CN103354158B - 电感可调的开放式空心电抗器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电感可调的开放式空心电抗器，其包括：空心线圈；夹紧件，连接于空心线圈的两端以夹紧固定空心线圈；和底座，位于空心线圈的下方且固定于夹紧件的下方以固定空心线圈和夹紧件；其中空心线圈包括：绝缘固定筒，设置于空心线圈的中部；具有多个抽头的线圈绕组，套设于绝缘固定筒的周向外侧，呈层叠的饼式结构；多个绝缘垫片，设置于任意相邻两层饼式结构之间且固定于绝缘固定筒上。本发明提供的电感可调的开放式空心电抗器与现有同类型产品相比，主要具有以下显著优点：产品整体自重大幅减轻且体积减小，极大方便了产品的安装及固定；线圈绕组的散热能力大幅提高；产品整体结构紧凑稳固，装拆便利，便于生产及后期维护。

Description

电感可调的开放式空心电抗器
技术领域
本发明涉及一种电抗器，尤其涉及一种电感可调的开放式空心电抗器。
背景技术
随着电力系统的发展，对电网质量的要求也越来越高。无功补偿电抗器是电力系统中不可或缺的设备，其能提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。同时，越来越多的测量和测试装置也对无功补偿电抗器提出了较高的要求，特点是：低压、电流较大、补偿容量多变、电感可调、能适用于中高频运行环境等。
目前常见开放式空心电抗器的电感一般不可调，原因在于在绕制线圈时不易抽分接。若要实现电感可调，常采用的方式为多包封并联与加入辅助绕组，且分接也不宜太多。目前国内较新的电感可调的空心电抗器对线圈采用的包封方式为树脂浇注，此方式优点是绝缘性能较好，但缺点是：1、线圈散热能力变差；2、线圈带多个抽头，在被浇注后部分有偏差的电抗值无法通过调节纠正，只能通过提高线圈的生产工艺来满足对电抗值的精度要求；3、大量使用的环氧树脂造成产品自重过大，对产品的安装及固定提出了更高的要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决现有电感可调的开放式空心电抗器存在自重、体积较大导致安装与固定不便，以及散热性能差、产品一旦成型则偏差值无法调整、精度较低等缺陷的问题，而提供一种重量轻体积小、散热性能高、操作使用方便、精度高、装拆及调整便利、易生产易维护的电感可调的开放式空心电抗器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电感可调的开放式空心电抗器，其包括：空心线圈、夹紧件和底座。空心线圈包括：绝缘固定筒，设置于空心线圈的中部；具有多个抽头的线圈绕组，套设于绝缘固定筒的周向外侧，呈层叠的饼式结构；多个绝缘垫片，设置于任意相邻两层饼式结构之间且固定于绝缘固定筒上；夹紧件，连接于空心线圈的两端以夹紧固定空心线圈；底座，位于空心线圈的下方且固定于夹紧件的下方以固定空心线圈和夹紧件。
在如上所述的电感可调的开放式空心电抗器中，优选，空心线圈的多个绝缘垫片沿着绝缘固定筒的轴向呈多列直线状设置。
在如上所述的电感可调的开放式空心电抗器中，优选，空心线圈还包括：设置于绝缘固定筒和线圈绕组之间、沿着绝缘固定筒的周向间隔固定于绝缘固定筒之上的多根撑条；每一列绝缘垫片固定于一根撑条上。
在如上所述的电感可调的开放式空心电抗器中，优选，绝缘垫片设置有与撑条卡合以固定绝缘垫片的卡槽。
在如上所述的电感可调的开放式空心电抗器中，优选，卡槽呈燕尾槽状。
在如上所述的电感可调的开放式空心电抗器中，优选，空心线圈还包括：绝缘板结构的引出线连接面板；引出线连接面板上设置有与空心线圈的抽头数目相同个数的开孔，通过所述开孔连接固定空心线圈的抽头，引出线连接面板的上下两端分别通过连接件固定连接于夹紧件的两端。
