不同繞向繞組組合的磁控電抗器的製作方法

2023-09-18 08:14:40

專利名稱：不同繞向繞組組合的磁控電抗器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種磁控電抗器，尤其是一種用於電力系統的無功補償的不同繞向繞組組合的磁控電抗器。
背景技術：
磁控電抗器(magnetic control reactor)全稱是磁閥式可控電抗器，簡稱MCR，是一種容量可調的並聯電抗器，主要用於電力系統的無功補償。由於電力系統的需求，可控電抗器一直以來就是一個研究熱點，其中前蘇聯科學家提出的藉助直流控制的磁飽和型可控電抗器得到了推廣和應用。20世紀70年代以來， 由於可控矽器件迅速發展及相控電抗器的出現，可控電抗器被打入「冷宮」。隨著電力工業的高速發展，人們對供電質量及可靠性的要求越來越高。由此產生了一系列問題超(特) 高壓大電網的形成及負荷變化加劇，要求大量快速響應的可調無功電源來調整電壓，維持系統無功潮流平衡，減少損耗，提高供電可靠性。20世紀70年代以來發展起來的相控電抗器(TCR)，由於其高昂的造價，使得相控電抗器很難在電力系統中獲得廣泛的應用。1986年，原蘇聯學者提出了磁閥式可控電抗器的新型結構，從而使得可控電抗器的發展有的突破性進展。新型可控電抗器可以應用於直到1150KV的任何電壓等級的電網作為連續可調的無功補償裝置，因而可直接接於超高壓線路側，同時發揮同步補償機和並聯電抗器的作用。磁控電抗器由控制部分和電抗器本體組成，現在採用的原理圖(單相)如圖1， 該電抗器的鐵芯柱中設有長度為L的小截面段，每個鐵芯柱上分別對稱地繞有兩個匝數為 N/2的繞組；每一鐵芯柱的上(下)繞組有一抽頭比為δ =Nk/N的抽頭，它們與各自鐵芯柱的下(上)繞組的首(末)端之間接有晶閘管Tl和T2，不同鐵芯的上、下兩個繞組交叉聯接後並至電網，二極體D則橫跨在交叉端點用於續流。當晶閘管Tl、晶閘管T2均不導通時，可控電抗器相當於空載變壓器，容量很小；若在電源電壓的正負半周內輪流觸發導通 Tl、T2，則可在繞組迴路中產生一定大小的直流偏磁電流，其在兩並聯繞組中自成迴路，不流向外部電路。該控制電流所產生的直流磁通使工作鐵芯柱飽和，可控電抗器等值容量增大。調節晶閘管觸發延遲角的大小可以改變鐵芯磁飽和度，從而達到控制電抗器容量的目的。如圖1和圖3中所示，A端和X端分別為磁控電抗器的進線接線端子和出線接線端子。由圖3可知，晶閘管Tl、晶閘管T2和二極體D的接線端與從繞組上引出的接線端相連接，因而單相磁控電抗器安裝時需要引出6個接線柱，即晶閘管Tl、晶閘管T2和二極體D 每個器件均需要兩個接線柱。每個接線柱均與磁控電抗器的繞組中間引出的抽頭相連接， 因而就需要在繞組上引出6個抽頭。由於在繞組上引出的抽頭較多，在繞組的製作過程中需考慮抽頭的加工製作，抽頭處存在電氣接線點，這種6抽頭的磁控電抗器存在有繞組製造成本高、磁控電抗器接線複雜且難度高、產品的電氣可靠性較低等缺點。另外，在現有技術中，每一鐵芯柱的上(下)繞組的首(末)端之間接有晶閘管Tl和晶閘管T2，不同鐵芯的上、下兩個繞組交叉，繞組繞向相同。這使與晶閘管T2相連接的抽頭必須從下繞組的內層引出，從內層引出抽頭時，需在鐵芯柱的內側引出抽頭，由於鐵芯柱內側的空間有限，使得抽頭的引出比較麻煩，不易操作，增加了抽頭引出處理難度和成本。

