CN117373799A - 一种一拖三电抗器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电抗器技术领域，更具体地，本发明涉及一种一拖三电抗器，包括铁轭组和铁芯柱组，铁芯柱组包括连接于上铁轭和下铁轭之间的第一铁芯柱、第二铁芯柱和第三铁芯柱，第一铁芯柱、第二铁芯柱和第三铁芯柱连接于上铁轭以及下铁轭之间且平行设置；立绕线圈的第一相线圈包括第一绕组和第二绕组，第二相线圈包括第三绕组和第四绕组，第三相线圈包括第五绕组和第六绕组，第一绕组和第六绕组套设于第一铁芯柱的上下两侧，第三绕组和第二绕组套设于第二铁芯柱的上下两侧，第五绕组和第四绕组套设于第三铁芯柱的上下两侧。根据本发明的方案，解决了目前三相电抗器结构中所存在的磁路不平衡、器件体积大和资源浪费的问题。

Description

一种一拖三电抗器

技术领域

本发明一般地涉及电抗器技术领域。更具体地，本发明涉及一种一拖三电抗器。

背景技术

目前单台三相电抗器铁芯结构分为平面叠铁芯、三相立体卷铁芯、平面卷铁芯三种结构。平面叠铁芯和卷铁芯结构皆存在三相磁路不平衡问题、材料用量多。立体卷铁芯是由不同宽度的铁芯带卷绕成框形结构，再3个单框互成60度角组合成三维立体结构，存在加工困难，生产设备投入大、生产技术门槛高特点。传统平绕线圈由于层数多散热不均匀，温度最高点和最低点温差大。三个单相负载集成到一个器件，传统采用三个独立单相集成或者是平面三相五柱式集成。一方面，成本较高，材料浪费严重，另一方面，传统的电抗器结构通常是一个铁芯柱中套设整个单相线圈，每个线圈之间由于绕线的差异性、间隙大小等因素，造成各相线圈的负载不平衡度差异较大。另外，目前的电抗器的构型通常采用平面式三相五柱的“一拖三”结构，需要消耗大量的材料，造成资源的浪费。

基于此，目前亟需解决的是如何解决目前三相电抗器结构中所存在的磁路不平衡、器件体积大和资源浪费等问题。

发明内容

为解决上述一个或多个技术问题，本发明提出通过将单相线圈的不同绕组部分套设在不同的铁芯柱上，实现不同绕组之间的磁场的均衡，有效弱化了每个线圈的负载不平衡度差异。

为此，本发明提供了一种一拖三电抗器，包括：铁轭组，其具有呈等边三角形结构且对应设置的上铁轭和下铁轭；铁芯柱组，其包括连接于所述上铁轭和下铁轭之间的第一铁芯柱、第二铁芯柱和第三铁芯柱，所述第一铁芯柱、所述第二铁芯柱和所述第三铁芯柱连接于所述上铁轭以及所述下铁轭之间且平行设置，以形成端面为等边三角形的立体结构，所述铁轭组与铁芯柱组均由硅钢片层叠而成；立绕线圈，其包括第一相线圈、第二相线圈和第三相线圈，第一相线圈包括第一绕组和第二绕组，第二相线圈包括第三绕组和第四绕组，第三相线圈包括第五绕组和第六绕组，第一绕组和第六绕组套设于第一铁芯柱的上下两侧，第三绕组和第二绕组套设于第二铁芯柱的上下两侧，第五绕组和第四绕组套设于第三铁芯柱的上下两侧。

在一个实施例中，其中第一绕组和第二绕组的匝数相同，第三绕组和第四绕组的匝数相同，第五绕组和第六绕组的匝数相同。

在一个实施例中，每个绕组上设置有一个或多个扎带，用于固定绕组。

在一个实施例中，所述第一铁芯柱、所述第二铁芯柱和所述第三铁芯柱所包括的硅钢片之间通过环氧胶水粘接，所述第一铁芯柱、所述第二铁芯柱和所述第三铁芯柱的高度相等且截面尺寸一致，所述上铁轭和下铁轭均由首尾相连的三个铁轭块形成等边三角形结构。

