WO2023082741A1 - 一种三相电抗器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三相电抗器，包括铁心组件、夹件组件以及均磁组件，铁心组件包括若干铁心饼摞成的三个铁心柱以及沿夹件组件的内侧设置的铁轭，三个铁心柱的内部均穿设有若干用于固定铁心饼的螺杆组，铁轭包括若干水平断轭，任意两个水平断轭之间间隔一定距离以通过螺杆组；铁心组件通过夹件组件固定，夹件组件包括首尾依次连接的上夹件、第一旁夹件、下夹件以及第二旁夹件；若干水平断轭形成三个上间隔以及三个下间隔，上间隔的上面设置有上均磁件，下间隔的下面设置有下均磁件。本发明中的磁力线会在其片厚方向通行，在一定程度上控制了成本。不再有磁力线横穿硅钢片大表面的情况，降低损耗，根除涡流损耗造成过热风险。

Description

一种三相电抗器

应用领域

本发明涉及电抗器领域，特别是一种三相电抗器。

背景技术

目前市面上的低压电抗器多为三相，存在损耗大、温升偏高、甚至局部过热问题。一般来说，引起局部过热的条件有两个，一是铁轭各小矩形总磁密不等，中轭总磁密大于边轭磁密。由于磁力线要自动选择磁阻低的回路闭合，所以部分中轭磁通必然要横穿相邻硅钢片的大表面向边轭分磁。由于主磁通回路中个别区域磁密过高损耗过大、导通电流的闭合环且恰好有磁通耦合，由此引发过热；二是一相磁通必须以本相心柱和所有其余心柱和铁轭为回路，三相磁通相量平衡，且损耗最小的状态是磁力线在片厚中通行。

已有技术处理问题的方法一是降低平均磁密，二是加大铁轭片宽。虽然缓解了发热程度，但没能根本解决问题。其不足之处为：第一，铁轭都存在磁密不均匀、中轭区域磁密过大，其部分磁通要横穿硅钢片大面分散至磁密小的边轭，产生较大涡流和涡流损耗，第二，是由于压紧需要在铁轭叠厚正中有孔，对应的硅钢片间断，其所接收的磁通绝大部分必须横穿硅钢片大面至相邻的完整片中才能构成回路，产生更大的涡流和涡流损耗。

发明内容

本发明克服了现有技术中三相电抗器运行时局部发热导致运行可靠性降低、损耗增加的不足，提供了一种三相电抗器，为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种三相电抗器，包括铁心组件、夹件组件以及均磁组件，所述铁心组件包括若干铁心饼摞成的三个铁心柱以及沿所述夹件组件的内侧设置的铁轭，三个所述铁心柱的内部均穿设有若干用于固定所述铁心饼的螺杆组， 所述铁轭包括若干水平断轭，任意两个所述水平断轭之间间隔一定距离以通过所述螺杆组；所述铁心组件通过所述夹件组件固定，所述夹件组件包括首尾依次连接的上夹件、第一旁夹件、下夹件以及第二旁夹件；其中，若干所述水平断轭形成三个上间隔以及三个下间隔，所述上间隔的上面设置有上均磁件，所述下间隔的下面设置有下均磁件。

本发明一个较佳实施例中，所述均磁组件还包括第一侧均磁件以及第二侧均磁件，所述第一侧均磁件设置于所述第一旁夹件远离所述铁心组件的一侧，所述第二侧均磁件设置于所述第二旁夹件远离所述铁心组件的一侧。

本发明一个较佳实施例中，所述铁轭还包括设置于所述第一旁夹件内部的第一旁轭以及设置于所述第二旁夹件内部的第二旁轭。

本发明一个较佳实施例中，所述均磁组件与所述铁轭之间设置有绝缘件，所述绝缘件的厚度在10mm以下。

本发明一个较佳实施例中，所述上均磁件包括固定在上夹件上的上横梁以及叠积在所述上横梁内部的均磁硅钢片，所述下均磁件包括固定在下夹件上的下横梁以及叠积在所述下横梁内部的均磁硅钢片，所述均磁硅钢片的叠积方向与所述铁轭的叠厚方向垂直。

