CN102867616B - 一种铁心电抗器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种铁心电抗器，其包括有铁心柱，所述铁心柱包括沿其轴线依次排列的若干个铁心饼(3)和每相邻两铁心饼(3)之间设置的气隙(4)，其中，所述铁心电抗器还包括有固定机构，所述固定机构用于对铁心柱中的各个铁心饼(3)分别进行固定，以限制铁心饼(3)的振动。本发明所提供的铁心电抗器与现有技术相比，降低了铁心电抗器所产生的振动与噪声。

Description

一种铁心电抗器

技术领域

本发明属于电抗器技术领域，具体涉及一种铁心电抗器。

背景技术

电抗器在电力系统中是一种用作限流、稳流、无功补偿、移向与滤波的电感电器，电抗器根据铁心的型式大致可分为三类：一种是空心电抗器，这种电抗器只有绕组而无铁心，实质上就是一个空心的电感线圈；一种是铁心电抗器，其磁路是一个闭合的铁心柱，铁心柱外部套有绕组；还有一种是带气隙的铁心电抗器，其磁路是一个带气隙的铁心柱，铁心柱外部套有绕组，所述带气隙的铁心柱由若干个铁心饼和每相邻两铁心饼之间设置的气隙依次串联组成。

空心电抗器由于没有铁心，绕组中通过单位电流所产生的磁通较小，所以这种电抗器的电感(电抗)值较小且稳定，体积较大，耗用材料较多；铁心电抗器由于有了高磁导率的铁心，所以绕组中通过单位电流时产生的磁通较多，即电感值较大，在相同容量的情况下，其体积要比空心电抗器小，铁心电抗器的电抗可以用下式表示：

X＝ωN²Sμμ₀/l              (1)

式(1)中：X-电抗，ω-角频率，N-匝数，S-磁路截面积，μ-铁心磁导率，μ₀-空气磁导率，l-平均磁路长。

在给定电抗器的情况下，角频率ω、匝数N、磁路截面积S、平均磁路长l以及空气磁导率μ₀都是常量，而铁心磁导率μ却随铁心电抗器中通过的电流的改变而变化，导致电抗X也随电流的改变而变化，因此铁心电抗器的电感值并不稳定；带气隙的铁心电抗器综合了上述两种电抗器的优点，其具有高磁导率的铁心，所以电感值较大，体积较小，而且铁心柱内设置的气隙使得电抗器的电感值基本上不随通过电抗器的电流的改变而变化，因此带气隙的铁心电抗器的电感值较大且稳定，还可通过调整铁心饼之间气隙的高度来改变带气隙的铁心电抗器的电感值，因而带气隙的铁心电抗器的应用范围较广。

带气隙的铁心电抗器虽然可得到较大且稳定的电感值，但其铁心柱是由若干个铁心饼和每相邻两铁心饼之间设置的气隙依次串联组成的，所述铁心饼和气隙在磁致伸缩力的作用下，不可避免会产生振动和噪声，如果这种振动和噪声不能得到有效地控制，将给带气隙的铁心电抗器的运行带来极大的安全隐患。

现有技术中，带气隙的铁心电抗器一般采用如图1所示的固定结构。在图1中，带气隙的铁心电抗器包括螺母1、上铁轭2、铁心柱、多根拉螺杆5、以及下铁轭6。其中，铁心柱由若干个铁心饼3和每相邻两铁心饼之间设置的气隙4依次串联组成，所述铁心柱的中部设置有中心孔，拉螺杆5设置在铁心柱的中心孔中。上铁轭2和下铁轭6分别设置于铁心柱的上、下两端，多根拉螺杆5依次穿过上铁轭2、铁心柱的中心孔以及下铁轭6，将铁心柱、上铁轭2和下铁轭6串联成一个整体，所述拉螺杆5位于上铁轭2和下铁轭6之间的部分为光轴，而其两端的部分分别设置有螺纹，两个螺母1分别套在拉螺杆5的两端与拉螺杆5两端的螺纹配合，以将铁心柱与上铁轭2和下铁轭6固定为一体，并通过拉螺杆5对上铁轭2、下铁轭6及铁心柱施加预压紧力，达到控制铁心饼3振动幅度的目的，但是这种固定结构存在如下缺陷：

