CN106205967A - 一种铁心结构、饱和式限流器及饱和电抗器 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种铁心结构、饱和式限流器及饱和电抗器，其中，铁心结构包括：励磁段、工作段和导磁段；励磁段、工作段和导磁段构成封闭形状；励磁段的磁导率为第一预设值，导磁段的磁导率为第二预设值，工作段的磁导率为第三预设值；第二预设值大于第三预设值，且小于或等于第一预设值。由于励磁段的磁导率最大，工作段的磁导率最小，从而使得励磁段不易进入饱和状态，降低了铁心结构的漏磁，增加了铁心结构的磁通传导效率，进而使工作段更加容易进入饱和状态，并且达到一定的饱和度。降低了由于工作段没有达到一定饱和度而对饱和式限流器或饱和电抗器的功能产生影响，进而对应用饱和电抗器或饱和式限流器的电网的正常运行造成影响的可能。
Description
技术领域
本申请涉及铁心结构设计技术领域，更具体地说，涉及一种铁心结构、饱和式限流器及饱和电抗器。
背景技术
饱和式限流器和饱和电抗器都是由铁心、工作绕组和励磁绕组共同组成的电磁设备，它们的工作原理基本相同，都是通过改变励磁绕组内的励磁电流来调节铁心的饱和程度，进而改变缠绕在铁心上的工作绕组的感抗值，实现其调控或限流的功能。
在实际应用中，所述工作绕组和励磁绕组的缠绕方式主要包括松耦合方式和紧耦合方式，如图1所示，为所述工作绕组21和励磁绕组11的紧耦合方式，即所述励磁绕组11和工作绕组21缠绕于所述铁心的相同位置处，紧耦合方式的耦合系数较高，但是在高电压等级的情况下，这种结构很难保证电磁设备的绝缘性能。因此对于高电压等级一般所述工作绕组21和励磁绕组11采用松耦合方式，如图2所示，在所述松耦合方式中所述励磁绕组11和工作绕组21缠绕于所述铁心的不同位置处。在松耦合方式中，一般将缠绕有励磁绕组11的铁心部分称为励磁段10，缠绕有工作绕组21的铁心部分称为工作段20，连接所述励磁段10和工作段20的铁心部分称为导磁段30。
由于铁心在某一时段或全部时段需要工作在铁心材料B-H磁化特性曲线中的非线性段，即处于饱和段甚至是深度饱和段，因此在松耦合式缠绕的结构中总是存在漏磁的问题，尤其是进入饱和之后，漏磁问题会更加严重。在所述饱和式限流器和饱和电抗器的工作过程中，由于所述铁心的磁导率均一(μ1'＝μ2'＝μ3')，因此当所述励磁绕组11对铁心励磁，励磁绕组11内的励磁电流较小时，铁心内的磁场较弱，铁心处于非饱和态，漏磁Φ3会比较小，所述工作段20和励磁段10内的磁通基本相同(Φ1≈Φ2)；此时如果增加所述励磁电流，漏磁Φ3也会随之增加，并且由于漏磁Φ3的增大，所述励磁段10上的磁势占励磁绕组产生的总磁势的比率也会随之增大，因此所述工作段20上的磁势(Φ1)相对励磁段10磁势Φ2减小，这时如果想要使所述工作段20进入一定的饱和度，就需要增加励磁电流，但是由于漏磁Φ3也会随着励磁电流的增大而增大，有时增加励磁电流也难以使所述工作段20达到一定的饱和度。
而如果所述工作段20达不到设计所要求的饱和度或者根本就不能进入到饱和态，就会对所述饱和电抗器或饱和式限流器的功能产生影响，进而对应用所述饱和电抗器或饱和式限流器的电网的正常运行造成影响。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种铁心结构、饱和式限流器及饱和电抗器，以解决由于所述铁心结构的工作段无法达到一定的饱和度而对应用所述铁心结构的饱和式限流器或饱和电抗器的功能产生影响的问题。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了如下技术方案：