本发明一个较佳实施例中，所述上横梁、所述下横梁均为截面为矩形的钢管，所述钢管的内壁铺设有诺麦克纸，所述钢管的内部叠积有若干均磁硅钢片，所述均磁硅钢片与所述钢管通过所述诺麦克纸实现绝缘。

本发明一个较佳实施例中，所述上均磁件预设有螺杆孔供螺杆的顶部穿过，所述上均磁件设置于所述上间隔上面的中间位置；所述下均磁件预设有螺杆孔供螺杆的底部穿过，所述下均磁件设置于所述下间隔下面的中间位置。

本发明一个较佳实施例中，所述上夹件的上面设置有若干用于压紧所述夹件组件的压梁，所述压梁与所述上均磁件间隔设置；所述下夹件的下面设置有 若干用于压紧所述夹件组件的垫脚，所述垫脚与所述下均磁件间隔设置。

本发明一个较佳实施例中，所述压梁与所述垫脚均是通过诺麦克纸与所述铁轭实现绝缘。

本发明一个较佳实施例中，所述压梁与所述垫脚的内部叠积有均磁硅钢片以用于均磁。

本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：

(1)本发明中，由于均磁硅钢片位于铁轭之外，沿铁轭的叠厚方向导磁，所以磁力线会在其片厚方向通行，且不需要增加窗口尺寸，在一定程度上控制了成本。由于在地每相中心线对应处分别设置有均磁件，且铁轭中间的一部分磁通会经均磁件分到边轭均磁，不再有磁力线横穿硅钢片大表面的情况，降低损耗，根除涡流损耗造成过热风险。

(2)均磁硅钢片嵌入槽中且浇铸固定，实现均磁硅钢片与钢管绝缘，也避免其片间短路，由于安装固定均磁硅钢片固定于一底四边的钢管中，均磁硅钢片嵌入后通过渗胶进一步塞紧，所以结构稳定。

(3)由于利用固有的压梁和垫脚来设置叠积均磁硅钢片来辅助均磁，其叠积的方向与上均磁件中的均磁硅钢片和下均磁件中的均磁硅钢片的叠积方向相同，与铁轭之间也是通过诺麦克纸进行绝缘，完全起到了辅助分磁的作用，所以可以降低中心线处的高度，在一定程度上降低了成本。

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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。

图1为本发明一实施例中所述的一种三相电抗器的铁轭和铁心柱示意图；

图2为本发明一实施例中所述的一种三相电抗器的三相五柱式铁心的三相电抗器器身的主视图；

图3本发明一实施例中所述的一种三相电抗器的均磁件结构主视图；

图4为为图2的俯视图；

图5为图4的左视图；

图6为本发明一实施例中所述的一种三相电抗器的磁路走向示意图；

图7为本发明一实施例中所述的一种三相电抗器的磁路在均磁件上的走向示意图；

图8为本发明一实施例中所述的一种三相电抗器的三相三柱圆环轭的三相电抗器示意图；

图9为本发明一实施例中所述的一种三相电抗器的三相三柱三相电抗器的主视图；

图10为图9的俯视图。

附图标记如下说明：101、铁心柱；102、铁轭；1021、水平断轭；1022、第一旁轭；1023、第二旁轭；103、螺杆组；104、螺杆孔；201、上夹件；202、第一旁夹件；203、下夹件；204、第二旁夹件；205、上间隔；206、下间隔；301、上均磁件；302、下均磁件；303、均磁硅钢片；304、上横梁；305、下横梁；306、压梁；307、垫脚；308、钢管；309、侧均磁件；310、绝缘件。