①所述固定结构通过拧紧螺母1所施加的预压紧力来控制铁心饼3的振动，而带气隙的铁心电抗器在工作过程中存在磁致伸缩作用，使得在铁心饼3上产生方向与大小都发生变化的力，即使在恒定预压紧力的作用下，铁心饼3也会由于各向受力不均而产生位移和振动。

②拉螺杆5穿过由若干个铁心饼3和每相邻两铁心饼之间设置的气隙4依次串联组成的铁心柱，每个铁心饼3由于各向受力不均会产生局部振动，而各铁心饼3的中心孔与拉螺杆5之间轴向并无限位结构，因而其轴向无阻尼，使得每个铁心饼3与拉螺杆之间的局部震动引发至所有串联的铁心饼3产生系列振动，从而导致电抗器整体振动与噪声的扩大。

③拉螺杆5与铁心饼3之间辐向也没有紧密地配合，因而其辐向存在间隙，在磁致伸缩作用下，使得每个铁心饼3产生幅向振动和位移，也会导致电抗器整体振动和噪声的扩大。

④为了对串联的铁心饼3施加足够大的预压紧力，拉螺杆5因长期承受高强度的拉应力而导致过度疲劳，使得带气隙的铁心电抗器在运行一段时间后，其振动与噪声增大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述问题，提供一种可降低铁心饼的振动与噪声的铁心电抗器。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是该铁心电抗器包括有铁心柱，所述铁心柱包括沿其轴线依次排列的若干个铁心饼和每相邻两铁心饼之间设置的气隙，其中，所述铁心电抗器还包括有固定机构，所述固定机构用于对铁心柱中的各个铁心饼分别进行固定，以限制铁心饼的振动。

其中，所述铁心柱中部开有通孔，所述通孔由各个铁心饼中部的中心孔形成，所述固定机构包括支架，所述支架设于铁心柱的通孔内，所述铁心柱中的各个铁心饼分别固定在所述支架上。

优选的是，所述支架采用管螺杆，所述固定机构中还包括有螺套，所述各个铁心饼分别通过螺套活动连接在管螺杆上，所述螺套采用若干个，所述若干个螺套分别固定在各个铁心饼的中心孔内，螺套的外径与其所在铁心饼的中心孔的内径相配合，管螺杆的外表面上设置有外螺纹，所述各个螺套分别套装在管螺杆上，且各个螺套的内表面上设置有与管螺杆外表面的外螺纹相配合的内螺纹。

进一步优选的是，所述螺套与其配合的铁心饼之间通过浇注方式固定在一起，将螺套的外表面浇注在与其配合的铁心饼的中心孔的内表面上。

更优选的是，所述铁心电抗器还包括有上铁轭和下铁轭，所述上铁轭和下铁轭分别设置在铁心柱的上、下两端，所述管螺杆的上、下两端分别固定在所述上铁轭和下铁轭上，从而将铁心柱与上铁轭和下铁轭固定为一体。

优选所述管螺杆依次穿过上铁轭、铁心柱和下铁轭，管螺杆的上、下两端分别设置有外螺纹。所述外螺纹在管螺杆上的位置分别对应上铁轭的上方以及下铁轭的下方，所述固定机构中还包括有两个螺母，所述两个螺母分别套在管螺杆上、下两端并与管螺杆上的外螺纹配合。

其中，所述管螺杆可以采用实心结构。

或者，所述管螺杆也可以采用中空式结构，其内部空腔内流动有冷却介质，以带走铁心柱产生的热量。

优选的是，所述管螺杆的外表面上还设置有若干个隔磁槽，用于降低管螺杆的涡流损耗。

进一步优选，所述隔磁槽沿管螺杆的轴向交错布置，隔磁槽的数量可以根据管螺杆的涡流损耗及管螺杆的强度进行设定。

优选所述单个隔磁槽的形状为长圆形。

本发明铁心电抗器与现有技术中的铁心电抗器相比具有如下优点：

①.铁心饼与管螺杆之间采用螺纹连接，使得所有铁心饼在轴向与辐向都得到有效固定，减小了各铁心饼的振动，因而能够显著降低带气隙的铁心电抗器的噪声，减轻了由于铁心饼振动而带来的安全隐患；

②.由于铁心饼与管螺杆之间采用螺纹连接减小了铁心饼的振动，不再需要通过拧紧螺母带来的预压紧力来限制铁心饼的振动，因而管螺杆两端无需承受拉螺杆所承受的高强度拉应力，相对延长了管螺杆的寿命；

