CN205595199U - 串联型单相感应可调电抗器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种串联型感应可调电抗器，包括定子铁芯和转子铁芯，其特征在于定子铁芯的槽和转子槽内分别嵌入单相定子绕组和单相转子绕组，所述单相定子绕组和单相转子绕组串联连接形成串联型感应可调电抗器。这串联感应可调电抗串联在电网电源或其它电路中，就能改变电源的输出电抗，改变电源的短路电抗和短路容量，或可稳定电源的输出电压，提高电源的抗负载干扰能力及抗短路能力。产品本身内部磁路闭合，不会受外界电磁干扰。它属于线性电抗，不对电源及其它电子设备产生任何电磁干扰。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种强电领域的串联在电网，电源或电路中的串联型单相感应可调电抗器。
背景技术
在强电领域为了提高交流电网或电源的质量，防止电压剧烈波动及过大的短路电流，往往需要采用串联可调电抗器的措施来实现，但电气市场一般只能供给固定电抗器。即使通过在固定电抗器绕组上加抽头，似乎可改变电抗值，但除了加抽头，又要附加分级开关，却只是达到一个电抗值的有级变换，远未达到电抗值无级平滑精细调节的目的。当然另有一种饱和可调电抗器，虽然可调，但由于利用磁饱和现象，属非线性变化的调节，它会引出电源波形畸变，造成电网污染而使电网和用户难以接受。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种能串联在电网或电源的电路中，不需要采用电抗器绕组抽头，不用分接开关，直接可连续平滑地实现无触点精细调节的串联型感应可调电抗器。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案为：一种串联型感应可调电抗器，包括定子铁芯和转子铁芯，其特征在于定子铁芯和转子铁芯内分别嵌入单相定子绕组和单相转子绕组，所述单相定子绕组和单相转子绕组串联连接形成串联型感应可调电抗器。
为取得电抗值调节，所述单相定子绕组和单相转子绕组之间可作相对0~180°电气角位移。
根据本实用新型的优选实施例，所述转子绕组的极性端连接至所述可调电抗器的一个出线端，转子绕组的另一端与定子绕组的同名极性端相连，所述定子绕组的另一端连接至所述可调电抗器的另一出线端。
根据本实用新型的优选实施例，所述定子铁芯和转子铁芯之间设置有气隙，且所述气隙的大小为1~10mm。
根据本实用新型的一个实施例，定子铁芯和转子铁芯内分别嵌入2N个单相定子绕组和2N个单相转子绕组，所述2N个单相定子绕组串联，所述2N个单相转子绕组串联，所述串联的2N个单相定子绕组和所述串联的2N个单相转子绕组串联形成串联型感应可调电抗器，其中N为大于0的自然数。
根据本实用新型的另一个实施例，定子铁芯和转子铁芯内分别嵌入2N个单相定子绕组和2N个单相转子绕组，所述2N个单相定子绕组并联，所述2N个单相转子绕组并联，所述并联的2N个单相定子绕组和所述并联的2N个单相转子绕组串联形成串联型感应可调电抗器，其中N为大于0的自然数。
根据本实用新型的一个实施例，所述串联型感应可调电抗器内电流恒定。
根据本实用新型的另一实施例，所述串联型感应可调电抗器内随着电流逐渐变大，电抗逐渐变小，或者随电流逐渐变小，电抗逐渐变大。