具体实施方式

为了能够更加清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

如图1-2所示，一种三相电抗器，包括铁心组件、夹件组件以及均磁组件，铁心组件包括由若干铁心饼摞成的三个铁心柱101以及沿夹件组件内部设置的铁轭102，三个铁心柱101的内部均穿设有若干用于固定铁心饼的螺杆组，铁轭102包括若干水平断轭1021，任意两个水平断轭1021之间间隔一定距离以通过螺杆组；铁心组件通过夹件组件固定，夹件组件包括首尾依次连接的上夹件201、 第一旁夹件202、下夹件203以及第二旁夹件204；均磁组件固定连接于夹件组件；其中，若干水平断轭1021形成三个上间隔205以及三个下间隔206，上间隔205的上面设置有上均磁件301，下间隔206的下面设置有下均磁件302。

由于均磁硅钢片303位于铁轭102之外，沿铁轭102的叠厚方向导磁，所以磁力线会在其片厚方向通行，且不需要增加窗口尺寸，在一定程度上控制了成本。由于在地每相中心线对应处分别设置有均磁件，且铁轭102中间的一部分磁通会经均磁件分到边轭均磁，不再有磁力线横穿硅钢片表面的情况，降低损耗，根除涡流损耗造成过热风险。

如图3-4所示，上均磁件301预设有螺杆孔104供螺杆的顶部穿过，上均磁件301设置于上间隔205上面的中间位置；下均磁件302预设有螺杆孔104供螺杆的底部穿过，下均磁件302设置于下间隔206下面的中间位置。

如图3-5所示，由于均磁硅钢片303的叠积方向与铁轭102中的硅钢片叠积方向不同，具体来说，铁轭102的硅钢片是垂直于水平面叠积的，因此，不能预留螺杆孔104，只能做成若干断轭。而均磁硅钢片303的叠积方向于铁轭102硅钢片的叠厚方向垂直，所以均磁硅钢片303在叠积时，可以预留有螺杆孔104，这样一来既将磁力线的导通磁路连接起来，也不影响螺杆的正常工作。

如图9-10所示，均磁组件还包括第一侧均磁件309以及第二侧均磁件309，第一侧均磁件309设置于第一旁夹件202远离铁心组件的一侧，第二侧均磁件309设置于第二旁夹件204远离铁心组件的一侧。

继续参照图9-10所示，本发明的三相三柱直线形铁轭102的三相电抗器，此结构铁轭102只有上下两部分，没有旁轭，所以中间的断轭是相对孤立的，所接收的磁通全部要进入相邻的整片均磁硅钢片303，因此除设置均磁件外，设置侧梁硅钢片很有必要。且由于设置了侧梁硅钢片，第一侧均磁件309、第二侧均磁件309中的均磁硅钢片303的叠积方式与上均磁件301、下均磁件302中的 均磁硅钢片303的叠积方式相同，第一侧均磁件309与第二侧均磁件309的导磁方向为水平的八个方向，所以可辅助均磁，尤其适用于三相三柱直线形铁轭102的结构。

在本发明的一个具体实施例中，铁轭102还包括设置于第一旁夹件202内部的第一旁轭1022以及设置于第二旁夹件204内部的第二旁轭1023。

如图3-5所示，均磁组件与铁轭102之间设置有绝缘件310，绝缘件310的厚度不大于10mm。这里，绝缘件310一般是诺麦克纸310，诺麦克纸310既能实现均磁组件与铁轭102之间的绝缘，也不造成片间短路；同时，诺麦克纸310的厚度较小，一般仅为2mm，所以不会影响磁力线的走向，也不会降低均磁的效果。

参照图2-3所示，上均磁件301包括固定在上夹件201上的上横梁304以及叠积在上横梁304内部的均磁硅钢片303，下均磁件302包括固定在下夹件203上的下横梁305以及叠积在下横梁305内部的均磁硅钢片303，均磁硅钢片303的叠积方向与铁轭102的叠厚方向垂直，均磁硅钢片303沿叠厚方向导磁。

如图6-7所示，在本发明中，三相五柱式铁心磁路很复杂，每一相主磁通都会经所有铁心柱101和铁轭102为回路，且三相磁通相量平衡，如图XX所示，为叙述方便，将铁心柱101上面的铁轭102称为上轭，铁心柱101下面的铁轭102成为下轭，将铁轭102的中间部分称为中轭，将铁轭102的两边部分成为边轭，中轭与边轭之间没有明确的分界线，以上部的水平断轭1021为上轭，以下部的水平断轭1021为下轭。

