CN201185348Y

CN201185348Y - 磁性滤波器

Info

Publication number: CN201185348Y
Application number: CNU2008200795507U
Authority: CN
Inventors: 广治平; 张辉
Original assignee: LIXUN DIANTONG TECHNOLOGY (BEIJING) Co Ltd
Current assignee: LIXUN DIANTONG TECHNOLOGY (BEIJING) Co Ltd
Priority date: 2008-03-24
Filing date: 2008-03-24
Publication date: 2009-01-21
Anticipated expiration: 2018-03-24

Abstract

本实用新型是一种能改善电能质量的磁性滤波器。该磁性滤波器由三相连接为一体的上下环形轭铁、120°对称的三相柱铁、三相主线圈及三相辅助线圈组成。三相一体的环形轭铁为硅钢带卷制而成；柱铁为圆柱形，从横截面看是由多级硅钢片组成的放射形结构；三相柱铁位于上下环形轭铁中间，为120°品字形排列；主线圈和辅助线圈均采用移相接法。

Description

磁性滤波器

技术领域

本实用新型涉及一种用电系统中的滤波器，特别涉及一种用电系统中的磁性滤波器。

背景技术

随着电力电子技术的迅猛发展，大量非线性设备和负荷投入系统应用，造成用电系统的电压和电流不再成线性关系，而是含有大量非工频的高次电压、电流谐波，造成波形严重畸变，可造成如下危害：

引发保护装置误动作，影响电网线路的稳定运行。

使电网线路的损耗增加。

系统中的并联电容器使谐波放大，损坏电容器。

使旋转电机和变压器等设备铁损和铜损增加，噪声增大。

干扰弱电系统设备，如计算机网络、通信、有线电视、报警与楼宇自动化设备等。

影响计量仪表的准确性。

目前，谐波治理的方法主要为无源滤波器和有源滤波器两类。

无源滤波器使用电容器和电抗器组成谐振回路滤除谐波，结构简单，吸收谐波效果明显，但仅对固有频率的谐波有较好的吸收效果，且滤波特性受电网阻抗的影响很大，在特定频率下，电网阻抗和滤波器之间可能会发生并联谐振或者串联谐振。使用无源滤波器的主要目的是改变在特殊频率下电源的阻抗，适用于稳定、不改变的系统。

有源滤波器是一种向系统注入补偿谐波电流，以抵消非线性负荷所产生的谐波电流的能动式滤波装置。它能对变化的谐波进行动态跟踪补偿，且补偿特性不受系统阻抗影响。但其运行损耗较大，设备造价高，维护量大，在补偿谐波的同时，也会注入新的谐波。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种用来滤除用电系统中的谐波的磁性滤波器。

