CN101692577A

CN101692577A - 磁控电抗器

Info

Publication number: CN101692577A
Application number: CN200910066166A
Authority: CN
Inventors: 赵国生; 张占福
Original assignee: ZHENGZHOU HUADIAN CONTROL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Xuchang safelift Electrical Equipment Co. Ltd.
Priority date: 2009-09-16
Filing date: 2009-09-16
Publication date: 2010-04-07
Anticipated expiration: 2029-09-16
Also published as: CN101692577B

Abstract

本发明涉及一种用于无功补偿的三相和单相磁控电抗器；三相磁控电抗器含有三相调压式磁控电抗器和三相磁阀式固定电抗器，三相调压式磁控电抗器含有三个相同的单相电抗器，每个单相电抗器的铁芯为三柱铁芯，中间柱铁芯上分布着气隙，两个旁柱铁芯上绕有三相调压式磁控电抗器的每相工作绕组和每相控制绕组，三相磁阀式固定电抗器的铁芯为含有磁阀的三柱铁芯，三相磁阀式固定电抗器的工作绕组分别绕在三个铁芯柱上，三相调压式磁控电抗器的三相工作绕组分别与三相磁阀式固定电抗器的三相工作绕组串联，串联后形成的三相总绕组再采用三角形联接，单相磁控电抗器的结构同理；本发明提供了一种调节速度快、功耗小的三相和单相磁控电抗器。

Description

磁控电抗器

(一)、技术领域：本发明涉及一种电抗器，特别是涉及一种用于无功补偿的三相磁控电抗器和单相磁控电抗器。

(二)、背景技术：可控电抗器的研究起始于上世纪50年代，相继出现了调匝式可控电抗器、调气隙式可控电抗器，但调匝式可控电抗器与调气隙式可控电抗器的调节速度慢，其应用范围受到限制。随着晶闸管等电力电子器件的发展，又相继出现了晶闸管控制电抗器型(TCR)可控电抗器、晶闸管控制变压器型可控电抗器(TCT)，这两种电抗器都是交流磁通控制型可控电抗器，通过改变交流电流的通断间隔来调节电抗器的容量，TCR型可控电抗器采用直接在高压侧用晶闸管控制空心电抗器，其谐波含量大，TCT型可控电抗器采用高漏抗变压器，在低压侧通过晶闸管控制通断改变电抗，其成本高。在交流控制型磁控电抗器出现的同时也相继出现了一些直流控制型磁控电抗器，如磁饱和电抗器、磁阀式可控电抗器，磁饱和电抗器由于其设计结构的缺陷造成其谐波电流较大，故限制了其应用，磁阀式电抗器通常用作并联可控电抗器，用于静止无功补偿，但目前的磁阀式可控电抗器的制造成本过高，限制了其广泛应用。

(三)、发明内容：

本发明要解决的技术问题是：针对现有技术不足，提供一种调节速度快、功耗小的三相磁控电抗器和单相磁控电抗器。

本发明的技术方案：

一种三相磁控电抗器，含有三相调压式磁控电抗器和三相磁阀式固定电抗器，三相调压式磁控电抗器含有三个相同的单相电抗器，每个单相电抗器的铁芯为三柱铁芯，中间柱铁芯上分布着至少一个气隙，两个旁柱铁芯上绕有三相调压式磁控电抗器的每相工作绕组和每相控制绕组，适当选择三相调压式磁控电抗器的每相工作绕组和每相控制绕组的绕制方向，使三相调压式磁控电抗器的每相工作绕组产生的磁通分布在两个旁柱铁芯、中间柱铁芯和上下磁轭上，三相调压式磁控电抗器的每相控制绕组产生的磁通只分布在两个旁柱铁芯和上下磁轭上，三相磁阀式固定电抗器的铁芯也为三柱铁芯，每个铁芯柱上含有至少一个磁阀，三相磁阀式固定电抗器的三相匝数相等的工作绕组分别绕在三个铁芯柱上，三相调压式磁控电抗器的三相工作绕组分别与三相磁阀式固定电抗器的三相工作绕组串联，串联后形成的三相总绕组再采用三角形联接；三相调压式磁控电抗器的每相工作绕组含有至少一对并联设置的分工作绕组，三相调压式磁控电抗器的每相控制绕组含有至少一个分控制绕组。