一种铁心结构，包括：励磁段、工作段和导磁段；其中，
所述励磁段、工作段和导磁段构成封闭形状；
所述励磁段的磁导率为第一预设值，所述导磁段的磁导率为第二预设值，所述工作段的磁导率为第三预设值；所述第二预设值大于第三预设值，且小于或等于所述第一预设值。
优选的，所述第一预设值与第三预设值的比值的取值范围为1.01-10，包括端点值。
优选的，所述第一预设值与第二预设值的比值的取值范围为1-10，包括端点值。
优选的，所述封闭形状为环形或多边形。
优选的，所述多边形的边数的取值范围为4-20，包括端点值。
优选的，所述工作段与所述励磁段相邻设置，所述工作段用于缠绕工作绕组，所述励磁段用于缠绕励磁绕组。
优选的，所述工作段与所述励磁段相对设置，所述工作段用于缠绕工作绕组，所述励磁段用于缠绕励磁绕组。
一种饱和式限流器，包括至少一个如权利要求1-7任一项所述的铁心结构。
一种饱和电抗器，包括至少一个如权利要求1-7任一项所述的铁心结构。
从上述技术方案可以看出，本发明实施例提供了一种铁心结构、饱和式限流器及饱和电抗器，其中，所述铁心结构包括：励磁段、工作段和导磁段；其中，所述励磁段、工作段和导磁段构成封闭形状，所述励磁段的磁导率为第一预设值，所述导磁段的磁导率为第二预设值，所述工作段的磁导率为第三预设值，并且所述第二预设值大于第三预设值，且小于或等于所述第一预设值。由于所述第一预设值最大，且所述第三预设值最小，即所述励磁段的磁导率最大，所述工作段的磁导率最小，从而使得所述励磁段不易进入饱和状态，降低了所述铁心结构的漏磁，增加了所述铁心结构的磁通传导效率，进而使所述工作段更加容易进入饱和状态，并且达到一定的饱和度。降低了由于所述工作段没有达到一定的饱和度而对应用所述铁心结构的饱和式限流器或饱和电抗器的功能产生影响，进而对应用所述饱和电抗器或饱和式限流器的电网的正常运行造成影响的可能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为铁心结构中工作绕组和励磁绕组的紧耦合方式的缠绕示意图；
图2为铁心结构中工作绕组和励磁绕组的松耦合方式的缠绕示意图；
图3为本申请的一个实施例提供的一种铁心结构的结构示意图；
图4-图8为本申请的具体实施例提供的五种铁心结构的结构示意图；
图9-图11为本申请的具体实施例提供的三种饱和式限流器的结构俯视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本申请实施例提供了一种铁心结构，如图3所示，包括：励磁段100、工作段200和导磁段300；其中，
所述励磁段100、工作段200和导磁段300构成封闭形状；
所述励磁段100的磁导率为第一预设值μ1，所述导磁段300的磁导率为第二预设值μ2，所述工作段200的磁导率为第三预设值μ3；所述第二预设值μ2大于第三预设值μ3，且小于或等于所述第一预设值μ1。
所述励磁段100用于缠绕励磁绕组101，所述工作段200用于缠绕工作绕组201。
需要说明的是，所述封闭形状可以为多边形或环形，本申请对所述封闭形状的具体种类并不做限定，具体视实际情况而定。构成所述封闭形状的励磁段、工作段和导磁段中，所述励磁段和所述工作段可以相对设置，所述导磁段设置于所述励磁段和所述工作段之间，以构成所述封闭形状；所述励磁段和所述工作段还可以相邻设置，所述导磁段连接所述励磁段的一端和所述工作段的一端，以构成所述封闭形状；本申请对所述励磁段、工作段和导磁段构成所述封闭形状的具体设置方法并不做限定，具体视实际情况而定。
另外，所述多边形的边数的取值范围为4-20，包括端点值。在本申请的一个实施例中，所述多边形为四边形，在本申请的其他实施例中，所述多边形还可以为六边形或八边形。本申请对此并不做限定，具体视实际情况而定。