本实用新型是一种采用电机定转子环形闭合磁路结构，又同时应用变压器脉动电磁场感应原理而构成的串联在电网或电源电路中的单相线性连续平滑可调的感应可调电抗器。本实用新型采用了电机类产品的定子和转子的环形磁路结构，在定子和转子槽中分别嵌入定子绕组和转子绕组，定子绕组和转子绕组形成串联连接，但定子绕组和转子绕组可作相对0~180°电气角位移，定转子绕组串联电抗即可实现最小至最大的连续变化调节。这串联感应可调电抗串联在电网电源或其它电路中，就能改变电源的输出电抗，改变电源的短路电抗和短路容量，或可稳定电源的输出电压，提高电源的抗负载干扰能力及抗短路能力。产品本身内部磁路闭合，不会受外界电磁干扰。它属于线性电抗，不对电源及其它电子设备产生任何电磁干扰。它可制成大电流小电抗到小电流大电抗变化的可调电抗器，也可制成限定最大通过电流的可调电抗器。
附图说明
图1为单相可调电抗器绕组连接示意图。
图2为有效匝数相量合成示意图。
图3为单相可调电抗器二极并联时的绕组连接示意图。
图4为单相可调电抗器四极并联时的绕组连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本实用新型作详细说明。
图中D为单相定子绕组，Z为单相转子绕组，WZ为转子绕组有效匝数相量值，WD为定子绕组有效匝数相量值，WDZ为合成有效匝数相量值。
本实用新型直接应用了现在已存在的感应调压器的大部分结构，然而它的核心绕组的设计全部从满足用户串联电抗参数为目标。基于它采用电磁感应的结构原理及实际的串联使用方式，故称之为串联型单相感应可调电抗器。
本实用新型采用了电机类产品的定子和转子的环形磁路结构，在定子和转子槽中分别嵌入单相定子绕组D与单相转子绕组Z，并使二者串联，如图1所示，图中黑点表示绕组的极性，图中O表示单相定子绕组D与单相转子绕组Z之间允许0~180°电气角位移的软连线。尽管磁路由定子转子结构，但并未应用电机的旋转磁场感应，它仍采用了变压器类产品的脉动磁场来实施感应。
它采用定子和转子结构，使得定子与转子绕组的轴线及绕组有效匝数相量可以作相对0~180°的电气角位移，如图2所示。由图2可知，合成有效匝数相量值WDZ的最大值为WD +WZ，WD为定子有效匝数相量值，WZ为转子有效匝数相量值，而它的最小值为WD-WZ，当WD=WZ=W时，在位移角β=0~180°的变化条件下，合成有效匝数相量值就出现WDZ=0~2W的变化。
众所周知，在一般情况下绕组的电抗值XL与匝数的平方成正比，本实用新型正是利用了定转子绕组D、Z在串联状态下，他们的合成有效匝数相量值WDZ可变可调的潜质，使串联电抗值的变化调节可以实现。
设计时按照要求使得定子绕组有效匝数相量值WD与转子绕组有效匝数相量值WZ两者相等（理论上不可能完全相等，实际只要尽量接近即可），使得WD=WZ=W，接线时将转子绕组Z的极性端连接至出线端A，将转子绕组Z的另一端与定子绕组D的同名极性端相连，再将定子绕组D的另一端连接至出线端a，即完成接线。这样串联时的合成有效匝数相量值WDZ的位置将出现近似0~90°的变化。在电气位移角β=0~180°的范围内，合成有效匝数相量值WDZ的大小可由下式表示：WDZ=2WSin（β/2），Aa两端的串联电抗值可归纳成下列公式来计算：XLAa=4KLW2Sin2（β/2），式中β=0~180°；KL为电抗系数，在β=0°时纯由定转子的漏抗系数来确定，而在β=180°时应由主磁通磁路的激磁电抗系数来确定，由于两种状态磁路中均有较大的气隙成分，故均属线性电抗。
本实用新型在具体实施时，首先应加工能嵌入定子绕组和转子绕组的定子及转子冲片，然后叠装成定子和转子铁芯。设计叠片厚度应考虑到定转子铁芯在最大磁通状态下的磁通密度不会造成铁耗过大和铁芯过热。