三相调压式磁控电抗器的每相工作绕组含有四个匝数相等的分工作绕组，四个分工作绕组两两串联后再并联在一起，串联在一起的两个分工作绕组分别绕在单相电抗器的铁芯的两个旁柱铁芯上，三相调压式磁控电抗器的每相控制绕组含有两个匝数相等的分控制绕组，两个分控制绕组串联在一起，两个分控制绕组分别绕在单相电抗器的铁芯的两个旁柱铁芯上。

磁阀为三相磁阀式固定电抗器的铁芯柱中部的一段小截面铁芯，该段小截面铁芯的截面积小于铁芯柱的截面积；气隙为所述中间柱铁芯中部的一段隔断。

磁阀的截面积为三相磁阀式固定电抗器的铁芯柱截面积的20％～85％，气隙的总高度为三相调压式磁控电抗器的中间柱铁芯的高度的5％～30％。

三相调压式磁控电抗器的每相工作绕组与每相控制绕组的匝数比为1∶1，三相磁阀式固定电抗器的铁芯的每个铁芯柱上的磁阀的个数为一个，或为两个，或为三个，三相调压式磁控电抗器的每个单相电抗器的铁芯的中间柱铁芯上的气隙的个数为一个，或为两个，或为三个，或为四个。

一种单相磁控电抗器，含有单相调压式磁控电抗器和单相磁阀式固定电抗器，单相调压式磁控电抗器的铁芯为三柱铁芯，中间柱铁芯上分布着至少一个气隙，两个旁柱铁芯上绕有单相调压式磁控电抗器的工作绕组和控制绕组，适当选择单相调压式磁控电抗器的工作绕组和控制绕组的绕制方向，使单相调压式磁控电抗器的工作绕组产生的磁通分布在两个旁柱铁芯、中间柱铁芯和上下磁轭上，单相调压式磁控电抗器的控制绕组产生的磁通只分布在两个旁柱铁芯和上下磁轭上，单相磁阀式固定电抗器的铁芯为单柱铁芯，单柱铁芯上含有至少一个磁阀，单相磁阀式固定电抗器的工作绕组绕在单柱铁芯上，单相调压式磁控电抗器的工作绕组与单相磁阀式固定电抗器的工作绕组串联；单相调压式磁控电抗器的工作绕组含有至少一对并联设置的分工作绕组，单相调压式磁控电抗器的控制绕组含有至少一个分控制绕组。

单相调压式磁控电抗器的工作绕组含有四个匝数相等的分工作绕组，四个分工作绕组两两串联后再并联在一起，串联在一起的两个分工作绕组分别绕在单相调压式磁控电抗器的铁芯的两个旁柱铁芯上，单相调压式磁控电抗器的控制绕组含有两个匝数相等的分控制绕组，两个分控制绕组串联在一起，两个分控制绕组分别绕在单相调压式磁控电抗器的铁芯的两个旁柱铁芯上。

磁阀为单相磁阀式固定电抗器的铁芯柱中部的一段小截面铁芯，该段小截面铁芯的截面积小于铁芯柱的截面积；气隙为所述中间柱铁芯中部的一段隔断。

磁阀的截面积为单相磁阀式固定电抗器的铁芯柱截面积的20％～85％，气隙的总高度为单相调压式磁控电抗器的中间柱铁芯的高度的5％～30％。

单相调压式磁控电抗器的工作绕组与控制绕组的匝数比为1∶1，单相磁阀式固定电抗器的铁芯柱上的磁阀的个数为一个，或为两个，或为三个，单相调压式磁控电抗器的的铁芯的中间柱铁芯上的气隙的个数为一个，或为两个，或为三个，或为四个。

