CN108735480A - 一种电感可调的正交电抗器 - Google Patents

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Abstract

本发明设计一种可调节的电抗器，适用于电工技术领域。它包括主回路铁芯，主回路绕组，控制回路铁芯，控制回路绕组。主回路铁芯和控制回路铁芯处于同一平面都是“口”型结构，和控制回路铁芯上下横梁中部嵌入主回路右侧铁芯中，两主回路绕组串联，两控制回路绕组串联，控制绕组加直流电流时产生同向磁场，降低主回路的电抗值并抵消主回路对控制回路的感应电动势，保护控制回路。本设计结构简单，设备体积小，减少了调试维护量，达到了电感可调的效果。

Description

一种电感可调的正交电抗器
技术领域
本发明涉及一种电抗器，尤其是一种适用于电工技术领域中的电感可调的电抗器。
背景技术
电抗器是一种电感器件，通电导体会在其周围空间产生一定强度的磁场，所以具有载流能力的通电导体都具有感性。随着电力工业的发展，可控电抗器广泛应用与电网无功补偿，限制过电压以及改善电能质量方面。按照电抗器铁芯中直流磁场和交流磁场在空间方向上的关系，现有的直流助磁可调电抗器分为纵向磁化和横向磁化两种类型的可调电抗器。纵向磁化可调电抗器中，直流和交流绕组轴线在空间上是重合的，二者产生的磁通的方向也都沿芯柱的纵向轴线，故称纵向磁化可调电抗器。横向磁化的可调电抗器直流绕组和交流绕组轴线互相垂直，改变直流电流，即可改变铁芯的饱和程度，调节电感。本文所述的正交控制绕组为直流供电时，通过改变控制绕组的直流电流，即可改变所述的控制回路与主回路相接处由正交控制绕组产生的与主磁通垂直的磁场，进而改变该区域硅钢的导磁率，从而改变主回路交流工作绕组的电抗值。
发明内容
技术问题：针对上述技术中的不足之处，提出一种结构简单，有效改善电能质量的横向磁化的可调电抗器。
技术方案：为实现上述技术目的，提供一种可调节的电抗器，其特征值在于：包括主回路铁芯、主回路绕组、控制回路铁芯和控制回路绕组主回路铁芯与控制回路铁芯于同一平面互相嵌套，主回路绕组缠绕在主回路铁芯上，控制回路绕组缠绕在控制回路铁芯上，所述主回路铁芯包括竖向对称设置的主回路左侧铁芯与主回路右侧铁芯，横向对称设置的主回路铁芯上梁和主回路铁芯下梁，主回路铁芯上梁和主回路铁芯下梁与主回路左侧铁芯与主回路右侧铁芯组成闭合的“口”字结构，为汇聚磁感线在主回路右侧铁芯上下两端均设有边长6mm的正方形开口；
所述控制回路铁芯包括竖向对称设置的控制回路左侧铁芯、控制回路右侧铁芯，横向对称设置的控制回路铁芯上梁和控制铁芯下梁；控制回路左侧铁芯、控制回路右侧铁芯、控制回路铁芯上梁和控制铁芯下梁组成闭合的“口”字结构；
主回路右侧铁芯位于控制回路铁芯中的控制回路铁芯上梁和控制铁芯下梁之间；
所述主回路绕组包括缠绕在主回路左侧铁芯上的主回左侧路绕组，和缠绕在主回路右侧铁芯的主回路右侧绕组；所述控制回路绕组包括缠绕在控制回路左侧铁芯的控制回路左侧绕组和缠绕在控制回路右侧铁芯的控制回路右侧绕组。
2.根据权利要求1所述的可调电抗器，其特征值在于：所述主回左侧路绕组和主回路右侧绕组，两绕组匝数串联，匝数均为三百匝，绕线方向顺极性；控制回路左侧绕组和控制回路右侧绕组，两绕组匝数串联，匝数均为三百匝，绕线方向顺极性。
3.根据权利要求1所述的可调电抗器，其特征值在于：所述控制回路主回路右侧铁芯上下两端开口的宽度相等，开口靠近主回路铁芯上梁和主回路铁芯下梁的表面中央均开凿有一个小槽；所述的控制绕组为直流供电时，通过改变控制绕组的电流，改变所述的控制回路与主回路相接处由正交控制绕组产生的与主磁通垂直的磁场，进而改变该区域硅钢的导磁率，从而改变主回路交流工作绕组的电抗值。
有益效果：本发明中将现有的空间正交横向磁化可调电抗器设计为平面结构，减少了设备的体积，主回路绕组在两同向缠绕的控制绕组上产生的感应电动势互相抵消，起到保护控制电路的作用，响应速度快，励磁容量小。采用正交磁化的方法，避免控制绕组与工作绕组之间的磁耦合作用，减少两者间的能量交换，实现正交磁控处的快速饱和，所需要的控制容量小，适合于高压大容量应用。
附图说明
图1：本发明的可控电抗器的结构图。
图2：本发明的可控电抗器控制绕组不加励磁的磁力线分布图。
图3：本发明的可控电抗器控制绕组加励磁的磁力线分布图。
图4：本发明的励磁电流与电感变化曲线。
图中：1-主回路左侧铁芯，2-主回路右侧铁芯，3-主回路左侧绕组，4-主回路右侧绕组，5-控制回路左侧铁芯，6-控制回路右侧铁芯，7-控制回路左侧绕组，8-控制回路右侧绕组，9-主回路铁芯上梁，10-主回路铁芯下梁和，11-控制回路上梁，12-控制回路下梁。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：
如图1所示，本发明的一种可调节的电抗器包括主回路铁芯、主回路绕组、控制回路铁芯和控制回路绕组主回路铁芯与控制回路铁芯于同一平面互相嵌套，主回路绕组缠绕在主回路铁芯上，控制回路绕组缠绕在控制回路铁芯上，所述主回路铁芯长90mm，高120mm，厚度20mm，边宽12mm，控制回路铁芯长100mm，高110mm，厚度20mm，边宽12mm，主回路工作电压为220V交流电,控制电流调节范围0～5A直流，电感值调节范围0.9～1.8H；所述主回路铁芯包括竖向对称设置的主回路左侧铁芯1与主回路右侧铁芯2，横向对称设置的主回路铁芯上梁9和主回路铁芯下梁10，主回路铁芯上梁9和主回路铁芯下梁10与主回路左侧铁芯1与主回路右侧铁芯2组成闭合的“口”字结构，为汇聚磁感线在主回路右侧铁芯2上下两端均设有边长6mm的正方形开口；
所述控制回路铁芯包括竖向对称设置的控制回路左侧铁芯5、控制回路右侧铁芯6，横向对称设置的控制回路铁芯上梁11和控制铁芯下梁12；控制回路左侧铁芯5、控制回路右侧铁芯6、控制回路铁芯上梁11和控制铁芯下梁12组成闭合的“口”字结构；所述控制回路主回路右侧铁芯2上下两端开口的宽度相等，开口靠近主回路铁芯上梁9和主回路铁芯下梁10的表面中央均开凿有一个小槽；所述的控制绕组为直流供电时，通过改变控制绕组的电流，改变所述的控制回路与主回路相接处由正交控制绕组产生的与主磁通垂直的磁场，进而改变该区域硅钢的导磁率，从而改变主回路交流工作绕组的电抗值。
主回路右侧铁芯2位于控制回路铁芯中的控制回路铁芯上梁11和控制铁芯下梁12之间；
所述主回路绕组包括缠绕在主回路左侧铁芯1上的主回左侧路绕组3，和缠绕在主回路右侧铁芯2的主回路右侧绕组4；所述主回左侧路绕组3和主回路右侧绕组4，两绕组匝数串联，匝数均为三百匝，绕线方向顺极性；控制回路左侧绕组7和控制回路右侧绕组8，两绕组匝数串联，匝数均为三百匝，绕线方向顺极性，所述控制回路绕组包括缠绕在控制回路左侧铁芯5的控制回路左侧绕组7和缠绕在控制回路右侧铁芯6的控制回路右侧绕组8。
控制回路由串联的两线圈以及外接的直流可调电源组成，由附图，接线柱AB引出到外接电源上，而由于控制回路左侧绕组7，控制回路右侧绕组8受到外界磁场产生的感应电动势UAB为0，所以外接直流电源不会受到感应电动势的影响
如图2、图3和图4所示，所述可调电抗器由主回路铁芯和控制回路铁芯组成，励磁电流流过控制绕组，在与主回路正交处产生控制磁通，其方向和主磁通方向呈90度正交，交汇处始终处于不饱和状态，因此主回路磁饱和程度由励磁电流的大小控制。主回路绕组在两同向缠绕的控制绕组上产生的感应电动势互相抵消，起到保护控制电路的作用。

