CN102792399A - 电感性电抗器 - Google Patents

Abstract

一种电感性电抗器（10），包括芯体（110）、围绕芯体（110）的线圈（120）及包裹线圈（120）的磁盒（130、131、132），磁盒（130、131、132）至少为两个，沿着芯体（110）纵轴的方向堆叠放置，芯体（110）由抗磁饱和性材料制成。该电抗器不产生漏磁，不至于对外界引起电磁干扰，并避免了在大电流下发生磁饱和。

Description

电感性电抗器

【技术领域】

本发明涉及电力电子领域， 尤其涉及一种电感性电抗器。 【背景技术】

随着国民经济的快速发展，智能化电网对低压电网的用电管理提出了更高 的要求。低压电力线上的载波通信已经越来越多的在电网中普遍应用了。经过 不断的研究试验利用现代科技实现低压电网用电管理的现代化、 自动化已经成 为智能电网的重要组成部分。 目前， 低压电力线上载波通信的主要用途之一是 实现对用户的远程抄表。通过在用户的电表上加装专用的芯片， 将用户电表中 的数据通过电力线以载波的方式传输到电力部门的数据中心，从而获得用户电 表中存储的信息。 这种应用避免了传统的 "挨门挨户"的抄表方式， 节约了大 量的人力， 提高了电力部门的工作效率。

但是大量新型用电器的接入不但给低压电网造成了严重的杂波干扰，而且 在电网上形成了许许多多低阻抗点，这些随处可见的低阻抗点使载波的传输一 直处在阻抗不匹配状态， 导致载波在传输过程中的急剧衰落。 具体地说， 当电 网提供给负载电源工作的过程中， 由于负载中存在非线性器件而产生高次谐波 电流。 负载的非线性阻抗的特性会表现出在某一频点上呈极低阻抗， 在这一频 点上， 严重衰减了载波信号增益。 同时由非线性负载产生的高次谐波电流反馈 到电网中， 引起对电网的谐波污染， 从而降低了供电电网的供电效率， 破坏了 电网供电电能质量。

为了解决这一问题，人们提出了采用与电表串联的电感性电抗器对电网中 的杂波实施阻隔， 避免其对有意义的载波信号产生干扰。 电感性电抗器通常可 以串接在用户电表的火线上， 由于载波信号的频率通常较高， 因此采用电感性 电抗器的作用一方面在于阻止用户电能表端以下的所有电器产生的杂波对载 波频率信号段的干扰，一方面也在于阻止载波信号被用户端的低阻抗负载短路 或者衰减。 关于现有技术中的电感性电抗器结构， 可以参考申请号为

CN02266518和 CN200820030407的中国专利申请。

现有技术中所揭露的电感性电抗器虽然从原理上可以起到滤去杂波的作 用， 但实际使用过程中发现， 一旦经过电感性电抗器的电流增大到数十安培， 现有技术中的电感性电抗器便产生了磁饱和现象而无法起到阻波的作用，并且 饱和后的电感性电抗器本身又会产生新杂波， 对净化电网非但无益反而有害。 随着家用电器的数量和功耗不断增加，经过用户电表的电流达到几十安培是很 常见的现象。因此现有技术中的电感性电抗器在大电流下的磁饱和现象已经成 为了阻碍其在电网中广泛应用的最大障碍。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题是， 提供一种电感性电抗器， 能够避免在大电 流下发生磁饱和现象， 使其能够应用在电网中。

为了解决上述问题， 本发明提供了一种电感性电抗器， 包括芯体、 围绕芯 体的线圈以及包裹线圈的磁盒， 磁盒的数目至少为两个， 沿着芯体纵轴的方向 依次堆叠放置， 所述芯体采用抗磁饱和性材料制成。

作为可选的技术方案， 所述芯体材料的相对磁导率不大于 1。

作为可选的技术方案， 所述芯体的材料是铜或者工程塑料。

作为可选的技术方案，所述线圈所采用的绕线的直流电阻不大于 0.002欧 姆， 并且电感量大于 25微亨。

作为可选的技术方案，所述电感性电抗器进一步包括一用于容置磁盒的外 壳， 所述外壳的尺寸与安装于电网中的漏电保护器的尺寸相互配合， 以便于电 感性电抗器同漏电保护器相邻安装。

本发明的优点在于，采用密闭磁盒的结构，在额定工频大电流励磁状态下， 对外界不产生漏磁， 目的在于避免发生磁饱和现象的同时， 对外界不会产生因 漏磁而引起的电磁干扰。本发明还采用了抗磁性材料作为部分芯体介质， 进一 步避免芯体中产生耦合磁场并在大电流下发生磁饱和， 综合以上两点， 本发明 所揭露的电感性电抗器器能够有效地避免在大电流下发生磁饱和现象，从而获 得很宽的电抗线性范围。

【附图说明】

附图 1所示是本发明所述具体实施方式中电感性电抗器的分解图； 附图 2是附图 1所示各个部件组合之后的立体示意图；

附图 3是附图 2所示电感性电抗器与外壳组合之后的结构示意图； 附图 4是本发明实施例中所述电抗器的测试曲线。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明提供的电感性电抗器的具体实施方式做详细说明。 附图 1所示是本具体实施方式所述电感性电抗器 10的分解图， 附图 2是 附图 1所示的各个部件组合之后的电感性电抗器 10的立体示意图。 所述电感 性电抗器 10包括： 芯体 110; 围绕芯体 110的线圈 120以及包裹线圈 120的磁 盒 130。 本具体实施方式中的磁盒为两个， 分别是磁盒 131与 132， 在其他的 具体实施方式中， 还可以包括更多的磁盒， 更多的磁盒应当设置在磁盒 131与 132之间， 沿着芯体 110的轴向方向堆叠设置。

