CN102938289A - 磁楔式可调电抗器 - Google Patents

Abstract

磁楔式可调电抗器，属于可调电抗器制作技术领域。它解决了现有电抗器调节不方便及线性度差的问题。它包括由绕组铁心、下铁轭、带气隙铁心和上铁轭依次首尾相接组成的矩形主磁路框架，它还包括交流绕组、磁楔和两片非铁磁性绝缘板，下铁轭和上铁轭呈水平方向相对，绕组铁心上螺旋缠绕交流绕组，带气隙铁心的中心为水平气隙，磁楔嵌入在该水平气隙内，且磁楔与该水平气隙的两个侧壁之间均设置有一片非铁磁性绝缘板，该磁楔和两片非铁磁性绝缘板夹固在水平气隙内。本发明用于制作电抗器。

Description

磁楔式可调电抗器

技术领域

本发明涉及一种磁楔式可调电抗器，属于可调电抗器制作技术领域。

背景技术

目前，公知的以调节气隙为调感方式的电抗器的结构均由交流绕组、气隙、动铁心和固定铁心构成。动铁心与固定铁心分别对称分布在气隙的上下两侧，竖直移动动铁心可以增大或缩小气隙高度，改变磁路中的等效磁阻，进而改变电抗器的电感量。但是它存在以下不足：一、由于动铁心移动的方向与磁通方向平行，使得在调节气隙时动铁心和固定铁心之间会产生很大的电磁力，引起很大的振动和噪声，造成能量损耗；再加上需要克服动铁心重力影响，使调节很不方便；二、它需要较为精密的机械传动装置与之配合使用；三、电感量与气隙高度成反比趋势，线性度不好。

发明内容

本发明是为了解决现有电抗器调节不方便及线性度差的问题，提供一种磁楔式可调电抗器。

本发明的第一种技术方案：

本发明所述磁楔式可调电抗器，它包括由绕组铁心、下铁轭、带气隙铁心和上铁轭依次首尾相接组成的矩形主磁路框架，它还包括交流绕组、磁楔和两片非铁磁性绝缘板，

下铁轭和上铁轭呈水平方向相对，绕组铁心上螺旋缠绕交流绕组，带气隙铁心的中心为水平气隙，磁楔嵌入在该水平气隙内，且磁楔与该水平气隙的两个侧壁之间均设置有一片非铁磁性绝缘板，该磁楔和两片非铁磁性绝缘板夹固在水平气隙内。

所述交流绕组的水平截面为圆形或矩形。

本发明的第二种技术方案：

本发明所述磁楔式可调电抗器，它包括圆筒形铁心，其它还包括交流绕组、磁楔和两片非铁磁性绝缘板，

圆筒形铁心的侧壁上具有轴向气隙，圆筒形铁心上螺旋缠绕交流绕组，该交流绕组的绕线方向与圆筒形铁心的轴向平行，磁楔嵌入在所述轴向气隙内，且磁楔与该轴向气隙的两个侧壁之间均设置有一片非铁磁性绝缘板，该磁楔和两片非铁磁性绝缘板夹固在轴向气隙内。

本发明克服了现有可调电抗器结构设计中的技术的偏见，采用了全新的结构设计。本发明的优点是：本发明所述电抗器为一种电感量可变化的高压电气装置，它沿与主磁通垂直的方向调节磁楔，因此在磁楔调节过程中产生的电磁吸力在垂直方向的分量很小，这样可以减小振动和噪声；并且由于铁心是固定的，这与传统的调节气隙方法相比，避免了铁心自身重力的影响；再加上在磁楔的表面安装了非铁磁性绝缘板，这样对磁楔具有支持作用，可进一步降低噪声和振动；另外非铁磁性绝缘板还能起到润滑功能，使磁楔在气隙内的调节更加方便。

本发明由于磁楔可以完全插入和完全抽出气隙，使得可以在很大的范围内调节电抗值。当磁楔完全插入时，气隙最小，磁阻最小，电抗值最大；完全抽出时，气隙最大，磁阻最大，电抗值最小。

本发明具有调节简单方便、振动小、噪声低、线性度好、成本低的优点。使用在电力系统中具有控制电压、补偿无功的作用。

附图说明

图1为本发明实施方式一所述电抗器当磁楔小部分插入水平气隙时的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为本发明实施方式一所述电抗器当磁楔完全插入水平气隙时的结构示意图；

图4为图3的等效电路图；

图5为本发明实施方式一所述电抗器当磁楔大部分插入水平气隙时的结构示意图；

图6为图5的等效电路图；

图7为本发明实施方式一所述电抗器当磁楔完全抽出水平气隙时的结构示意图；

图8为图7的等效电路图；

图9为本发明实施方式三所述电抗器当磁楔完全抽出轴向气隙时的结构示意图；

图10为图9的俯视图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1至图8说明本实施方式，本实施方式所述磁楔式可调电抗器，它包括由绕组铁心2、下铁轭7、带气隙铁心5和上铁轭6依次首尾相接组成的矩形主磁路框架，它还包括交流绕组1、磁楔3和两片非铁磁性绝缘板4，

下铁轭7和上铁轭6呈水平方向相对，绕组铁心2上螺旋缠绕交流绕组1，带气隙铁心5的中心为水平气隙，磁楔3嵌入在该水平气隙内，且磁楔3与该水平气隙的两个侧壁之间均设置有一片非铁磁性绝缘板4，该磁楔3和两片非铁磁性绝缘板4夹固在水平气隙内。