③.管螺杆可采用中空式结构，空腔贯穿整个管螺杆，所述空腔内流动有冷却介质，其能够带走铁心柱产生的热量；

④.通过在管螺杆上设置的若干个隔磁槽，可降低管螺杆的涡流损耗；

⑤.各个铁心饼之间形成类似于双螺母互锁的结构，限制了每个铁心饼的振动，可大幅降低电抗器的振动幅度与噪声幅度，提高了电抗器运行的可靠性。

附图说明

图1a为现有技术中铁心电抗器的结构示意图；

图1b为图1a中的A-A剖视图；

图1c为图1a中的B-B剖视图；

图2a为本发明实施例1中铁心电抗器的结构示意图；

图2b为图2a中的A-A剖视图；

图3为本发明实施例1中管螺杆8的结构示意图。

图中：1-螺母；2-上铁轭；3-铁心饼；4-气隙；5-拉螺杆；6-下铁轭；7-螺套；8-管螺杆；9-隔磁槽。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明铁心电抗器作进一步详细描述。

所述铁心电抗器包括有铁心柱，所述铁心柱包括沿其轴线依次排列的若干个铁心饼3和每相邻两铁心饼3之间设置的气隙4，其中，所述铁心电抗器还包括有固定机构，所述固定机构用于对铁心柱中的各个铁心饼3分别进行固定，以限制铁心饼3的振动。

所述铁心柱中部开有通孔，所述通孔由各个铁心饼3中部的中心孔形成，所述固定机构包括支架，所述支架设于铁心柱的通孔内，所述铁心柱中的各个铁心饼3分别固定在所述支架上。

实施例1：

图2为本实施例中铁心电抗器的结构示意图。如图2所示，本实施例中，该铁心电抗器采用带气隙的铁心电抗器，其主要包括：上铁轭2、下铁轭6、铁心柱以及固定机构。所述铁心柱包括沿其轴线依次排列的若干个铁心饼3和每相邻两铁心饼3之间设置的气隙4，所述铁心柱中部开有通孔，各个铁心饼3的中部设置有直径相同的中心孔，所述铁心柱中部的通孔由各个铁心饼3中部的中心孔共同形成，所述固定机构用于对铁心柱中的各个铁心饼3分别进行固定，以限制铁心饼3的振动。

本实施例中，所述固定机构设于所述铁心柱中部的通孔中。所述固定机构包括管螺杆8与若干个螺套7，所述管螺杆8设置在铁心柱中部的通孔内，所述若干个螺套7分别固定在各个铁心饼3的中心孔内，分别固定在各个铁心饼3中心孔内的各个螺套7套装在管螺杆8上，管螺杆8的外表面上设置有外螺纹，螺套7的内表面上设置有与管螺杆8外表面上的外螺纹相配合的内螺纹，从而使螺套7可以旋在管螺杆8上。即，所述铁心柱中的各个铁心饼3分别通过固定在其中心孔内的螺套7活动连接在管螺杆8上。本实施例中，铁心饼3与螺套7的固定方式采用浇注的方式，即将螺套7的外表面浇注在与其配合的铁心饼3的中心孔的内表面上，螺套7的外径与铁心饼3的中心孔的内径相配合，每个螺套7的高度和与其配合的铁心饼3的厚度相适应，所述相适应可以理解为略大、略小或相等。

通过将各个与螺套7浇注为一体的铁心饼3由下至上或者由上至下依次旋在管螺杆8上，使得各个铁心饼3之间形成类似于双螺母互锁的结构，以限制每个铁心饼3的振动，可大幅降低电抗器的振动幅度与噪声幅度，提高了电抗器整体运行的可靠性。

所述上铁轭2和下铁轭6分别设置在铁心柱的上、下两端，管螺杆8依次穿过上铁轭2、铁心柱和下铁轭6，在管螺杆8的上、下两端分别设置有外螺纹。所述外螺纹在管螺杆8上的位置分别对应于上铁轭2的上方以及下铁轭6的下方，所述固定机构中还包括有两个螺母1，将两个螺母1分别旋在管螺杆8两端的外螺纹上，并与管螺杆8两端的外螺纹配合，从而将铁心柱与上铁轭2和下铁轭6固定为一体。

