。許多電子構件要求安裝方面的特別的專業知識，因為在布線時很快會出現 故障。遠距離布置的電壓源使這附加地變得困難。盡管有這些缺點，各電子構件的電壓供 給是必需的。
【發明內容】
[0005] 本發明的任務在于將功率變壓器的各電子構件的能量供給更近地布置并且由此 消除現有技術的缺點。
[0006] 該任務通過具有電子構件的功率變壓器來解決，所述功率變壓器具有漏磁場收集 器，該漏磁場收集器直接設置在功率變壓器的漏磁流中。
[0007] 功率變壓器是特定類型的變壓器，其大多使用在電能網中。這些變壓器可以 構造得非常大并且能夠轉換數百千伏的電壓。這些變壓器通常包括三個鐵磁性芯以及 至少兩個導體（繞組），所述導體圍繞各一個芯繞制。該結構尤其在DE2943626A1以及 US2011/0248808中已知。該芯在上側和在下側通過一個磁軛彼此連接并且并排排列。首先 第一導體圍繞每個芯繞制。其稱作第一繞組。在芯與第一繞組之間設置絕緣材料，以便將 兩個部件彼此電隔離。圍繞第一繞組設置第二繞組。兩個繞組同樣通過絕緣材料彼此電隔 離。在理想的變壓器的情況下，繞組上的電壓由于電磁感應而與磁通的變化速度和繞組的 匝數成比例。因此，電壓彼此間如匝數那樣地變化。然而，該論斷只在理論上是正確的，因 為各種影響作用于效率并且降低效率。屬于此的尤其是繞組的阻抗、渦流損耗、芯的可穿透 性（Permeabilitat)以及漏磁通。
[0008] 為了降低這些影響或至少減小影響，采用了不同措施。為了減小渦流損耗，例如功 率變壓器的芯非實心地構建，而是由多個彼此被覆層的薄金屬板構成。漏磁通可以通過繞 組彼此間的緊密布置、芯中高導磁能力的材料和變壓器的特別的結構構造來減小。然而并 不能完全取消漏磁通。漏磁通可以借助漏磁場收集器用作能量供給。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009] 參考所附附圖要示例性地針對本發明予以更為詳細地介紹。在附圖中：
[0010] 圖1示出了帶有電子構件的現有技術中已知的功率變壓器；
[0011] 圖2示出了根據本發明的漏磁場收集器；
[0012] 圖3示出了直接在功率變壓器的繞組裝置上的根據本發明的漏磁場收集器；
[0013] 圖4示出了具有用于安置根據本發明的漏磁場收集器的可能部位的功率變壓器；
[0014] 圖5示出了具有用于安置根據本發明的漏磁場收集器的可能部位的另一功率變 壓器。
【具體實施方式】
[0015] 圖1示出了帶有電子構件的現有技術中已知的功率變壓器1。在外壁2上特別有 溫度傳感器3、負載電流測量器4和驅動單元5,該驅動單元驅動布置在內部的負載分級開 關6。在上部區域中安置有巴克霍爾茲繼電器7和兩個空氣除濕器8。部分9示出了在功 率變壓器1的內部中的繞組10以及所示意表示的磁軛11，所述磁軛包圍繞組。在上部區域 中也有絕緣體12,通過該絕緣體將功率變壓器1與高壓線路連接。電子構件在此彼此連接 并與外部能量供給連接。
[0016] 圖2示出了根據本發明的漏磁場收集器12,其包括芯13和線圈14。如果漏磁場收 集器12被置于交流變壓器的交變的磁通（漏磁通Φ)中，則在線圈14中感應出電壓。該 電壓可以用于為設置在功率變壓器附近中的不同電子構件供給能量。漏磁場收集器12的 芯13并非一定是必需的。所述芯僅僅用于增強感應性。如果漏磁場Φ足夠強，則僅需要 線圈14。
[0017] 圖3示出了在DE2943626A1中公開的繞組裝置（圖4)，其包括繞組芯15、第一繞 組16和第二繞組17。不僅在第一繞組16與繞組芯15之間而且在第一繞組16與第二繞組 17之間都設置有絕緣材料，以便將所有部件彼此電隔離。在將交流電壓施加到第一繞組16 上時，由于電磁感應而在繞組芯15中產生交變的磁通。交變的磁通又在第二繞組17中能 夠感應出電壓。在繞組芯15之外分布的磁通（漏磁通Φ)尤其在標識的區域A-D中存在 并且在此特別大。通過將漏磁場收集器12定位在這些區域中可以利用不期望的漏磁通Φ 來獲取能量。
[0018] 圖4示出了現有技術中已知的具有用于安置一個或多個漏磁場收集器12的可能 位置E、F、G的功率變壓器1。
[0019] 圖5示出了在US2011/0248808A1 (圖2)中已知的另一功率變壓器。三相功率變 壓器19具有三個繞組裝置20,它們在上端部或下端部處通過磁軛21彼此連接。區域H、J 又標識了如下位置，在這些位置處可以設置一個或多個漏磁場收集器12。在該布置中，代替 芯13可以使用磁軛21。
[0020] 對本發明而特別有利的是利用漏磁場的不期望丟失的能量并且由此整個系統達 到較高的效率的事實。所獲取的能量例如可以用于傳感器、半導體開關的操作、驅動或簡單 狀態顯示。在此，漏磁場收集器12不僅可用于高壓領域。在中壓和低壓領域中應用也是可 能的。僅需要漏磁場收集器12的線圈14的匹配。
【權利要求】
1. 帶有電子構件的功率變壓器，其特征在于，設置至少一個漏磁場收集器（12)用于對 電子構件進行電壓供給，所述至少一個漏磁場收集器（12)分別具有芯（13)，所述芯由鐵磁 材料構成，以及圍繞所述芯（13)設置線圈（14)。
2. 根據權利要求1所述的帶有電子構件的功率變壓器，其特征在于，所述至少一個漏 磁場收集器（12)設置在功率變壓器的第一繞組（16)、第二繞組（17)和繞組芯（4)或磁軛 (11、21)的緊鄰的周圍區域中。
3. 根據權利要求1或2所述的帶有電子構件的功率變壓器，其特征在于，所述線圈 (14)圍繞功率變壓器的磁軛（15、21)設置。
【文檔編號】H01F27/40GK104126208SQ201380010482
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2013年2月18日 優先權日:2012年3月21日
【發明者】V·卡勒, K·菲爾埃克, A·賴希 申請人:賴茵豪森機械制造公司