在如上所述的电感可调的开放式空心电抗器中，优选，夹紧件，包括：
上端盘，设置于空心线圈的上端；下端盘，设置于空心线圈的下端；螺杆，贯穿于上端盘和下端盘且穿过绝缘固定筒围成的空间，以夹紧固定空心线圈。
在如上所述的电感可调的开放式空心电抗器中，优选，撑条粘结在绝缘固定筒上。
在如上所述的电感可调的开放式空心电抗器中，优选，绝缘垫片的材质选自SMC模压料或DMC模压料；绝缘固定筒的材质为环氧材质。
在如上所述的电感可调的开放式空心电抗器中，优选，撑条的材质为玻璃钢。
在如上所述的电感可调的开放式空心电抗器中，优选，绝缘垫片的与空心线圈接触的面上形成有多个突起。
在如上所述的电感可调的开放式空心电抗器中，优选，所述突起之间形成有通孔。
本发明的有益效果是：该电感可调的开放式空心电抗器与现有的同类型产品相比，主要具有以下显著的优点：由于不再使用大量的环氧树脂对线圈绕组进行包封，而采用绝缘隔片分隔线圈绕组，因此产品整体的自重得以大幅减轻且体积减小，极大地方便了产品的安装及固定，同时，线圈绕组的散热能力大幅提高，产品的使用稳定性、可靠性及精度得以提高，使用寿命得以延长；采用夹紧件对空心线圈进行夹紧，使得产品整体结构紧凑、稳固，操作使用方便，且零部件较少、组装调整及拆卸便利，便于生产及后期维护。
附图说明
图1是本发明提供的一种实施例的主视结构剖视示意图。
图2是本发明提供的一种实施例的俯视结构剖视示意图。
图3是本发明提供的一种实施例的立体结构示意图。
图中符号说明如下：
1底座、6空心线圈、
61绝缘固定筒、62线圈绕组、63绝缘垫片、64撑条、
65引出线连接线面板、621抽头、631卡槽、
5夹紧件、51上端盘、52下端盘、53螺杆。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
参见图1至图3，本发明实施例提供了一种电感可调的开放式空心电抗器，其包括：空心线圈6、夹紧件5和底座1。底座1，位于空心线圈6的下方且固定于夹紧件5的下方以承托固定空心线圈6和夹紧件5。
其中，空心线圈6包括：绝缘固定筒61、线圈绕组62和绝缘垫片63。
用于无功功率补偿的线圈绕组62由表面包有绝缘的金属导线绕制而成，在绕制过程中，先将导线沿绝缘固定筒61的径向连续绕制成一饼状线圈（中空的饼状线圈），再将多个饼状线圈沿绝缘固定筒61的轴向排列组成层叠的饼式结构，该层叠的饼式结构由于表面积大，散热性能好。在线圈绕组62上，接出多个抽头（接头）621，以连接于外部电路，由于设置的多个抽头连接于线圈绕组62的不同位置处，对多个抽头进行串联和/或并联组合，可实现开放式空心电抗器的电感可调，进而满足外部电路对不同电感的需求。
在实际中，一般在线圈绕组62的首端和末端分别设置抽头，在位于线圈绕组62的首端和末端之间再设置一至多个抽头，将位于首端的抽头作为高压进线端（输入端），将位于末端的抽头作为低压出线端（输出端），外部电路通过高压进线端和低压出线端与该电感可调的开放式空心电抗器连接。为了便于电感的调节，在低压出线端设置一短路线，以使线圈绕组的低压出线端固定，只改变位于首末端之间的抽头与低压出线端（短路线）的连接即可调节电感。金属导线的材质优选为铜或者铝。线圈绕组可以为一个，还可以为多个，本实施例不对此进行限定。