本实施方式中，交流绕组1套装在绕组铁心2上用来产生主磁通；水平气隙可被磁楔3填充。磁楔3可以完全插入水平气隙、部分插入水平气隙和完全抽出水平气隙。磁楔3的长、宽及高的尺寸与水平气隙的尺寸相吻合，磁楔3可在水平气隙内自由平滑的移动，通过调节磁楔3插入水平气隙的程度，来改变水平气隙的等效长度，能够改变整个磁路的磁阻，达到调节电感量的目的。

绕组铁心2、下铁轭7、带气隙铁心5和上铁轭6的截面均为矩形，

图3所示，磁楔3完全插入水平气隙中，此时整个磁路中的磁阻最小，电抗值最大。

图4所示，磁动势F、主磁路磁阻r1、磁楔上表面绝缘板磁阻R1、磁楔磁阻r2和磁楔下表面绝缘板磁阻R2串联，由于非铁磁性绝缘板4的磁阻很大，忽略掉主磁路磁阻r1和磁楔磁阻r2，可以得出此时电抗器的电感量L的公式为：

$L=\frac{N^2{\mathrm{\μ}}_{0}S}{2\mathrm{\δ}},$

式中，N为交流绕组1的匝数，S为磁路的等效截面面积，μ₀＝4π×10^-7H/m，μ₀为真空中的磁导率，其值为常数，δ为非铁磁性绝缘板4的厚度。

图5中，磁楔3一部分插入水平气隙中，此时电抗值处于最大值与最小值之间。

图6所示，磁楔上表面绝缘板磁阻R1’、磁楔磁阻r2’和磁楔下表面绝缘板磁阻R2’串联，组成的总磁阻与气隙磁阻R3并联，最后合成的磁阻再与主磁路磁阻r1串联，同样忽略掉铁磁材料的磁阻，可以得出此时电感量L的公式为：

$L=\frac{N^2{\mathrm{\μ}}_0[S(l_2+2\mathrm{\δ})-l_2{S}_1]}{2\mathrm{\δ}(l_2+2\mathrm{\δ})},$

式中，S₁为水平气隙磁阻R3的等效面积，l₂为磁楔3的等效长度。

在图7中，磁楔3完全抽出水平气隙，此时水平气隙最大，电抗值最小。

图8所示，磁动势F、主磁路磁阻r1和气隙磁阻R3’串联，推出电感量L公式为：

$L=\frac{N^2{\mathrm{\μ}}_{0}S}{2\mathrm{\δ}+l_2}.$

具体实施方式二：下面结合图2说明本实施方式，本实施方式为对实施方式一的进一步说明，所述交流绕组1的水平截面为圆形或矩形。

图2所示的交流绕组1截面为圆形，其也可绕成矩形截面绕组。

具体实施方式三：下面结合图9和图10说明本实施方式，本实施方式所述磁楔式可调电抗器，它包括圆筒形铁心8，它还包括交流绕组1、磁楔3和两片非铁磁性绝缘板4，

圆筒形铁心8的侧壁上具有轴向气隙，圆筒形铁心8上螺旋缠绕交流绕组1，该交流绕组1的绕线方向与圆筒形铁心8的轴向平行，磁楔3嵌入在所述轴向气隙内，且磁楔3与该轴向气隙的两个侧壁之间均设置有一片非铁磁性绝缘板4，该磁楔3和两片非铁磁性绝缘板4夹固在轴向气隙内。

图9所示，磁路采取了圆筒形铁心8构造，交流绕组1沿圆筒形铁心8侧壁的圆周方向螺旋缠绕在圆筒形铁心8上，磁楔3竖直插入轴向气隙中，磁楔3的移动方向也与磁通方向垂直，非铁磁性绝缘板4装在磁楔3两侧。本实施方式所述电抗器结构占地面积小。

Claims (3)

1.一种磁楔式可调电抗器，它包括由绕组铁心(2)、下铁轭(7)、带气隙铁心(5)和上铁轭(6)依次首尾相接组成的矩形主磁路框架，其特征在于：它还包括交流绕组(1)、磁楔(3)和两片非铁磁性绝缘板(4)，

下铁轭(7)和上铁轭(6)呈水平方向相对，绕组铁心(2)上螺旋缠绕交流绕组(1)，带气隙铁心(5)的中心为水平气隙，磁楔(3)嵌入在该水平气隙内，且磁楔(3)与该水平气隙的两个侧壁之间均设置有一片非铁磁性绝缘板(4)，该磁楔(3)和两片非铁磁性绝缘板(4)夹固在水平气隙内。

2.根据权利要求1所述的磁楔式可调电抗器，其特征在于：所述交流绕组(1)的水平截面为圆形或矩形。

3.一种磁楔式可调电抗器，它包括圆筒形铁心(8)，其特征在于：它还包括交流绕组(1)、磁楔(3)和两片非铁磁性绝缘板(4)，

圆筒形铁心(8)的侧壁上具有轴向气隙，圆筒形铁心(8)上螺旋缠绕交流绕组(1)，该交流绕组(1)的绕线方向与圆筒形铁心(8)的轴向平行，磁楔(3)嵌入在所述轴向气隙内，且磁楔(3)与该轴向气隙的两个侧壁之间均设置有一片非铁磁性绝缘板(4)，该磁楔(3)和两片非铁磁性绝缘板(4)夹固在轴向气隙内。

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