该三相磁控电抗器工作时，它的呈三角形联接的绕组的三个端点分别联接高压电网的三相线。

该单相磁控电抗器工作时，它的绕组的两端点分别联接高压电网的相线与零线之间。

调节该三相或单项磁控电抗器的感抗值时，需在三相或单项调压式磁控电抗器的控制绕组两端加直流电压，电压值的范围在：50V～310V。

本发明的有益效果：

1、本发明的磁阀式固定电抗器的铁芯中含有磁阀，在设计磁阀式电抗器时，适当选取磁阀的截面积，可改变该电抗器的铁芯磁密与工作电流的关系曲线，使得该电抗器的端电压改变与工作电流的改变呈非线性关系，当端电压改变在10％～15％时，可使工作电流在5％～100％之间改变，即用较小的端电压改变可以引起较大的工作电流改变，从而可以使得与其串联的调压式磁控电抗器的容量很小，减少了本发明的功耗，同时也为该固定电抗器通过大的工作电流创造了条件。

2、本发明的调压式磁控电抗器的控制绕组中的直流电流产生的磁通经两个旁柱铁芯与上、下磁轭构成磁路，该磁路的磁阻很小，所以通过较小的直流电流即可在铁芯柱上产生较高的磁密，而调压式磁控电抗器的工作绕组中的交流电流产生的磁通由两个旁柱铁芯经上、下磁轭后再通过含气隙的中间柱铁芯，其磁阻很大，所以需要很大的交流电流才能产生较高的磁密，这样就可以用较小的直流电流控制较大的交流电流进而调节交流电压，(在控制绕组的匝数与工作绕组的匝数相等的情况下，控制绕组中的直流电流可达到工作绕组中的交流电流的1％以下)，由于控制绕组中的直流电流很小，大大地减低了设备自身发热损耗，使其发热损耗降低20％以上，同时也使得在同样的直流工作电源电压下，达到稳定值所需时间大大减小(其调节速度小于60毫秒)。

3、本发明的三相绕组采用三角形联接，这样避免了三次及其整数倍谐波注入电网，减小了本发明的谐波污染。

(四)、附图说明：

图1为三相磁控电抗器的绕组连线结构示意图；

图2为三相磁阀式固定电抗器的结构示意图；

图3为三相调压式磁控电抗器的A相电抗器(单相调压式磁控电抗器)的结构示意图；

图4为三相调压式磁控电抗器的B相电抗器的结构示意图；

图5为三相调压式磁控电抗器的C相电抗器的结构示意图；

图6为单相磁控电抗器的绕组连线结构示意图；

图7为单相磁阀式固定电抗器的结构示意图。

(五)、具体实施方式：

参见图1～图7，图中，三相磁控电抗器含有三相调压式磁控电抗器和三相磁阀式固定电抗器，三相调压式磁控电抗器含有三个相同的单相电抗器：A相电抗器、B相电抗器、C相电抗器，A、B、C三相电抗器的铁芯3、11、13均为三柱铁芯，铁芯3、11、13的中间柱铁芯上分别分布着气隙4、12、14，气隙4、12、14的个数均为3个，铁芯3、11、13的两个旁柱铁芯上分别绕有三相调压式磁控电抗器的A、B、C相工作绕组和A、B、C控制绕组，适当选择三相调压式磁控电抗器的A、B、C相工作绕组和控制绕组的绕制方向，使三相调压式磁控电抗器的A、B、C相工作绕组产生的磁通分布在两个旁柱铁芯、中间柱铁芯和上下磁轭上，三相调压式磁控电抗器的A、B、C相控制绕组产生的磁通只分布在两个旁柱铁芯和上下磁轭上，三相磁阀式固定电抗器的铁芯1也为三柱铁芯，每个铁芯柱上含有2个磁阀2，三相磁阀式固定电抗器的三相匝数相等的工作绕组N1、N2、N3分别绕在三个铁芯柱上，三相调压式磁控电抗器的三相工作绕组分别与三相磁阀式固定电抗器的三相工作绕组N1、N2、N3串联，串联后形成的三相总绕组再采用三角形联接。