Claims (3)

1.一种可调节的电抗器，其特征值在于：包括主回路铁芯、主回路绕组、控制回路铁芯和控制回路绕组主回路铁芯与控制回路铁芯于同一平面互相嵌套，主回路绕组缠绕在主回路铁芯上，控制回路绕组缠绕在控制回路铁芯上，所述主回路铁芯包括竖向对称设置的主回路左侧铁芯（1）与主回路右侧铁芯（2），横向对称设置的主回路铁芯上梁（9）和主回路铁芯下梁（10），主回路铁芯上梁（9）和主回路铁芯下梁（10）与主回路左侧铁芯（1）与主回路右侧铁芯（2）组成闭合的“口”字结构，为汇聚磁感线在主回路右侧铁芯（2）上下两端均设有一个正方形开口；
所述控制回路铁芯包括竖向对称设置的控制回路左侧铁芯（5）、控制回路右侧铁芯（6），横向对称设置的控制回路铁芯上梁（11）和控制铁芯下梁（12）；控制回路左侧铁芯（5）、控制回路右侧铁芯（6）、控制回路铁芯上梁（11）和控制铁芯下梁（12）组成闭合的“口”字结构；
主回路右侧铁芯（2）位于控制回路铁芯中的控制回路铁芯上梁（11）和控制铁芯下梁（12）之间；
所述主回路绕组包括缠绕在主回路左侧铁芯（1）上的主回路左侧路绕组（3），和缠绕在主回路右侧铁芯（2）的主回路右侧绕组（4）；所述控制回路绕组包括缠绕在控制回路左侧铁芯（5）的控制回路左侧绕组（7）和缠绕在控制回路右侧铁芯（6）的控制回路右侧绕组（8）。
2.根据权利要求1所述的可调电抗器，其特征值在于：所述主回路左侧路绕组（3）和主回路右侧绕组（4），两绕组匝数相同并串联连接，绕线方向顺极性；控制回路左侧绕组（7）和控制回路右侧绕组（8），两绕组匝数相同并串联连接，绕线方向顺极性。
3.根据权利要求1所述的可调电抗器，其特征值在于：所述控制回路主回路右侧铁芯（2）上下两端开口的宽度相等，开口靠近主回路铁芯上梁（9）和主回路铁芯下梁（10）的表面中央均开凿有一个小槽；所述的控制绕组为直流供电时，通过改变控制绕组的电流，改变所述的控制回路与主回路相接处由正交控制绕组产生的与主磁通垂直的磁场，进而改变该区域硅钢的导磁率，从而改变主回路交流工作绕组的电抗值。
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