定转子分别完成嵌接线后，可将转子吊入定子铁芯。此时既要保证转子能灵活地调节0~180°的角位移，又要使转子在0~180°任一点位置能稳定制动，并能实现电动或手动调节操作，具体可采用带有自锁性能的蜗轮蜗杆减速传动系统来实现。转子铁芯和定子铁芯间必须存在气隙，以实现定子绕组和转子绕组的相对角位移，实现电抗值从最小至最大的调节。
定转子绕组间的连线必须采用柔软的线缆，它要保障0~180°调节时在最紧状态不至于崩断，且在最松状态不至于触碰其他构件而损伤电气绝缘。
本实用新型实施时，在电气位移角β=0°的状态下，由于定子绕组WD和转子绕组WZ极性相反，有效激磁匝数为0，仅有漏电抗起限流作用，此时可得到定子绕组D和转子绕组Z的最小串联电抗，它取决于定子绕组D和转子绕组Z的漏电抗之和；而在在电气位移角β=180°的状态下，由于定子绕组D和转子绕组Z的有效激磁匝数最大，可得到定子绕组D和转子绕组Z的最大激磁电抗，相对而言，此时定子绕组D和转子绕组Z的漏电抗已经无足轻重。此时要保证通过额定电流，应采用适当的定转子气隙来控制电抗值的大小，如客户要求电气位移角β=180°达到更大电抗和较小电流，则可采用偏小的定转子气隙，具体可按用户要求设计实施。因此定转子气隙除保障定转子相对角位移外，也是保证电流值和电抗值大小的关键要素。通常地，定子铁芯和转子铁芯件的气隙为1~10mm为佳。
本实用新型实施时根据用户的需求可有两种模式，其一是始终能通过额定电流的串联型可调电抗器，其二是大电流小电抗及小电流大电抗的串联型可调电抗器，并且在调节方式上，可以从小电抗调至大电抗，也可相反从大电抗调至小电抗。一般情况下，后者的串联电抗变化倍率将明显大于前者。
本实用新型实施时为了提高通过的电流值，除了定子及转子绕组本身采用二极并联，如图3所示外，还可采用多对极并联，如图4所示的四极并联绕组连接示意图。但是定转子之间仍必须保持串联连接关系。
Claims (8)
1.一种串联型感应可调电抗器，包括定子铁芯和转子铁芯，其特征在于定子铁芯的槽和转子槽内分别嵌入单相定子绕组和单相转子绕组，所述单相定子绕组和单相转子绕组串联连接形成串联型感应可调电抗器。
2.按权利要求1所述的串联型感应可调电抗器，其特征在于：所述转子绕组的极性端连接至所述可调电抗器的一个出线端，转子绕组的另一端与定子绕组的同名极性端相连，所述定子绕组的另一端连接至所述可调电抗器的另一出线端。
3.按权利要求1所述的串联型感应可调电抗器，其特征在于：所述定子铁芯和转子铁芯之间设置有气隙，且所述气隙的大小为1~10mm。
4.按权利要求1所述的串联型感应可调电抗器，其特征在于：定子铁芯和转子铁芯内分别嵌入2N个单相定子绕组和2N个单相转子绕组，所述2N个单相定子绕组串联，所述2N个单相转子绕组串联，所述串联的2N个单相定子绕组和所述串联的2N个单相转子绕组串联形成串联型感应可调电抗器，其中N为自然数。
5.按权利要求1所述的串联型感应可调电抗器，其特征在于：定子铁芯和转子铁芯内分别嵌入2N个单相定子绕组和2N个单相转子绕组，所述2N个单相定子绕组并联，所述2N个单相转子绕组并联，所述并联的2N个单相定子绕组和所述并联的2N个单相转子绕组串联形成串联型感应可调电抗器，其中N为自然数。
6.按权利要求1所述的串联型感应可调电抗器，其特征在于：所述单相定子绕组和单相转子绕组之间可作相对0~180°电气角位移。
7.按权利要求1所述的串联型感应可调电抗器，其特征在于：所述串联型感应可调电抗器内电流恒定。
8.按权利要求1所述的串联型感应可调电抗器，其特征在于：所述串联型感应可调电抗器内随着电流逐渐变大，电抗逐渐变小，或者随电流逐渐变小，电抗逐渐变大。
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