三相调压式磁控电抗器的A相工作绕组含有四个匝数相等的分工作绕组L1-1、L1-2、L1-3、L1-4，L1-1、L1-4分工作绕组串联，L1-2、L1-3分工作绕组串联，然后它们再并联在一起，L1-1、L1-3分工作绕组绕在A相电抗器的铁芯3的同一个旁柱铁芯上，L1-2、L1-4分工作绕组绕在A相电抗器的铁芯3的另一个旁柱铁芯上，三相调压式磁控电抗器的A相控制绕组含有两个匝数相等的分控制绕组5、6，两个分控制绕组5、6串联在一起，两个分控制绕组5、6分别绕在A相电抗器的铁芯3的两个旁柱铁芯上。

三相调压式磁控电抗器的B相工作绕组含有四个匝数相等的分工作绕组L2-1、L2-2、L2-3、L2-4，L2-1、L2-4分工作绕组串联，L2-2、L2-3分工作绕组串联，然后它们再并联在一起，L2-1、L2-3分工作绕组绕在B相电抗器的铁芯11的同一个旁柱铁芯上，L2-2、L2-4分工作绕组绕在B相电抗器的铁芯11的另一个旁柱铁芯上，三相调压式磁控电抗器的B相控制绕组含有两个匝数相等的分控制绕组7、8，两个分控制绕组7、8串联在一起，两个分控制绕组7、8分别绕在B相电抗器的铁芯11的两个旁柱铁芯上。

三相调压式磁控电抗器的C相工作绕组含有四个匝数相等的分工作绕组L3-1、L3-2、L3-3、L3-4，L3-1、L3-4分工作绕组串联，L3-2、L3-3分工作绕组串联，然后它们再并联在一起，L3-1、L3-3分工作绕组绕在C相电抗器的铁芯13的同一个旁柱铁芯上，L3-2、L3-4分工作绕组绕在C相电抗器的铁芯13的另一个旁柱铁芯上，三相调压式磁控电抗器的C相控制绕组含有两个匝数相等的分控制绕组9、10，两个分控制绕组9、10串联在一起，两个分控制绕组9、10分别绕在C相电抗器的铁芯13的两个旁柱铁芯上。

磁阀2为三相磁阀式固定电抗器的铁芯柱中部的一段小截面铁芯，该段小截面铁芯的截面积小于铁芯柱的截面积；气隙4、12、14为三相调压式磁控电抗器的中间柱铁芯中部的一段隔断。

磁阀2的截面积为三相磁阀式固定电抗器的铁芯柱截面积的50％，气隙4、12、14的总高度为三相调压式磁控电抗器的中间柱铁芯的高度的10％。

三相调压式磁控电抗器的A相分工作绕组L1-1、L1-2、L1-3、L1-4的匝数和与A相分控制绕组5、6的匝数和的比为1∶1，三相调压式磁控电抗器的B相分工作绕组L2-1、L2-2、L2-3、L2-4匝数和与B相分控制绕组7、8的匝数和的比为1∶1，三相调压式磁控电抗器的C相分工作绕组L3-1、L3-2、L3-3、L3-4匝数和与C相分控制绕组9、10的匝数和的比为1∶1。