所述两个螺母1分别与上铁轭2、下铁轭6之间还可设置有固定部件，本实施例中，所述固定部件采用垫脚。

本实施例中，管螺杆8采用中空式结构，管螺杆8的内部空腔内可以流通有冷却介质，通过冷却介质带走铁心柱产生的热量，所述冷却介质可采用变压器油。

如图3所示，本实施例中，中空式结构的管螺杆8上还设置有若干个隔磁槽9，所述隔磁槽9沿管螺杆8的轴向交错布置，隔磁槽9的数量可以根据管螺杆8的涡流损耗及管螺杆8的强度进行设定。其中，单个隔磁槽9的形状为长圆形，当然隔磁槽9也可以采用任意其他的形状。

实施例2：

本实施例与实施例1的区别主要在于：管螺杆8的结构不同。

本实施例中，所述管螺杆8采用实心结构，此种结构的管螺杆适用于小容量的带气隙的铁心电抗器。

另外，两个螺母1分别与上铁轭2、下铁轭6之间设置的固定部件与实施例1中也不同。本实施例中，固定部件采用压梁。

本实施例中的其他结构都与实施例1相同，这里不再赘述。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种铁心电抗器，包括有铁心柱，所述铁心柱包括沿其轴线依次排列的若干个铁心饼(3)和每相邻两铁心饼(3)之间设置的气隙(4)，其特征在于，所述铁心电抗器还包括有固定机构，所述固定机构用于对铁心柱中的各个铁心饼(3)分别进行固定，以限制铁心饼(3)的振动；

所述铁心柱中部开有通孔，所述通孔由各个铁心饼(3)中部的中心孔形成，所述固定机构包括支架，所述支架设于铁心柱的通孔内，所述铁心柱中的各个铁心饼(3)分别固定在所述支架上；

所述支架采用管螺杆(8)，所述固定机构中还包括有螺套(7)，所述各个铁心饼(3)分别通过螺套(7)活动连接在管螺杆(8)上，所述螺套(7)采用若干个，所述若干个螺套(7)分别固定在各个铁心饼(3)的中心孔内，螺套(7)的外径与其所在铁心饼(3)的中心孔的内径相配合，管螺杆(8)的外表面上设置有外螺纹，所述各个螺套(7)分别套装在管螺杆(8)上，且各个螺套(7)的内表面上设置有与管螺杆(8)外表面的外螺纹相配合的内螺纹。

2.根据权利要求1所述的铁心电抗器，其特征在于，所述螺套(7)与其配合的铁心饼(3)之间通过浇注方式固定在一起，螺套(7)的外表面浇注在与其配合的铁心饼(3)的中心孔的内表面上。

3.根据权利要求1所述的铁心电抗器，其特征在于，所述铁心电抗器还包括有上铁轭(2)和下铁轭(6)，所述上铁轭(2)和下铁轭(6)分别设置在铁心柱的上、下两端，所述管螺杆(8)的上、下两端分别固定在所述上铁轭(2)和下铁轭(6)上，从而将铁心柱与上铁轭(2)和下铁轭(6)固定为一体。

4.根据权利要求3所述的铁心电抗器，其特征在于，所述管螺杆(8)依次穿过上铁轭(2)、铁心柱和下铁轭(6)，管螺杆(8)的上、下两端分别设置有外螺纹，所述外螺纹在管螺杆(8)上的位置分别对应上铁轭(2)的上方以及下铁轭(6)的下方，所述固定机构中还包括有两个螺母(1)，所述两个螺母(1)分别套在管螺杆上、下两端并与管螺杆上的外螺纹配合。

5.根据权利要求1所述的铁心电抗器，其特征在于，所述管螺杆(8)采用实心结构。

6.根据权利要求1所述的铁心电抗器，其特征在于，所述管螺杆(8)采用中空式结构，其内部空腔内流通有冷却介质，以带走铁心柱产生的热量。

7.根据权利要求6所述的铁心电抗器，其特征在于，所述管螺杆(8)的外表面上设置有若干个隔磁槽(9)，用于降低管螺杆(8)的涡流损耗。

8.根据权利要求7所述的铁心电抗器，其特征在于，所述隔磁槽(9)沿管螺杆(8)的轴向交错布置；单个所述隔磁槽(9)的形状为长圆形。