在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述第一预设值μ1与第三预设值μ3的比值的取值范围为1.01-10，包括端点值。在本申请的一个实施例中，所述第一预设值μ1与第三预设值μ3的比值可以为1.01或2或3或10，本申请对所述第一预设值μ1与第三预设值μ3的比值的具体取值并不做限定，具体视实际情况而定。
在上述实施例的基础上，在本申请的另一个实施例中，所述第一预设值μ1与第二预设值μ2的比值的取值范围为1-10，包括端点值。在本申请的一个实施例中，所述第一预设值μ1与第二预设值μ2的比值的取值可以为1或2或3或10，本申请对所述第一预设值μ1与第二预设值μ2的比值的具体取值并不做限定，具体视实际情况而定。
在上述实施例的基础上，本申请的一个具体实施例提供了一种铁心结构，如图4所示，本实施例提供的所述铁心结构为用于工作在磁饱和区的口字型(四边形)铁心结构，所述铁心结构的工作绕组201缠绕在于所述励磁绕组101相对位置上，所述铁心结构包括励磁段100、导磁段300和工作段200，所述励磁段100的磁导率为第一预设值μ1，所述导磁段300的磁导率为第二预设值μ2，所述工作段200的磁导率为第三预设值μ3，且所述第一预设值μ1与第二预设值μ2的比值的取值范围为1-10，包括端点值；所述第一预设值μ1与第三预设值μ3的比值的取值范围为1.01-10，包括端点值；所述第二预设值μ2大于所述第三预设值μ3。在本实施例中，所述励磁段100上缠绕励磁绕组101，所述工作段200上缠绕工作绕组201，所述导磁段300连接所述励磁段100和所述工作段200。
在上述实施例的基础上，本申请的另一个具体实施例提供了工作在磁饱和区的口字型(四边形)铁心结构，如图5和图6所示，在本实施例中，所述铁心结构的工作绕组201缠绕在于所述励磁绕组101相邻位置上，所述铁心结构包括励磁段100、导磁段300和工作段200，所述励磁段100的磁导率为第一预设值μ1，所述导磁段300的磁导率为第二预设值μ2，所述工作段200的磁导率为第三预设值μ3，且所述第一预设值μ1与第二预设值μ2的比值的取值范围为1-10，包括端点值；所述第一预设值μ1与第三预设值μ3的比值的取值范围为1.01-10，包括端点值；所述第二预设值μ2大于所述第三预设值μ3。在本实施例中，所述励磁段100上缠绕励磁绕组101，所述工作段200上缠绕工作绕组201，所述导磁段300连接所述励磁段100和所述工作段200。
在上述实施例的基础上，本申请的另一个具体实施例提供了工作在磁饱和区的环形铁心结构，如图7所示，在本实施例中，所述铁心结构包括励磁段100、导磁段300和工作段200，所述励磁段100的磁导率为第一预设值μ1，所述导磁段300的磁导率为第二预设值μ2，所述工作段200的磁导率为第三预设值μ3，且所述第一预设值μ1与第二预设值μ2的比值的取值范围为1-10，包括端点值；所述第一预设值μ1与第三预设值μ3的比值的取值范围为1.01-10，包括端点值；所述第二预设值μ2大于所述第三预设值μ3。在本实施例中，所述励磁段100上缠绕励磁绕组101，所述工作段200上缠绕工作绕组201，所述导磁段300连接所述励磁段100和所述工作段200。