其中，在现有的三相五柱式电抗器中，A相主磁通回路有四条：第一条是相轭回路，铁心柱101→上轭→第一旁轭1022→下轭→铁心柱101；第二条是相间回路，铁心柱101→上轭→铁心柱101→下轭→铁心柱101；第三条是相间回路，铁心柱101→上轭→铁心柱101→下轭→铁心柱101；第四条是相轭回路，铁心 柱101→上轭→右旁轭→下轭→铁心柱101。中轭的磁密高、边轭磁密低，相差较大，中轭磁通的一部分必然要向边轭分磁，由于背景技术中没有均磁件辅助分磁，所以磁通由铁心柱101进上轭、下轭或者由上轭、下轭回铁心柱101时，中轭磁通必然在上轭、下轭的硅钢片中横穿。

继续参照图6-7所示，本发明的均磁件使分磁的中轭磁通磁力线在上述第二条回路中闭合过程变为：铁心柱101向上→至上轭的中轭→向上至A相上均磁件301的中部区域→沿A相上均磁件301的片长分别向前向后导通至其片长两端区域→向下至上轭的边轭→沿上轭的边轭至B相铁心柱101处对应的上轭的边轭→向上至B相上均磁件301的片长两端区域→沿B相上均磁件301的片长分别由两端区域向中部区域→向下至上轭的中轭→向下至铁心柱101→向下至下轭的中轭→向下至B相下均磁件302中部区域→沿B相下均磁件302片长至其两端区域→向上至下轭的边轭→沿下轭的边轭至A相铁心柱101对应的下轭的边轭→向下至A相下均磁件302两端区域→沿A相下均磁件302片长至其中部区域→向上至下轭的中轭→向上回铁心柱101。由此可见，本发明中的整个过程中磁力线在硅钢片片厚内通行，无横穿硅钢片大表面的情况，也就是说，本发明的均磁件可以连通中轭的磁通，并且实现无横穿的均磁。

如图5-6所示，上横梁304、下横梁305均为截面为矩形的钢管308，钢管308的内壁铺设有诺麦克纸310，钢管308的内部叠积有若干均磁硅钢片303，均磁硅钢片303与钢管308通过诺麦克纸310实现绝缘。

具体来说，均磁硅钢片303嵌入槽中且浇铸，利用诺麦克纸310实现均磁硅钢片303与钢管308绝缘，也避免其片间短路，由于安装固定均磁硅钢片303固定于一底四边的钢管308中，均磁硅钢片303嵌入后渗胶且进一步塞紧，所以结构稳定。

参照图2所示，上夹件201的上面设置有若干用于压紧夹件组件的压梁306， 压梁306与上均磁件301间隔设置；下夹件203的下面设置有若干用于压紧夹件组件的垫脚307，垫脚307与下均磁件302间隔设置。压梁306与垫脚307均是通过诺麦克纸310与铁轭102实现绝缘。压梁306与垫脚307的内部叠积有均磁硅钢片303以用于均磁。由于利用固有的压梁306和垫脚307来设置叠积均磁硅钢片303来辅助均磁，其叠积的方向与上均磁件301中的均磁硅钢片303和下均磁件302中的均磁硅钢片303的叠积方向相同，具体参照图3-5所示，与铁轭102之间也是通过诺麦克纸310进行绝缘，完全起到了辅助分磁的作用，所以可以降低中心线处的高度，在一定程度上降低了成本。

需注意的是，由于压梁306中的均磁硅钢片303与各相中心线有一定的距离，借助压梁306硅钢片分磁的中轭磁通在此距离内斜穿铁轭102硅钢片的大表面逐渐向边轭穿行直至进入压梁306硅钢片，仍有斜穿，但角度小，磁通法向分量小，所以涡流小、损耗小。其中，压梁306和垫脚307作为辅助均磁件时，其也为横截面为矩形的钢管308，且钢管308与均磁硅钢片303之间也是通过诺麦克纸310进行绝缘。