所述电感性电抗器 10进一步包括环形的相互扣合的线圈套筒 191与 192， 采用绝缘材料制成， 相互扣合后安装在线圈 120和磁盒 130之间， 将两者隔离 起来。

所述电感性电抗器 10还包括与芯体 110配套的螺母 111，两者相互螺接以 固定磁盒 130和线圈 120。

为了避免电感性电抗器在大电流下发生磁饱和， 本具体实施方式将磁盒 130设计成两个相互堆叠在一起的磁盒 131与 132。 在线圈 120中有电流通过 时，会在磁盒 130中形成耦合磁场，由于磁盒 130包括两个相互堆叠的磁化 131 与 132， 因此在两者之间会产生漏磁， 目的在于避免发生磁饱和现象。

而进一步实验表明， 这种设计并不能够完全避免电感性电抗器 10在大电 流下的磁饱和， 因此本具体实施方式所提出的技术方案进一步对芯体 110的材 料进行了改进。 为了避免在大电流的情况下芯体 110发生磁饱和， 本具体实施 方式所采用的芯体 110的材料是抗磁性物质。 所谓抗磁性物质， 是指在磁场中 不能够被磁化的物质， 采用这种物质作为芯体 110的材料， 可以避免芯体 110 在线圈 120通过大电流的情况下发生磁饱和。作为对抗磁性物质的进一步量化 描述， 所述芯体 110所采用的抗磁性物质应当是相对磁导率不大于 1的物质， 例如金、 银、 铜、 铅或者工程塑料等， 尤其是铜和工程塑料价格低廉且易于加 工， 是芯体 110所采用的优选材料。 所谓工程塑料通常是聚酰胺 (又称尼龙， 缩写为 PA)、聚甲醛 (POM)、聚碳酸酯 (PC)、改性聚苯醚 (PPO,也有缩写为 PPE 的)和聚酯 (PBT和 PET)等几种塑料的统称。

所属磁盒 131与 132优选采用高频铁氧体合金材料制成，可以提高电抗器 10在大电流下的抗磁饱和性能。

所述线圈 120所采用的绕线的直流电阻不大于 0.002欧姆， 并且电感量大 于 25微亨。

进一步地， 所述电感性电抗器 10还包括一用于容置磁盒的外壳。 附图 3 所示为带有外壳 180的电感性电抗器 10结构示意图， 外壳 180上进一步安装 了线圈卡座 170和两个紧固螺丝 171和 172。电感性电抗器 10的线圈 120的两 个接头卡入线圈卡座 170的接线孔中， 并通过紧固螺丝 171和 172卡紧。线圈 卡座 170进一步包括同外部连接的接口 （图中未示出）。 因此， 电感性电抗器 10配上外壳 180之后，便可以安装在工作场合进行使用，例如串联在用户电表 的火线上。由于电表通常都安装在很小的空间内，各种组件的安放都非常紧凑， 为了使电感性电抗器 10的安装不会占用本来就很狭小的空间， 因此所述外壳 180的尺寸最好能够设计成与安装于电网中的漏电保护器的尺寸相互配合， 即 外壳 180的长宽和漏电保护器相同， 这样就可以和漏电保护器相邻安装。 接下来给出本发明的一个实施例。

本实施例所述电感性电抗器中，线圈导线的材料为漆包铜线，直径 3 毫米， 共绕 6 匝， 线圈直径 350毫米。线圈之外采用尼龙制成线圈套筒。套筒外的磁 盒为上下分离的两个， 磁环的内半径 86毫米， 外半径 210毫米， 采用高频铁 氧体合金材料材料制成。 芯体采用尼龙制成， 直径 5毫米。 对上述结构的阻波 器进行大电流测试表明， 在通过 100安培电流的情况下， 仍然未观察到饱和现 象。下表是对上述电感做交流大电流测试的测试结果。测试在相同条件下重复 进行六次， 因此在每个电流值下都获得了对应的六个电压值， 最终将六个电压 值取算术平均为最终的电压值。采用电流为纵坐标， 对应的电压为横坐标绘制 曲线图， 如附图 4所示， 可见本实施例所给出的电感性电抗器， 在 100A的大 电流下仍未出现饱和迹象。

以上所述仅是本发明的优选实施方式， 应当指出， 对于本技术领域的普通 技术人员， 在不脱离本发明原理的前提下， 还可以做出若干改进和润饰， 这些 改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1. 权 利 要 求 书

   1. 一种电感性电抗器， 包括芯体、 围绕芯体的线圈以及包裹线圈的磁盒， 其 特征在于， 磁盒的数目至少为两个， 沿着芯体纵轴的方向依次堆叠放置， 所述芯体采用抗磁饱和性材料制成。
2. 2. 根据权利要求 1所述的电感性电抗器， 其特征在于， 所述芯体材料的相对 磁导率不大于 1。
3. 3. 根据权利要求 1或 2所述的电感性电抗器， 其特征在于， 所述芯体的材料 是铜或者工程塑料。
4. 4. 根据权利要求 1所述的电感性电抗器， 其特征在于， 所述线圈所采用的绕 线的直流电阻不大于 0.002欧姆， 并且电感量大于 25微亨。
5. 5. 根据权利要求 1所述的电感性电抗器， 其特征在于， 所述电感性电抗器进 一步包括一用于容置磁盒的外壳， 所述外壳的尺寸与安装于电网中的漏电 保护器的尺寸相互配合， 以便于电感性电抗器同漏电保护器相邻安装。