该三相磁控电抗器工作时，它的呈三角形联接的绕组的三个端点A、B、C分别联接高压电网的三相线。

单相磁控电抗器含有单相调压式磁控电抗器和单相磁阀式固定电抗器，单相调压式磁控电抗器的铁芯3为三柱铁芯，中间柱铁芯上分布着3个气隙4，两个旁柱铁芯上绕有单相调压式磁控电抗器的工作绕组和控制绕组，适当选择单相调压式磁控电抗器的工作绕组和控制绕组的绕制方向，使单相调压式磁控电抗器的工作绕组产生的磁通分布在两个旁柱铁芯、中间柱铁芯和上下磁轭上，单相调压式磁控电抗器的控制绕组产生的磁通只分布在两个旁柱铁芯和上下磁轭上，单相磁阀式固定电抗器的铁芯15为单柱铁芯，铁芯15上含有2个磁阀2，单相磁阀式固定电抗器的工作绕组N1绕在铁芯15上，单相调压式磁控电抗器的工作绕组与单相磁阀式固定电抗器的工作绕组N1串联。

单相调压式磁控电抗器的工作绕组含有四个匝数相等的分工作绕组L1-1、L1-2、L1-3、L1-4，L1-1、L1-4分工作绕组串联，L1-2、L1-3分工作绕组串联，然后它们再并联在一起，L1-1、L1-3分工作绕组绕在单相调压式磁控电抗器的铁芯3的同一个旁柱铁芯上，L1-2、L1-4分工作绕组绕在单相调压式磁控电抗器的铁芯3的另一个旁柱铁芯上，单相调压式磁控电抗器的控制绕组含有两个匝数相等的分控制绕组5、6，两个分控制绕组5、6串联在一起，两个分控制绕组5、6分别绕在单相调压式磁控电抗器的铁芯3的两个旁柱铁芯上。

磁阀2为单相磁阀式固定电抗器的铁芯柱中部的一段小截面铁芯，该段小截面铁芯的截面积小于铁芯柱的截面积；气隙4为单相调压式磁控电抗器的中间柱铁芯中部的一段隔断。

磁阀2的截面积为单相磁阀式固定电抗器的铁芯柱截面积的50％，气隙4的总高度为单相调压式磁控电抗器的中间柱铁芯的高度的10％。

单相调压式磁控电抗器的分工作绕组L1-1、L1-2、L1-3、L1-4的匝数和与单相分控制绕组5、6的匝数和的比为1∶1。

该单相磁控电抗器工作时，它的绕组的两端点A、O分别联接高压电网的相线与零线之间。

调节该三相或单项磁控电抗器的感抗值时，需在三相或单项调压式磁控电抗器的控制绕组两端V+、V-加直流电压，电压值的范围在：50V～310V。

Claims

1.一种三相磁控电抗器，含有绕组和铁芯，其特征是：含有三相调压式磁控电抗器和三相磁阀式固定电抗器，三相调压式磁控电抗器含有三个相同的单相电抗器，每个单相电抗器的铁芯为三柱铁芯，中间柱铁芯上分布着至少一个气隙，两个旁柱铁芯上绕有三相调压式磁控电抗器的每相工作绕组和每相控制绕组，三相调压式磁控电抗器的每相工作绕组产生的磁通分布在两个旁柱铁芯、中间柱铁芯和上下磁轭上，三相调压式磁控电抗器的每相控制绕组产生的磁通只分布在两个旁柱铁芯和上下磁轭上，三相磁阀式固定电抗器的铁芯也为三柱铁芯，每个铁芯柱上含有至少一个磁阀，三相磁阀式固定电抗器的三相匝数相等的工作绕组分别绕在三个铁芯柱上，三相调压式磁控电抗器的三相工作绕组分别与三相磁阀式固定电抗器的三相工作绕组串联，串联后形成的三相总绕组再采用三角形联接；三相调压式磁控电抗器的每相工作绕组含有至少一对并联设置的分工作绕组，三相调压式磁控电抗器的每相控制绕组含有至少一个分控制绕组。

2.根据权利要求1所述的三相磁控电抗器，其特征是：所述三相调压式磁控电抗器的每相工作绕组含有四个匝数相等的分工作绕组，四个分工作绕组两两串联后再并联在一起，串联在一起的两个分工作绕组分别绕在单相电抗器的铁芯的两个旁柱铁芯上，三相调压式磁控电抗器的每相控制绕组含有两个匝数相等的分控制绕组，两个分控制绕组串联在一起，两个分控制绕组分别绕在单相电抗器的铁芯的两个旁柱铁芯上。