本实用新型的上述目的是这样实现的，一种磁性滤波器，其特征在于包括：

呈120°对称排列的三个铁芯；

分别缠绕在所述三个铁芯上的三个主线圈；

连接所述三个铁芯顶端的上轭铁；以及

连接所述三个铁芯底端的下轭铁。

其中，在所述三个铁芯上还分别缠绕辅助线圈。所述主线圈和辅助线圈分别具有多个用于按同名端或非同名端连接方式连接的分线圈。

本实用新型通过有选择地连接主线圈和/或辅助线圈的分线圈的同名端或非同名端，产生对谐波的相移，从而滤除用电系统中的谐波。

其中，所述上轭铁和下轭铁分别为圆形轭铁。作为选择，所述上轭铁和下轭铁还可以分别是内部为圆形、外部为三角环形的内圆外三角环形轭铁。

其中，所述铁芯为柱铁，该柱铁可以是由多个柱铁单元拼成的圆柱铁芯。

其中，每个柱铁单元由宽度不同、高度相同的多级硅钢片叠合构成。需要说明的是，所述多级硅钢片中的不同级的硅钢片的高度是相同的，但宽度则不相同。

其中，在一个所述柱铁单元中，所述多级硅钢片按其宽度尺寸，从小到大依次叠合在一起。

其中，所述圆形轭铁由宽度相同的硅钢带卷绕而成，其中心为圆孔；以及所述内圆外三角环形轭铁由硅钢带卷绕而成，其内部圆环径向厚度与外部三角环径向厚度相等。

本实用新型的磁性滤波器可应用在高低压系统中，包括0.4KV、6KV、10KV，可针对2-25次谐波移相滤波，同时对其它次谐波也有一定的滤除作用。

与普通的无源滤波装置相比，本实用新型的磁性滤波器具有以下优点：

1)不含电容器，增强了系统运行稳定性；

2)因纯磁性设计使磁性滤波器具有很高的可靠性与使用寿命，可无维护运行；

3)磁性滤波器采用品字型铁芯结构，其外形结构简单，无需电容器等其它附件便可完成良好的滤波功能。铁芯采用优质低损耗冷轧取向硅钢片，结构设计优良，本身节约电能。

此外，采用磁性滤波器和系统的阻抗匹配设计及谐波的移相治理技术，可以达到改善输入电流波形的目的，使得网侧输入电流的尖峰变小，大大降低电流谐波含量。

下面结合附图对本实用新型进行详细说明。

附图说明

图1是显示本实用新型的磁性滤波器结构的示意图；

图2是本实用新型的圆柱形铁芯的横截面图；

图3是本实用新型的圆形轭铁的示意图；

图4是本实用新型的内圆外三角环性轭铁的示意图；

图5是本实用新型的柱铁和圆形轭铁的组装图；

图6是本实用新型的柱铁和内圆外三角环轭铁的组装图；

图7是显示主线圈结构的示意图。

具体实施方式

图1显示本实用新型的磁性滤波器结构，如图1所示，本实用新型的磁性滤波器包括：

呈120°对称排列的三个铁芯2或者品字型结构的三个铁芯2，这三个铁芯2通常还被称作三相铁芯；

分别缠绕在所述三个铁芯2上的三个主线圈3；

分别连接所述三个铁芯2顶端的上轭铁1，以及分别连接所述三个铁芯2底端的下轭铁4。

在所述的三个铁芯2上还可以分别缠绕辅助线圈(辅助线圈的结构类似于图7所示的主线圈的结构)。

如图7所示，主线圈3和辅助线圈分别具有多个用于按同名端或非同名端连接的分线圈，在图中为四个，即AN1、AN2、AN3、AN4四个分线圈。尽管图7仅仅显示了一个缠绕在一个铁芯2上的主线圈3，但是实际上在另外两个铁芯2上同样也缠绕了相同的主线圈3。主线圈3的分线圈可以抽出抽头，例如可以有2～20个抽头；辅助线圈的分线圈也可以抽出抽头，例如可以有1～5个抽头。

因此，在进行谐波滤除时，可以根据不同的移相角度，选出各个主线圈和辅助线圈各相中对应该移相角的分线圈，将进线和出线对应的三相分线圈按同名端或非同名端连接。

如图3所示，上轭铁1和下轭铁4可以分别为圆形轭铁5。所述圆形轭铁5由宽度相同的硅钢带卷绕而成，其中心为圆孔。

作为选择，上轭铁1和下轭铁4还可以分别是内部为圆形、外部为三角环形的内圆外三角环形轭铁6。图4显示了这种轭铁的架构，该轭铁的内圆外三角环形轭铁6由硅钢带卷绕而成，其内部圆环径向厚度与外部三角环径向厚度相等。轭铁内圆绕制完毕后，以内圆圆心为顶点，在径向相隔120°位置处设三根支撑管61、62、63。然后，在内圆轭铁及支撑管外部继续绕制轭铁，形成外三角环形。

如图2所示，铁芯2是由多个柱铁单元21拼成的圆柱形铁芯。每个柱铁单元由对应于多个宽度的多级硅钢片叠合构成，其中，每级硅钢片具有相同高度。就多级硅钢片而言，每级硅钢片具有特定的宽度，但高度都是相同的。在一个柱铁单元21中，多级硅钢片按其宽度尺寸，从小到大依次叠合在一起，以3级辐射铁芯为例，第3级硅钢片213叠在第2级硅钢片212上，第2级硅钢片212叠在第1级硅钢片211上，由此组成圆柱形铁芯的一个小单元21。