在任意相邻两层饼式结构之间设置有多个绝缘垫片63，该绝缘垫片63固定于绝缘固定筒61上，由于在相邻两层饼式结构之间通过绝缘垫片63隔开了一定距离，因此提高了空心线圈的空气流通性，改善了该电感可调的开放式空心电抗器的散热效果，同时使饼式结构的层与层之间结构清晰，降低了绕制工作的复杂性。为了进一步增强空气的流动性，空心线圈的多个绝缘垫片呈多列直线状设置，绝缘垫片的形状可以为长方形，还可以为梯形，本实施例不对此进行限定。绝缘垫片63的材质为同时具有耐热性能和抗压性能的材质，优选为SMC（SheetMouldingCompound，片状模塑料）模压料和DMC（DoughMouldingCompound，聚酯料团）模压料中的至少一种。
从图2～3可以看出，在空心线圈的周向，具有沿着绝缘固定筒61的轴向呈直线状设置的多列绝缘垫片63，每一层的绝缘垫片63形成的外径大于空心线圈的最大外径，以避免绕制的线圈绕组脱落。
另外，为了进一步提高空心线圈的散热效果，可以在绝缘垫片63的上下侧面之一或者双方形成有多个密集的突起，使得多个突起在支撑空心线圈的同时，又能利用突起之间的空隙散发线圈产生的热量，使得位于两个垫片之间的线圈也能很好地散热，由此使得线圈的周向散热更加均匀。
当然，上述多个突起可以无序的，也可以是沿着空心线圈的周向，在半径方向上一列一列地形成，还可以是在绝缘垫片上形成有多列齿条样的凹凸间隔结构。
另外，为了进一步有助于热量的流动，还可以在绝缘垫片63的突起之间形成通孔，使得绝缘垫片的两侧气流相通。
在绝缘垫片上形成有突起或者锯齿状结构，使得空心线圈与垫片之间的摩擦力得以加大，由此也能有助于避免空心线圈左右移动。
在实际应用中，线圈绕组62的多层饼式结构之间设置有绝缘垫片，能增强每层饼式结构之间的绝缘性能，即使在雷电冲击和一些过电压情况下，绝缘性能依然良好；绝缘垫片将任两个饼式结构隔开一定的空间，使线圈绕组的径向方向有散热通道，增强了空心线圈的散热能力，从而达到了减小体积、节约材料的目的。
绝缘固定筒61设置于空心线圈6的中部以束缚线圈绕组62的形状，在导线围绕其绕制成线圈绕组62时，可使线圈绕组62的形状与绝缘固定筒61的形状相近。绝缘固定筒61的材质为环氧材质，优选为浸有环氧树脂的玻璃纤维丝。
为了使绝缘垫片63的安装和拆卸简单方便，在绝缘固定筒61和绝缘垫片63之间设置有多根撑条64，各根撑条64的长度方向与空心线圈的轴向一致，多根撑条64间隔固定于绝缘固定筒61的周向上，优选地，撑条64粘结于绝缘固定筒61上。进一步地，绝缘垫片63上为长方形状结构，优选在长方形的某一条边上设置有卡槽631，该卡槽631与撑条64卡合以固定绝缘垫片63，卡槽优选呈燕尾槽状（撑条的截面与绝缘垫片的槽口配合使得二者能相互卡合）。撑条64的材质优选为玻璃钢。
在应用中，撑条64使得绕制的线圈绕组没有紧靠在绝缘固定筒上，在线圈绕组与绝缘固定筒之间留下一定的纵向风道（在电抗器的轴向也有了散热通道），改善了电抗器的散热效果，进一步增强了空心线圈的散热能力，减小了体积（若线圈直接绕制在环氧筒上（无撑条有绝缘垫片），线圈内表面的散热能力很低，只能通过环氧筒的传热来散发热量，同时影响饼间风道的散热）。
在空心线圈的侧面设置有引出线连接面板65，引出线连接面板65的两端通过连接件固定于夹紧件5的两端，其上开口多个孔，用于固定多个引出线端子，该引出线端子与抽头一一对应连接，以方便外部电路接入该电感可调的开放式空心电抗器。
夹紧件5包括：上端盘51、下端盘52和螺杆53。上端盘51设置于空心线圈6的上端，其上设置有螺杆53穿过的螺杆孔；下端盘52设置于空心线圈6的下端，其上设置有螺杆53穿过的螺杆孔，底座固定于下端盘52下方；螺杆53，通过螺杆孔贯穿于上端盘51和下端盘52且穿过绝缘固定筒61围成的空间，以夹紧固定空心线圈6，使该电感可调的开放式空心电抗器为一个整体，呈一体式结构。其中，引出线连接面板65的两端通过连接件分别固定于夹紧件5的上端盘和下端盘上。