本发明还提供了一种均磁硅钢片303的尺寸的计算方式，具体来说，首先给定边界条件为：铁轭102导磁面积S；铁心柱101和铁轭102的平均磁密约1.4T；铁轭102叠厚A等于或略大于铁心柱101的外径C；均磁件硅钢片的叠片系数0.94；横梁硅钢片的导磁面积占铁轭102导磁面积的16％以上，就没有局部过热风险，且大幅度降低损耗。均磁件硅钢片计算如下：

横梁钢板宽度＝E，E等于或略小于铁心柱101的外径C

硅钢片的叠厚F：

F＝E-20

硅钢片的长度L：

L＝B+4

其中，B是铁轭102的叠厚。

硅钢片的导磁面积S1：

S1＝0.16S

硅钢片的片宽H：

H＝0.5S1÷0.94÷F。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1. 一种三相电抗器，包括铁心组件、夹件组件以及均磁组件，所述铁心组件包括若干铁心饼摞成的三个铁心柱以及沿所述夹件组件的内侧设置的铁轭，三个所述铁心柱的内部均穿设有若干用于固定所述铁心饼的螺杆组，所述铁轭包括若干水平断轭，任意两个所述水平断轭之间间隔一定距离以通过所述螺杆组；所述铁心组件通过所述夹件组件固定，所述夹件组件包括首尾依次连接的上夹件、第一旁夹件、下夹件以及第二旁夹件；其特征在于，若干所述水平断轭形成三个上间隔以及三个下间隔，所述上间隔的上面设置有上均磁件，所述下间隔的下面设置有下均磁件。
2. 根据权利要求1所述的一种三相电抗器，其特征在于：所述均磁组件还包括第一侧均磁件以及第二侧均磁件，所述第一侧均磁件设置于所述第一旁夹件远离所述铁心组件的一侧，所述第二侧均磁件设置于所述第二旁夹件远离所述铁心组件的一侧。
3. 根据权利要求1所述的一种三相电抗器，其特征在于：所述铁轭还包括设置于所述第一旁夹件内部的第一旁轭以及设置于所述第二旁夹件内部的第二旁轭。
4. 根据权利要求1所述的一种三相电抗器，其特征在于：所述均磁组件与所述铁轭之间设置有绝缘件，所述绝缘件的厚度在10mm以下。
5. 根据权利要求1所述的一种三相电抗器，其特征在于：所述上均磁件包括固定在上夹件上的上横梁以及叠积在所述上横梁内部的均磁硅钢片，所述下均磁件包括固定在下夹件上的下横梁以及叠积在所述下横梁内部的均磁硅钢片，所述均磁硅钢片的叠积方向与所述铁轭的叠厚方向垂直。
6. 根据权利要求5所述的一种三相电抗器，其特征在于：所述上横梁、所述下横梁均为截面为矩形的钢管，所述钢管的内壁铺设有诺麦克纸，所述钢管的内部叠积有若干均磁硅钢片，所述均磁硅钢片与所述钢管通过所述诺麦克纸 实现绝缘。
7. 根据权利要求1所述的一种三相电抗器，其特征在于：所述上均磁件预设有螺杆孔供螺杆的顶部穿过，所述上均磁件设置于所述上间隔上面的中间位置；所述下均磁件预设有螺杆孔供螺杆的底部穿过，所述下均磁件设置于所述下间隔下面的中间位置。
8. 根据权利要求1所述的一种三相电抗器，其特征在于：所述上夹件的上面设置有若干用于压紧所述夹件组件的压梁，所述压梁与所述上均磁件间隔设置；所述下夹件的下面设置有若干用于压紧所述夹件组件的垫脚，所述垫脚与所述下均磁件间隔设置。
9. 根据权利要求8所述的一种三相电抗器，其特征在于：所述压梁与所述垫脚均是通过诺麦克纸与所述铁轭实现绝缘。
10. 根据权利要求8所述的一种三相电抗器，其特征在于：所述压梁与所述垫脚的内部叠积有均磁硅钢片以用于均磁。

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