實用新型內容本實用新型是為避免上述已有技術中存在的不足之處，提供一種不同繞向繞組組合的磁控電抗器，以降低製作成本、簡化接線複雜度並提高電器可靠性。本實用新型首先提供了一種不同繞向繞組組合的磁控電抗器。不同繞向繞組組合的磁控電抗器，包括控制單元和電抗器本體；所述電抗器本體包括鐵芯和繞組；所述鐵芯包括第一鐵芯柱和第二鐵芯柱；第一鐵芯柱和第二鐵芯柱的外周面中部分別設有第一凹陷部和第二凹陷部；第一鐵芯柱上繞有第一上繞組和第一下繞組；第二鐵芯柱上繞有第二上繞組和第二下繞組；第一上繞組的下端部與第二下繞組的上端部相連接，第二上繞組的下端部和第一下繞組的上端部相連接；第一上繞組的下端部和第二上繞組的下端部之間通過續流二極體D相連接；其結構特點是，在第一上繞組的中部引出有第一抽頭，在第一上繞組的下端部引出有第二抽頭；在第二上繞組的下端部引出有第三抽頭，在第二下繞組的中部引出有第四抽頭；第一抽頭和第三抽頭之間連接有第一晶閘管Tl，在第二抽頭和第三抽頭之間連接有續流二極體D，在第三抽頭和第四抽頭之間連接有第二晶間管T2 ；所述第一上繞組和第一下繞組的繞向相反；第二上繞組和第二下繞組的繞向相反。本實用新型的不同繞向繞組組合的磁控電抗器的結構特點也在於所述第一抽頭與第一晶閘管Tl的陽極相連接，第三抽頭與第一晶閘管Tl的陰極相連接；所述第三抽頭與第二晶閘管T2的陰極相連接，第四抽頭與第二晶閘管T2的陽極相連接；第二抽頭與續流二極體D的陽極相連接，第三抽頭與續流二極體D的陰極相連接。與已有技術相比，本實用新型的有益效果體現在將第一下繞組的上端部和第二上饒組的下端部處作為一個抽頭，即第三抽頭引出，將晶閘管Tl的陰極、晶閘管T2的陰極和續流二極體D的陰極接在第三抽頭上，從而將傳統需要引出的抽頭數目由六個減少為四個，降低了本體的製作成本，簡化了接線難度；同時省去的兩個線圈中的抽頭降低了繞組的繞制難度，提高了產品的電氣可靠性。同時，晶閘管Tl和晶閘管T2的驅動由原來的隔離驅動變成了共地驅動，降低了晶閘管Tl和晶閘管T2 的控制難度，減少了控制系統的成本。同一鐵芯柱的上繞組和下繞組採用不同繞向，連接晶閘管Tl和晶閘管T2的抽頭都可以在繞組的外層引出，降低了繞組製作難度，增加了產品的電氣可靠性。本實用新型的磁控電抗器，在現有技術的基礎上減少了兩個抽頭，降低了本體的製作難度和成本，簡化了接線難度，提高了產品的電氣可靠性，還減少了控制系統的成本。

圖1為本實用新型的磁控電抗器的接線原理圖。圖2為本實用新型的磁控電抗器的電抗器本體的結構示意圖。圖3為現有技術的磁控電抗器的接線原理圖。[0017]附圖1 附圖3中標號11第一上繞組，12第一下繞組，13第二上繞組，14第二下繞組，21第一鐵芯柱，22第二鐵芯柱，31第一凹陷部，32第二凹陷部，41第一抽頭，42第二抽頭，43第三抽頭，44第四抽頭。以下通過具體實施方式
，並結合附圖對本實用新型作進一步說明。
具體實施方式