图5显示了圆柱形铁芯2与圆形上下轭铁5的柱状组装的俯视图；图6显示了圆柱形铁芯2与内圆外三角环形上下轭铁6组装的俯视图。这种组装是通过已知的连接方法实现的，例如将品字型(呈120°)分布的铁芯2放置在上下轭铁之间，然后利用轭铁压架压紧上下下轭铁，从而实现固定连接。上下轭铁与铁芯连接在一起后，就形成了闭合磁路。

由上可知，本实用新型的磁性滤波器由三相连接为一体的上下环形轭铁5和6、120°对称的三相柱铁2、三相主线圈3及三相辅助线圈组成。三相一体的环形轭铁由硅钢带卷制而成；柱铁为圆柱形，从横截面看是由多级硅钢片组成放射形结构；三相柱铁位于上下环形轭铁中间，为120°品字形排列；主线圈和辅助线圈均采用移相接法。这样，针对不同通道的谐波设计不同的移相角，可获得更好的滤波效果。

磁性滤波器可安装在任何谐波源设备与三相进电之间，除滤除线路谐波外，还可使设备内部元器件免遭过电压和浪涌电流的冲击，对用电设备有保护作用，延长使用寿命。

经试验证明，本实用新型的磁性滤波器具有以下特点：

1)磁路对称，本身不引发谐波；

2)移相谐波治理技术，谐波滤除率可达50％～60％以上；

3)显著改善电流波形，增强电流连续性；

4)提高系统功率因数；

5)可将系统中的三次谐波短路；

6)放射性结构，铁芯损耗低；

7)“品”字型结构，受力均匀，动热稳定性能良好；

8)自身能耗低；

9)具有适用的线性度；

10)无电磁污染；

11)使用寿命长；

12)运行噪声低；

13)维护简单。

尽管上文对本实用新型进行了详细说明，但是本实用新型不限于此，本技术领域技术人员可以根据本实用新型的原理进行各种修改。因此，凡按照本实用新型原理所作的修改，都应当理解为落入本实用新型的保护范围。

Claims

1、一种磁性滤波器，其特征在于包括：

呈120°对称排列的三个铁芯(2)；

分别缠绕在所述三个铁芯(2)上的三个主线圈(3)；

分别连接所述三个铁芯(2)顶端的上轭铁(1)；以及

分别连接所述三个铁芯(2)底端的下轭铁(4)。

2、根据权利要求1所述的磁性滤波器，其特征在于，在所述三个铁芯(2)上还分别缠绕辅助线圈。

3、根据权利要求2所述的磁性滤波器，其特征在于，所述主线圈(3)和辅助线圈分别具有多个用于按同名端或非同名端连接的分线圈。

4、根据权利要求3所述的磁性滤波器，其特征在于，所述主线圈的分线圈具有2～20个抽头；所述辅助线圈的分线圈具有1～5个抽头。

5、根据权利要求1所述的磁性滤波器，其特征在于，所述上轭铁(1)和下轭铁(4)分别为圆形轭铁(5)。

6、根据权利要求1所述的磁性滤波器，其特征在于，所述上轭铁(1)和下轭铁(4)分别是内部为圆形、外部为三角环形的内圆外三角环形轭铁(6)。

7、根据权利要求5或6所述的磁性滤波器，其特征在于，所述铁芯(2)是由多个柱铁单元(21)拼成的圆柱形铁芯。

8、根据权利要求7所述的磁性滤波器，其特征在于，每个柱铁单元由对应于多个宽度的多级硅钢片叠合构成，其中，每级硅钢片具有相同高度。

9、根据权利要求8所述的磁性滤波器，其特征在于，在一个所述柱铁单元中，所述多级硅钢片按其宽度尺寸，从小到大依次叠合在一起。

10、根据权利要求5所述的磁性滤波器，其特征在于，所述圆形轭铁(5)由宽度相同的硅钢带卷绕而成，其中心为圆孔。

11、根据权利要求6所述的磁性滤波器，其特征在于，所述内圆外三角环形轭铁(6)由硅钢带卷绕而成，其内部圆环径向厚度与外部三角环径向厚度相等。