在上述实施例的基础上，本申请的又一个具体实施例提供了工作在磁饱和区的八边形铁心结构，如图8所示，在本实施例中，所述铁心结构包括励磁段100、导磁段300和工作段200，所述励磁段100的磁导率为第一预设值μ1，所述导磁段300的磁导率为第二预设值μ2，所述工作段200的磁导率为第三预设值μ3，且所述第一预设值μ1与第二预设值μ2的比值的取值范围为1-10，包括端点值；所述第一预设值μ1与第三预设值μ3的比值的取值范围为1.01-10，包括端点值；所述第二预设值μ2大于所述第三预设值μ3。在本实施例中，所述励磁段100上缠绕励磁绕组101，所述工作段200上缠绕工作绕组201，所述导磁段300连接所述励磁段100和所述工作段200。
当然的，所述铁心结构的形状还可以为其他多边形，例如六边形等。本申请对此并不做限定，具体视实际情况而定。
综上所述，本申请实施例提供了一种铁心结构，包括：励磁段100、工作段200和导磁段300；其中，所述励磁段100、工作段200和导磁段300构成封闭形状，所述励磁段100的磁导率为第一预设值μ1，所述导磁段300的磁导率为第二预设值μ2，所述工作段200的磁导率为第三预设值μ3，并且所述第二预设值μ2大于第三预设值μ3，且小于或等于所述第一预设值μ1。由于所述第一预设值μ1最大，且所述第三预设值μ3最小，即所述励磁段100的磁导率最大，所述工作段200的磁导率最小，从而使得所述励磁段100不易进入饱和状态，降低了所述铁心结构的漏磁，增加了所述铁心结构的磁通传导效率，进而使所述工作段200更加容易进入饱和状态，并且达到一定的饱和度。降低了由于所述工作段200没有达到一定的饱和度而对应用所述铁心结构的饱和式限流器或饱和电抗器的功能产生影响，进而对应用所述饱和电抗器或饱和式限流器的电网的正常运行造成影响的可能。
相应的，本申请实施例还提供了一种饱和式限流器，包括至少一个如上述任一实施例所述的铁心结构。
当所述铁心结构的工作段200达不到设计所要求的饱和度或者根本就进入不到饱和状态中时，所述饱和式限流器的稳态阻抗就会增加，会增加电网中的无功功率并且降低所述饱和式限流器所带负荷的压降，对电网的正常运行造成影响，而所述铁心结构的励磁段100的磁导率最大，工作段200的磁导率最小，从而使得所述励磁段100不易进入饱和状态，降低了所述铁心结构的漏磁，增加了所述铁心结构的磁通传导效率，进而使所述工作段200更加容易进入饱和状态，并且达到一定的饱和度。降低了由于所述工作段200没有达到一定的饱和度而对应用所述铁心结构的饱和式限流器的功能产生影响，进而对电网的正常运行造成影响的可能。
在上述实施例的基础上，本申请的一个具体实施例提供了一种利用六个所述铁心结构组成的饱和式限流器，如图9所示，图中的六个所述铁心结构均为口字型(四边形)或类似形状铁心，包括励磁段100、导磁段300和工作段200，所述励磁段100的磁导率为第一预设值μ1，所述导磁段300的磁导率为第二预设值μ2，所述工作段200的磁导率为第三预设值μ3，且所述第一预设值μ1与第二预设值μ2的比值的取值范围为1-10，包括端点值；所述第一预设值μ1与第三预设值μ3的比值的取值范围为1.01-10，包括端点值。在本实施例中，所述励磁段100上缠绕励磁绕组101，所述工作段200上缠绕工作绕组201，所述导磁段300连接所述励磁段100和所述工作段200。
在上述实施例的基础上，本申请的另一个具体实施例提供了利用两个和三个所述铁心结构构成所述饱和式限流器的方式，分别如图10和图11所示；
图10为利用两个所述铁心结构构成的所述饱和式限流器的俯视图，图中的两个所述铁心结构均为口字型(四边形)或类似形状，所述铁心结构包括：励磁段100、导磁段300和工作段200，所述励磁段100的磁导率为第一预设值μ1，所述导磁段300的磁导率为第二预设值μ2，所述工作段200的磁导率为第三预设值μ3，且所述第一预设值μ1与第二预设值μ2的比值的取值范围为1-10，包括端点值；所述第一预设值μ1与第三预设值μ3的比值的取值范围为1.01-10，包括端点值。在本实施例中，所述励磁段100上缠绕励磁绕组101，所述工作段200上缠绕工作绕组201，所述导磁段300连接所述励磁段100和所述工作段200。