參見圖1、圖2，不同繞向繞組組合的磁控電抗器，包括控制單元和電抗器本體；所述電抗器本體包括鐵芯和繞組；所述鐵芯包括第一鐵芯柱21和第二鐵芯柱22 ；第一鐵芯柱 21和第二鐵芯柱22的外周面中部分別設有第一凹陷部31和第二凹陷部32 ；第一鐵芯柱21 上繞有第一上繞組11和第一下繞組12 ；第二鐵芯柱22上繞有第二上繞組13和第二下繞組14 ；第一上繞組11的下端部與第二下繞組14的上端部相連接，第二上繞組13的下端部和第一下繞組12的上端部相連接；第一上繞組11的下端部和第二上繞組13的下端部之間通過續流二極體D相連接。在第一上繞組11的中部引出有第一抽頭41，在第一上繞組11 的下端部引出有第二抽頭42 ；在第二上繞組13的下端部引出有第三抽頭43，在第二下繞組 14的中部引出有第四抽頭44 ；第一抽頭41和第三抽頭43之間連接有第一晶閘管Tl，在第二抽頭42和第三抽頭43之間連接有續流二極體D，在第三抽頭43和第四抽頭44之間連接有第二晶間管T2 ；所述第一上繞組11和第一下繞組12的繞向相反；第二上繞組13和第二下繞組14的繞向相反。所述第一凹陷部31和第二凹陷部32均為長度為L的小截面，所述長度L為沿著鐵芯長度方向的長度；在所述第一凹陷部31和第二凹陷部32處，鐵芯的橫截面的面積比鐵芯其他部位的橫截面的面積小，故而稱之為小截面。所述小截面可以是一個長度為L的環形槽，也可以是一個半環形槽、大半環或小半環狀的凹槽，或者是由η個分布在鐵芯外周面上的沿著鐵芯的周向延伸的間隙，所述間隙寬度的總和為L。長度L隨磁控電抗器的容量等參數的變化為變化，但一般對於一個磁控電抗器來說，長度L是確定的。所述的長度均為沿著鐵芯長度方向的長度。在磁控電抗器的整個容量調節範圍內，只有小截面鐵芯飽和，其餘各段均處於未飽和線性狀態，通過改變小截面段鐵芯的飽和程度來改變電抗器的容量。第一上繞組11和第一下繞組12分別位於第一凹陷部31的上方和下方，第二上繞組11和第二下繞組12分別位於第二凹陷部32的上方和下方，由兩個凹陷部將上下繞組隔開。由於第一下繞組的上端部和第二上饒組的下端部是連接在一起的，因而可將第一下繞組的上端部和第二上饒組的下端部處作為一個抽頭，即第三抽頭引出，將晶閘管Tl的陰極、晶閘管Τ2的陰極和續流二極體D的陰極接在第三抽頭上，這樣做的結果是將傳統需要引出的抽頭數目由六個減少為四個，降低了本體的製作成本，簡化了接線難度；同時省去的兩個線圈中的抽頭降低了繞組的繞制難度，提高了產品的電氣可靠性。同時，晶閘管Tl 和晶閘管Τ2的驅動由原來的隔離驅動變成了共地驅動，降低了晶閘管Tl和晶閘管Τ2的控制難度，減少了控制系統的成本。由於同一鐵芯柱上的上下繞組的繞向是相反的，因而與晶閘管Tl和晶閘管Τ2相連接的抽頭都可以從繞組的外層引出，從而降低了繞組製作難度，增加了產品的電氣可靠性。所述第一抽頭41與第一晶閘管Tl的陽極相連接，第三抽頭43與第一晶閘管Tl 的陰極相連接；所述第三抽頭43與第二晶閘管Τ2的陰極相連接，第四抽頭44與第二晶閘管Τ2的陽極相連接；第二抽頭42與續流二極體D的陽極相連接，第三抽頭43與續流二極體D的陰極相連接。第一晶閘管Tl的門極和第二晶閘管T2的門極均與控制單元相連接， 通過控制單元來控制第一晶閘管Tl和第二晶閘管T2的導通。本實用新型的磁控電抗器，在現有技術的基礎上減少了兩個抽頭，降低了本體的製作成本，簡化了接線難度，提高了產品的電氣可靠性，還減少了控制系統的成本。同一鐵芯柱的上繞組和下繞組採用不同繞向，連接晶閘管Tl和晶閘管T2的抽頭都可以在繞組的外層引出，降低了繞組製作難度。