在一个实施例中，所述铁芯柱组的上部、中部、下部位置处均设置有隔板组件，第一铁芯柱、第二铁芯柱和第三铁芯柱上下两侧的绕组分别位于中部的隔板组件的两侧。

在一个实施例中，所述隔板组件包括两个环氧板，两个环氧板之间通过工字撑条进行间隔固定。

在一个实施例中，所述上铁轭和下铁轭所包括的硅钢片之间通过环氧胶水粘接，上铁轭和下铁轭的两侧均设置有绝缘夹板，两侧的绝缘夹板通过螺栓固定。

在一个实施例中，还包括固定杆和设置于每个绝缘夹板外侧的金属夹件，所述固定杆和所述金属夹件连接，并且所述固定杆与铁芯柱组中的铁芯柱平行。

在一个实施例中，铁芯柱组中的相邻硅钢片之间设置有一个或多个气隙层，相邻气隙层的高度设置为3.5-28mm。

在一个实施例中，所述立绕线圈中每个绕组中的各层线圈之间分别设置有气道。

本发明的有益效果在于：通过将单相线圈中的不同绕组部分通过连绕的方式套设在不同铁芯柱上，可以使得每个铁芯住上各占一部分的磁场，从而弱化了每个线圈的负载不平衡度差异。同时仅通过单层的线圈结构，相较于传统多层式线圈温度具有更均匀的温度和散热性能。进一步，通过立绕线圈在不同铁芯住上的设置结构，可以有效降低器件的体积。

进一步，本发明中还通过在相邻硅钢片之间设置气隙层，有效减小运行过程中的震动和噪声，实现良好的散热。更进一步，还通过各层线圈之间设置气道，实现更加良好的散热效果，保证电抗器工作过程的稳定性。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：

图1是示意性示出根据本发明的实施例的一拖三电抗器的结构的示意图；

图2是示意性示出根据本发明的实施例的双层立绕线圈的绕线结构的示意图；

图3是示意性示出根据本发明的实施例的三层立绕线圈的绕线结构的示意图；

图1中，101、引出排；102、立绕线圈；103、扎带；104、环氧板；105、工字撑条；106、铁轭组；107、绝缘夹板；108、铁芯柱组；109、紧固件；110、安装孔。

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。

下面结合附图来详细描述本发明的具体实施方式。

目前三个单相相同的负载通常由于无法做到高的相间平衡度，从而需要采用三个单相电抗器，具有成本高、体积大的缺陷。基于此，本发明通过将三个单相负载集成在一起，利用磁芯解决磁路不平衡的问题，单相线圈采用连绕结构分别套在磁芯的两个柱上而且一个柱存在上下两个线圈各自占50%磁场，从而弱化了每个线圈的负载不平衡度差异。通过这种方式，与一个线圈对应一个磁芯柱，弱化了每个线圈之间的负载不平衡度差异，做到“一拖三”的结构设置，显著降低了成本和体积。

接下来将结合附图详细描述本发明中该一拖三电抗器的结构。

图1是示意性示出根据本发明的实施例的一拖三电抗器的结构的示意图。

如图1所示，该一拖三电抗器包括铁轭组、铁芯柱组和立绕线圈。

铁轭组106具有呈等边三角形结构且对应设置的上铁轭和下铁轭。铁轭组由硅钢片层叠而成，其中上铁轭的三个顶角分别与下铁轭的三个顶角对应。具体地，将铁轭片迭积成设计尺寸厚度，两侧各放置一件绝缘板（如图1中所示出的绝缘夹板107），绝缘板外有金属夹件（如图1中所示出的紧固件109，该紧固件例如可以采用螺栓和螺母），再用螺栓、螺母将铁轭紧固。进一步，下铁轭处可以采用L型夹板，该L型夹板的其中一侧用于固定铁轭，另一侧可以开设多个安装孔，以便于安装固定该电抗器。在一些实施例中，上述结构中还包括固定杆和设置于每个绝缘夹板外侧的金属夹件，固定杆和金属夹件连接，并且固定杆与铁芯柱组中的铁芯柱平行。

铁芯柱组108包括连接于上铁轭和下铁轭之间的第一铁芯柱、第二铁芯柱和第三铁芯柱。第一铁芯柱、第二铁芯柱和第三铁芯柱连接于上铁轭以及下铁轭之间且平行设置，以形成端面为等边三角形的立体结构。该铁芯柱组均由硅钢片层叠而成，其层叠方向可以平行于立体三角形结构的中心轴的方向，该硅钢片例如可以采用矩形结构，通过将三组叠片式的铁芯两两相邻，从而形成等边三角形的端面结构。相邻的叠片式铁芯的边缘形成铁芯柱。该铁芯柱例如可以是圆柱体的形状。在一个实施例中，上铁轭和下铁轭所包括的硅钢片之间通过环氧胶水粘接，上铁轭和下铁轭的两侧均设置有绝缘夹板，两侧的绝缘夹板通过螺栓固定。

具体地，将冲剪好的硅钢片迭积成设计尺寸厚度，在侧面涂覆环氧胶水，让胶水渗透入芯柱内部，用夹具夹紧，让铁芯柱粘结固化成整体，同时也可以在芯柱侧面上中下3个位置增加小块环氧板，用环氧胶水粘结，增加整体刚性强度。在一些实施例中，铁芯柱组中的相邻硅钢片之间设置有一个或多个气隙层，相邻气隙层的高度设置为3.5-28mm。