图11为利用三个所述铁心结构构成的所述饱和式限流器的俯视图，图中的三个所述铁心结构均为口字型(四边形)或类似形状，所述铁心结构包括：励磁段100、导磁段300和工作段200，所述励磁段100的磁导率为第一预设值μ1，所述导磁段300的磁导率为第二预设值μ2，所述工作段200的磁导率为第三预设值μ3，且所述第一预设值μ1与第二预设值μ2的比值的取值范围为1-10，包括端点值；所述第一预设值μ1与第三预设值μ3的比值的取值范围为1.01-10，包括端点值。在本实施例中，所述励磁段100上缠绕励磁绕组101，所述工作段200上缠绕工作绕组201，所述导磁段300连接所述励磁段100和所述工作段200。
相应的，本申请实施例还提供了一种饱和电抗器，包括至少一个如上述任一实施例所述的铁心结构。
综上所述，本申请实施例提供了一种铁心结构、饱和式限流器及饱和电抗器，其中，所述铁心结构包括：励磁段100、工作段200和导磁段300；其中，所述励磁段100、工作段200和导磁段300构成封闭形状，所述励磁段100的磁导率为第一预设值μ1，所述导磁段300的磁导率为第二预设值μ2，所述工作段200的磁导率为第三预设值μ3，并且所述第二预设值μ2大于第三预设值μ3，且小于或等于所述第一预设值μ1。由于所述第一预设值μ1最大，且所述第三预设值μ3最小，即所述励磁段100的磁导率最大，所述工作段200的磁导率最小，从而使得所述励磁段100不易进入饱和状态，降低了所述铁心结构的漏磁，增加了所述铁心结构的磁通传导效率，进而使所述工作段200更加容易进入饱和状态，并且达到一定的饱和度。降低了由于所述工作段200没有达到一定的饱和度而对应用所述铁心结构的饱和式限流器或饱和电抗器的功能产生影响，进而对应用所述饱和电抗器或饱和式限流器的电网的正常运行造成影响的可能。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种铁心结构，其特征在于，包括：励磁段、工作段和导磁段；其中，
所述励磁段、工作段和导磁段构成封闭形状；
所述励磁段的磁导率为第一预设值，所述导磁段的磁导率为第二预设值，所述工作段的磁导率为第三预设值；所述第二预设值大于第三预设值，且小于或等于所述第一预设值。
2.根据权利要求1所述的铁心结构，其特征在于，所述第一预设值与第三预设值的比值的取值范围为1.01-10，包括端点值。
3.根据权利要求1所述的铁心结构，其特征在于，所述第一预设值与第二预设值的比值的取值范围为1-10，包括端点值。
4.根据权利要求1所述的铁心结构，其特征在于，所述封闭形状为环形或多边形。
5.根据权利要求4所述的铁心结构，其特征在于，所述多边形的边数的取值范围为4-20，包括端点值。
6.根据权利要求1～4任一项所述的铁心结构，其特征在于，所述工作段与所述励磁段相邻设置，所述工作段用于缠绕工作绕组，所述励磁段用于缠绕励磁绕组。
7.根据权利要求1-4任一项所述的铁心结构，其特征在于，所述工作段与所述励磁段相对设置，所述工作段用于缠绕工作绕组，所述励磁段用于缠绕励磁绕组。
8.一种饱和式限流器，其特征在于，包括至少一个如权利要求1-7任一项所述的铁心结构。
9.一种饱和电抗器，其特征在于，包括至少一个如权利要求1-7任一项所述的铁心结构。
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