如圖1所示，第一上繞組11、第一下繞組12、第二上繞組13和第二下繞組14均為匝數為N/2的繞組；第一抽頭41和第四抽頭44的抽頭比為δ =Nk/N;Nk為第一上繞組11 的下端部和第一抽頭41之間的線圈匝數；第二下繞組14的上端部與第四抽頭44之間的匝數也為Nk。第二抽頭42位於第一上繞組11的下端部，第三抽頭43位於第二上繞組13的下端部。A端和X端分別為磁控電抗器的進線接線端子和出線接線端子。第一上繞組11的繞向與第一下繞組12的繞向是相反的，同樣地，第二上繞組13的繞向和第二下繞組14的繞向是相反的。本實用新型的磁控電抗器屬於單相電抗器；將3個本實用新型的單相電抗器組合在一起，可構成三相電抗器。
權利要求1.不同繞向繞組組合的磁控電抗器，包括控制單元和電抗器本體；所述電抗器本體包括鐵芯和繞組；所述鐵芯包括第一鐵芯柱和第二鐵芯柱02)；第一鐵芯柱和第二鐵芯柱0 的外周面中部分別設有第一凹陷部(31)和第二凹陷部(3 ；第一鐵芯柱 (21)上繞有第一上繞組(11)和第一下繞組(1 ；第二鐵芯柱0 上繞有第二上繞組(13) 和第二下繞組(14)；第一上繞組(11)的下端部與第二下繞組(14)的上端部相連接，第二上繞組(1 的下端部和第一下繞組(1 的上端部相連接；第一上繞組(11)的下端部和第二上繞組(1 的下端部之間通過續流二極體D相連接；其特徵是，在第一上繞組(11)的中部引出有第一抽頭(41)，在第一上繞組(11)的下端部引出有第二抽頭0 ；在第二上繞組(1 的下端部引出有第三抽頭(43)，在第二下繞組(14)的中部引出有第四抽頭G4)； 第一抽頭Gl)和第三抽頭^幻之間連接有第一晶間管Tl，在第二抽頭0 和第三抽頭 (43)之間連接有續流二極體D，在第三抽頭和第四抽頭04)之間連接有第二晶閘管 T2 ；所述第一上繞組(11)和第一下繞組(1 的繞向相反；第二上繞組(1 和第二下繞組 (14)的繞向相反。
2.根據權利要求1所述的不同繞向繞組組合的磁控電抗器，其特徵是，所述第一抽頭 (41)與第一晶閘管Tl的陽極相連接，第三抽頭與第一晶閘管Tl的陰極相連接；所述第三抽頭與第二晶閘管T2的陰極相連接，第四抽頭G4)與第二晶閘管T2的陽極相連接；第二抽頭0 與續流二極體D的陽極相連接，第三抽頭與續流二極體D的陰極相連接。
專利摘要本實用新型公開了一種不同繞向繞組組合的磁控電抗器，電抗器本體包括鐵芯和繞組，繞組包括第一上繞組、第一下繞組、第二上繞組和第二下繞組；在第一上繞組的中部和下端部分別引出有第一抽頭和第二抽頭；在第二上繞組的下端部引出有第三抽頭，在第二下繞組的中部引出有第四抽頭；第一抽頭和第三抽頭之間連接有第一晶閘管T1，在第二抽頭和第三抽頭之間連接有續流二極體D，在第三抽頭和第四抽頭之間連接有第二晶閘管T2；第一上繞組和第一下繞組的繞向相反；第二上繞組和第二下繞組的繞向相反。本實用新型的不同繞向繞組組合的磁控電抗器，具有可降低製作成本、簡化繞組製作難度並提高電器可靠性等優點。
文檔編號H02J3/18GK202019199SQ20112015949
公開日2011年10月26日 申請日期2011年5月18日 優先權日2011年5月18日
發明者宋少敏, 方四安, 李永祥 申請人:合肥華威自動化有限公司