按照上述方式将做好的铁芯柱组设置好以后，再将立绕线圈套入铁芯，用螺栓、螺母将上下铁轭、铁芯柱锁紧。立绕线圈可由特制的漆包铜线制成，通过特殊的绕线机绕制而成。

该立绕线圈102包括第一相线圈、第二相线圈和第三相线圈。第一相线圈包括第一绕组和第二绕组，第二相线圈包括第三绕组和第四绕组，第三相线圈包括第五绕组和第六绕组，第一绕组和第六绕组套设于第一铁芯柱的上下两侧，第三绕组和第二绕组套设于第二铁芯柱的上下两侧，第五绕组和第四绕组套设于第三铁芯柱的上下两侧。在一个实施例中，每个绕组上设置有一个或多个扎带，用于固定绕组。上述每个绕组可以通过扎带103进行固定，以提升该电抗器整体的稳定性。

在一些实施例中，针对每相线圈还设置有对应的引出排，该引出排可以设置为平行于铁芯柱的结构，也可以垂直于铁芯柱，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。

在一些实施例中，第一铁芯柱、所述第二铁芯柱和所述第三铁芯柱所包括的硅钢片之间通过环氧胶水粘接。第一铁芯柱、第二铁芯柱和第三铁芯柱的高度相等且截面尺寸一致，上铁轭和下铁轭均由首尾相连的三个铁轭块形成等边三角形结构。

在一些实施例中，铁芯柱组的上部、中部、下部位置处均设置有隔板组件，第一铁芯柱、第二铁芯柱和第三铁芯柱上下两侧的绕组分别位于中部的隔板组件的两侧。在一个应用场景中，该隔板组件包括两个环氧板，两个环氧板之间通过工字撑条进行间隔固定。每个铁芯柱上的任意两个绕组部分之间还可以设置相应的环氧板，以将两个绕组隔开。进一步，可以设置两个环氧板并通过工字撑条将两个环氧板隔开，从而形成一定的间隙结构，该间隙具有增强电气间隙和爬电距离、增加散热面的作用，从而起到加强绝缘和降低温度的效果。更进一步，在铁芯柱上的绕组与铁轭之间也可以设置相应的环氧板结构。

进一步，上述铁芯柱组中，铁芯的拼合接缝位置处可以安装绝缘隔板，使得绝缘隔板两侧与铁芯之间形成散热通道。铁芯材质可采用取向与非取向片。芯柱多余外露部分可以减少气隙的边缘效应从而减少噪音和漏磁。

在一些实施例中，立绕线圈中每个绕组中的各层线圈之间分别设置有气道，从而可以实现良好的散热效果。

在本说明书的上述描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“固定”、“安装”、“相连”或“连接”等术语应该做广义的理解。例如，就术语“连接”来说，其可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。因此，除非本说明书另有明确的限定，本领域技术人员可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图2是示意性示出根据本发明的实施例的双层立绕线圈的绕线结构的示意图。图3是示意性示出根据本发明的实施例的三层立绕线圈的绕线结构的示意图。

上述三相线圈中，每相线圈分成至少两个绕组，并通过连绕的方式分别套设在至少两个铁芯柱上。如图2所示，第一相线圈A包括第一绕组A1和第二绕组A2，第二相线圈B包括第三绕组B1和第四绕组B2，第三相线圈C包括第五绕组C1和第六绕组C2，第一绕组A1和第六绕组C2套设于第一铁芯柱的上下两侧，第三绕组B1和第二绕组A2套设于第二铁芯柱的上下两侧，第五绕组C1和第四绕组B2套设于第三铁芯柱的上下两侧。

在一些实施例中，第一绕组和第二绕组的匝数相同，第三绕组和第四绕组的匝数相同，第五绕组和第六绕组的匝数相同。例如第一绕组和第二绕组的匝数分别是50，第三绕组和第四绕组的匝数为50，第五绕组和第六绕组的匝数为40。通过现有的每个绕组独立绕制在同一个铁芯柱上的结构，单个铁芯柱上分别绕制的匝数为100、100和80，这就导致相间的不平衡度较高，目前的解决办法是制作三个单相电抗器，然而这种方式的电抗器成本高且体积较大。

而通过上述本方案中的方式，可以通过将三个单相负载集中到一起，两个绕组分别套设在不同的铁芯柱上，位于不同铁芯柱的上、下位置处的两个绕组交叉顺连，三个铁芯柱上的线圈总匝数分别为90、100和90，有效磁芯解决了磁路的不平衡问题。单相线圈采用连绕结构分别套在磁芯的两个柱上而且一个柱存在上下两个线圈各自占50%磁场，从而弱化了每个线圈的负载不平衡度差异，比起一个线圈一个柱降低了相间的不平衡度，从而可以做到“一拖三”降低了器件成本和体积。比起传统的平面式三相五柱的“一拖三”结构减少了旁轭，节约了材料和成本。