在其他的实施例中，可以将螺杆用C型卡槽代替，该C型卡槽的高度与空心线圈6的高度相适应，设置于空心线圈6的外侧，其上端和下端分别固定于上端盘和下端盘，本实施例不对此进行限定。上、下端盘材质为绝缘材质，优选为环氧玻璃布板。上、下端盘的形状优选为圆形。上、下端盘的中部设置有圆孔，该圆孔与绝缘固定筒61的筒口相对应。
由于螺杆53在螺杆孔处通过螺母固定，且通过上、下端盘压紧空心线圈以产生摩擦力，避免空心线圈左右移动，同时将下端盘通过螺杆固定在底座上，还可以通过螺栓固定在底座上，使得空冷线圈和夹紧件不易左右移动。
综上所述，本发明提供的电感可调的开放式空心电抗器由于不使用大量的环氧树脂对线圈绕组进行包封，而采用绝缘垫片分隔线圈绕组的相邻两层饼式结构，因此产品整体的自重较轻、体积较小，方便了产品的安装及固定，同时，保持了线圈绕组良好的散热能力，产品的使用稳定性、可靠性及精度较高，使用寿命长；采用夹紧件对空心线圈进行夹紧，使得产品整体结构为一体化结构，且紧凑稳固，操作使用方便，且零部件较少、组装调整及拆卸便利，便于生产及后期维护。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电感可调的开放式空心电抗器，其特征在于，包括：
空心线圈(6)；
夹紧件(5)，连接于空心线圈(6)的两端以夹紧固定空心线圈(6)；和
底座(1)，位于空心线圈(6)的下方且固定于夹紧件(5)的下方以固定空心线圈(6)和夹紧件(5)，其中，
空心线圈(6)，包括：
绝缘固定筒(61)，设置于空心线圈(6)的中部；
具有多个抽头(621)的线圈绕组(62)，套设于绝缘固定筒(61)的周向外侧，呈层叠的饼式结构；和
多个绝缘垫片(63)，设置于任意相邻两层饼式结构之间且固定于绝缘固定筒(61)上，
空心线圈(6)还包括：绝缘板结构的引出线连接面板(65)，
引出线连接面板(65)上设置有与空心线圈(6)的抽头(621)数目相同个数的开孔，通过所述开孔连接固定空心线圈的抽头(621)，引出线连接面板(65)的上下两端分别通过连接件固定连接于夹紧件(5)的两端；
空心线圈的多个绝缘垫片(63)沿着绝缘固定筒(61)的轴向呈多列直线状设置；
空心线圈(6)还包括：设置于绝缘固定筒(61)和线圈绕组(62)之间、沿着绝缘固定筒(61)的周向间隔固定于绝缘固定筒(61)之上的多根撑条(64)；
每一列绝缘垫片(63)固定于一根撑条(64)上。
2.根据权利要求1所述的开放式空心电抗器，其特征在于，绝缘垫片(63)设置有与撑条(64)卡合以固定绝缘垫片(63)的卡槽(631)。
3.根据权利要求2所述的开放式空心电抗器，其特征在于，
卡槽(631)呈燕尾槽状。
4.根据权利要求1所述的开放式空心电抗器，其特征在于，
夹紧件(5)，包括：
上端盘(51)，设置于空心线圈(6)的上端；
下端盘(52)，设置于空心线圈(6)的下端；
螺杆(53)，贯穿于上端盘(51)和下端盘(52)且穿过绝缘固定筒(61)围成的空间，以夹紧固定空心线圈(6)。
5.根据权利要求1所述的开放式空心电抗器，其特征在于，
撑条(64)粘结在绝缘固定筒(61)上。
6.根据权利要求1所述的开放式空心电抗器，其特征在于，
绝缘垫片(63)的材质为SMC模压料或DMC模压料，
绝缘固定筒(61)的材质为环氧材质。
7.根据权利要求1所述的开放式空心电抗器，其特征在于，
撑条(64)的材质为玻璃钢。
8.根据权利要求1所述的开放式空心电抗器，其特征在于，
绝缘垫片(63)的与空心线圈(6)接触的面上形成有多个突起。
9.根据权利要求8所述的开放式空心电抗器，其特征在于，
所述突起之间形成有通孔。
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