3.根据权利要求1或2所述的三相磁控电抗器，其特征是：所述磁阀为三相磁阀式固定电抗器的铁芯柱中部的一段小截面铁芯，该段小截面铁芯的截面积小于铁芯柱的截面积；所述气隙为所述中间柱铁芯中部的一段隔断。

4.根据权利要求3所述的三相磁控电抗器，其特征是：所述磁阀的截面积为三相磁阀式固定电抗器的铁芯柱截面积的20％～85％，所述气隙的总高度为三相调压式磁控电抗器的中间柱铁芯的高度的5％～30％。

5.根据权利要求4所述的三相磁控电抗器，其特征是：所述三相调压式磁控电抗器的每相工作绕组与每相控制绕组的匝数比为1∶1，三相磁阀式固定电抗器的铁芯的每个铁芯柱上的磁阀的个数为一个，或为两个，或为三个，三相调压式磁控电抗器的每个单相电抗器的铁芯的中间柱铁芯上的气隙的个数为一个，或为两个，或为三个，或为四个。

6.一种单相磁控电抗器，含有绕组和铁芯，其特征是：含有单相调压式磁控电抗器和单相磁阀式固定电抗器，单相调压式磁控电抗器的铁芯为三柱铁芯，中间柱铁芯上分布着至少一个气隙，两个旁柱铁芯上绕有单相调压式磁控电抗器的工作绕组和控制绕组，单相调压式磁控电抗器的工作绕组产生的磁通分布在两个旁柱铁芯、中间柱铁芯和上下磁轭上，单相调压式磁控电抗器的控制绕组产生的磁通只分布在两个旁柱铁芯和上下磁轭上，单相磁阀式固定电抗器的铁芯为单柱铁芯，单柱铁芯上含有至少一个磁阀，单相磁阀式固定电抗器的工作绕组绕在单柱铁芯上，单相调压式磁控电抗器的工作绕组与单相磁阀式固定电抗器的工作绕组串联；单相调压式磁控电抗器的工作绕组含有至少一对并联设置的分工作绕组，单相调压式磁控电抗器的控制绕组含有至少一个分控制绕组。

7.根据权利要求6所述的单相磁控电抗器，其特征是：所述单相调压式磁控电抗器的工作绕组含有四个匝数相等的分工作绕组，四个分工作绕组两两串联后再并联在一起，串联在一起的两个分工作绕组分别绕在单相调压式磁控电抗器的铁芯的两个旁柱铁芯上，单相调压式磁控电抗器的控制绕组含有两个匝数相等的分控制绕组，两个分控制绕组串联在一起，两个分控制绕组分别绕在单相调压式磁控电抗器的铁芯的两个旁柱铁芯上。

8.根据权利要求6或7所述的单相磁控电抗器，其特征是：所述磁阀为单相磁阀式固定电抗器的铁芯柱中部的一段小截面铁芯，该段小截面铁芯的截面积小于铁芯柱的截面积；所述气隙为所述中间柱铁芯中部的一段隔断。

9.根据权利要求8所述的单相磁控电抗器，其特征是：所述磁阀的截面积为单相磁阀式固定电抗器的铁芯柱截面积的20％～85％，所述气隙的总高度为单相调压式磁控电抗器的中间柱铁芯的高度的5％～30％。

10.根据权利要求9所述的单相磁控电抗器，其特征是：所述单相调压式磁控电抗器的工作绕组与控制绕组的匝数比为1∶1，单相磁阀式固定电抗器的铁芯柱上的磁阀的个数为一个，或为两个，或为三个，单相调压式磁控电抗器的的铁芯的中间柱铁芯上的气隙的个数为一个，或为两个，或为三个，或为四个。