在另一个实施例中，还可以将每相线圈分成三个绕组，并分别绕制于三个铁芯柱上。如图3所示，第一相线圈A包括第一绕组A1、第二绕组A2和第三绕组A3，第二相线圈B包括第四绕组B1、第五绕组B2和第六绕组B3，第三相线圈C包括第七绕组C1、第八绕组C2和第九绕组C3，第一绕组A1、第五绕组B2和第九绕组C3套设于第一铁芯柱的上下两侧，第七绕组C1、第二绕组A2和第六绕组B3套设于第二铁芯柱的上下两侧，第四绕组B1、第八绕组C2和第三绕组A3套设于第三铁芯柱的上下两侧。

可以理解的是上述仅仅是给出了不同绕组在铁芯柱上的绕制结构，基于电抗器的体积和使用需求将每相线圈划分为两个绕组或三个绕组，本领域技术人员可以根据实际需要设置为其他的数量。例如4个或5个。

通过上述立绕式线圈的结构，仅一层不存在层间温差，比传统多层式线圈温度更均匀热点温度更低，在相同温度下可以减少铜线截面从而减少体积减少成本。

本说明书中所使用的术语“第一”或“第二”等用于指代编号或序数的术语仅用于描述目的，而不能理解为明示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”或“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本说明书的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个或更多个等，除非另有明确具体的限定。

虽然本说明书已经示出和描述了本发明的多个实施例，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施例只是以示例的方式提供的。本领域技术人员会在不偏离本发明思想和精神的情况下想到许多更改、改变和替代的方式。应当理解的是在实践本发明的过程中，可以采用对本文所描述的本发明实施例的各种替代方案。

Claims (10)

1.一种一拖三电抗器，其特征在于，包括：

铁轭组，其具有呈等边三角形结构且对应设置的上铁轭和下铁轭；

铁芯柱组，其包括连接于所述上铁轭和下铁轭之间的第一铁芯柱、第二铁芯柱和第三铁芯柱，所述第一铁芯柱、所述第二铁芯柱和所述第三铁芯柱连接于所述上铁轭以及所述下铁轭之间且平行设置，以形成端面为等边三角形的立体结构，所述铁轭组与铁芯柱组均由硅钢片层叠而成；

立绕线圈，其包括第一相线圈、第二相线圈和第三相线圈，第一相线圈包括第一绕组和第二绕组，第二相线圈包括第三绕组和第四绕组，第三相线圈包括第五绕组和第六绕组，第一绕组和第六绕组套设于第一铁芯柱的上下两侧，第三绕组和第二绕组套设于第二铁芯柱的上下两侧，第五绕组和第四绕组套设于第三铁芯柱的上下两侧。

2.根据权利要求1所述的一拖三电抗器，其特征在于，其中第一绕组和第二绕组的匝数相同，第三绕组和第四绕组的匝数相同，第五绕组和第六绕组的匝数相同。

3.根据权利要求2所述的一拖三电抗器，其特征在于，每个绕组上设置有一个或多个扎带，用于固定绕组。

4.根据权利要求1所述的一拖三电抗器，其特征在于，所述第一铁芯柱、所述第二铁芯柱和所述第三铁芯柱所包括的硅钢片之间通过环氧胶水粘接，所述第一铁芯柱、所述第二铁芯柱和所述第三铁芯柱的高度相等且截面尺寸一致，所述上铁轭和下铁轭均由首尾相连的三个铁轭块形成等边三角形结构。

5.根据权利要求4所述的一拖三电抗器，其特征在于，所述铁芯柱组的上部、中部、下部位置处均设置有隔板组件，第一铁芯柱、第二铁芯柱和第三铁芯柱上下两侧的绕组分别位于中部的隔板组件的两侧。

6.根据权利要求5所述的一拖三电抗器，其特征在于，所述隔板组件包括两个环氧板，两个环氧板之间通过工字撑条进行间隔固定。

7.根据权利要求4所述的一拖三电抗器，其特征在于，所述上铁轭和下铁轭所包括的硅钢片之间通过环氧胶水粘接，上铁轭和下铁轭的两侧均设置有绝缘夹板，两侧的绝缘夹板通过螺栓固定。

8.根据权利要求7所述的一拖三电抗器，其特征在于，还包括固定杆和设置于每个绝缘夹板外侧的金属夹件，所述固定杆和所述金属夹件连接，并且所述固定杆与铁芯柱组中的铁芯柱平行。

9.根据权利要求1所述的一拖三电抗器，其特征在于，铁芯柱组中的相邻硅钢片之间设置有一个或多个气隙层，相邻气隙层的高度设置为3.5-28mm。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的一拖三电抗器，其特征在于，所述立绕线圈中每个绕组中的各层线圈之间分别设置有气道。