可改善输出波形的变压器及其改善输出波形的方法

摘要

本发明公开了一种可改善输出波形的变压器及其改善输出波形的方法，该变压器包括原边绕组、副边绕组、第三绕组及一电容，该原边绕组、副边绕组及第三绕组绕在一共同的铁心上，该第三绕组与该电容串联后与该原边绕组并联接到交流电源上，本发明通过在原边、副边两个绕组的基础上增加第三绕组，并通过合理设计大大削弱甚至消除铁心中的磁滞现象，减少了谐波含量，使输出信号波形得到了改善。

说明书

技术领域

本发明涉及一种变压器及其改善输出波形的方法，特别是涉及一种可改善 输出波形的变压器及其改善输出波形的方法。

背景技术

变压器是电力传输和弱电信号转换的重要设备，它是利用电磁感应原理来 改变交流电压的装置，主要构件是绕组和铁心，图1为现有技术中常见的变压 器的结构示意图，如图1所示，变压器包括原边绕组（匝数为N1）、副边绕组 （匝数为N2），其中原边绕组与副边绕组绕在一个共同的铁心上，铁心中的主 磁通由原边绕组产生。

但是由于变压器的铁心存在磁滞现象，磁滞现象使得变压器的损耗增大、 散热困难、输出波形发生畸变、谐波含量增大、污染了电网并影响到其它设备 的高效率运行；同时变压器的铁心也存在磁饱和现象，磁饱和现象也使输出波 形发生畸变、谐波含量增大。

因此，为了减少变压器损耗、提高运行效率，铁心一般采用低矫顽力、低 剩余磁通和高导磁率的软磁材料。

然而，低矫顽力、低剩余磁通和高导磁率的铁心虽然在一定程度上提高了 变压器的效率并改善输出波形，但不能根除磁滞现象和材料的磁饱和现象，而 在近期内也难于找到其他材料取代铁心材料根除磁滞和磁饱和现象。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种可改善输出 波形的变压器及其改善输出波形的方法，其可以改善变压器的输出波形，消除 因铁心磁滞现象引起的波形畸变，减少谐波及减少对电网的污染。

为达上述及其它目的，本发明提供一种可改善输出波形的变压器，包括原 边绕组、副边绕组，除此之外，该变压器还包括第三绕组及电容，该原边绕组、 副边绕组及第三绕组绕在一共同的铁心上，该第三绕组与该电容串联后与该原 边绕组并联接到交流电源上。

进一步地，该第三绕组的绕向与该原边绕组的绕向相同。

进一步地，选择该第三绕组的匝数与该电容的电容值以使该第三绕组在该 铁心中产生的磁通幅值等于该原边绕组在该铁心中产生的剩磁磁通，同时该第 三绕组的电流相位超前该原边绕组电流相位90⁰。

为达到上述及其他目的，本发明还提供一种改善变压器输出波形的方法， 该方法包括如下步骤：

在变压器原边绕组、副边绕组的基础上增加第三绕组作为辅助绕组，该原 边绕组、副边绕组及第三绕组绕在一共同的铁心上；

该第三绕组与一电容串联后与该原边绕组并联接到交流电源上；以及

选择该第三绕组的匝数及该电容的电容值，使该第三绕组在该铁心中产生 的磁通幅值等于该原边绕组在该铁心中产生的剩磁磁通，同时该第三绕组的电 流相位超前该原边绕组电流相位90⁰。

进一步地，该第三绕组的绕向与该原边绕组的绕向相同。

与现有技术相比，本发明一种可改善输出波形的变压器及其改善输出波形 的方法通过在原边、副边两个绕组的基础上增加第三绕组，并通过合理设计大 大削弱甚至消除铁心中的磁滞现象，减少了谐波含量，使输出信号波形得到了 改善。

附图说明

图1为现有技术中常见的变压器的结构示意图；

图2为本发明一种可改善输出波形的变压器的结构示意图；

图3为本发明一种改善变压器输出波形的方法的步骤流程图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术 人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明 亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基 于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。

图2为本发明一种可改善输出波形的变压器的结构示意图。如图2所示， 本发明一种可改善输出波形的变压器，包括原边绕组（匝数为N₁）、副边绕组（匝 数为N₂）、第三绕组（匝数为N₃）以及电容C，其中原边绕组、副边绕组与第 三绕组绕在一个共同的铁心上，第三绕组与电容C串联后与原边绕组并联接到 交流电源上，并且第三绕组的绕向与原边绕组相同。

为改善输出波形，消除磁滞和磁饱和现象，还需合理选择电容C的电容值 和第三绕组的匝数N3，使第三绕组在铁心中产生的磁通幅值等于原边绕组在铁 心中产生的剩磁磁通幅值，同时第三绕组的电流相位超前原边绕组电流相位 90⁰。

通过分析，原边绕组电流和铁心中磁通的变化如下所述：

①当原边绕组的电流由负变正经过零点时，在铁心中产生的剩余磁通为 -φ_r(负号表示与规定的正方向相反)，此时第三绕组由于电流相位超前90⁰达到正 的最大值，在铁心中产生的磁通为φ_r。因此铁心中总的磁通为零，而原边绕组中 的电流也为零；

②当原边绕组的电流由正变负经过零点时，在铁心中产生的剩余磁通为φ_r， 此时第三绕组由于电流相位超前90⁰达到负的最大值，在铁心中产生的磁通为 -φ_r。因此铁心中总的磁通为零，而原边绕组中的电流也为零。

通过进一步分析，可以得出结论：原边绕组中的电流相对于铁心中总的磁 通的磁滞现象大大减弱甚至消除。变压器的输出绕组因铁心的磁滞现象大大削 弱，通过电磁感应产生的感应电势和输出电流的波形就得到改善，谐波大大减 少，输出信号的波形更接近正弦波。

图3为本发明一种改善变压器输出波形的方法的步骤流程图，如图3所示， 本发明一种改善变压器输出波形的方法，包括如下步骤：

步骤301，在变压器原边绕组、副边绕组的基础上增加第三绕组作为辅助 绕组，并使第三绕组的绕向与原边绕组的绕向相同，原边绕组、副边绕组与第 三绕组绕在一个共同的铁心上；

步骤302，第三绕组与电容C串联后与原边绕组并联接到交流电源上；

步骤303，合理选择第三绕组的匝数及与第三绕组串联在一起的电容C的 电容值，使第三绕组在铁心中产生的磁通幅值等于原边绕组在铁心中产生的剩 磁磁通幅值，同时第三绕组的电流相位超前原边绕组电流相位90⁰。

综上所述，本发明公开一种可改善输出波形的变压器及其改善输出波形的 方法，通过在原边、副边两个绕组的基础上增加第三绕组，通过合理设计大大 削弱甚至消除铁心中的磁滞现象，减少了谐波含量，输出信号波形得到了改善， 具有以下优势：①改善了变压器的输出信号波形，削弱了谐波，输出信号更接 近正弦波；②减少了对电网的谐波污染，提高了电网输电的质量；③其它用电 设备也因为变压器波形的改善，降低损耗，提高运行效率。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。 任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行 修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。