磁控電抗器的製作方法

2023-04-24 06:57:51 1

專利名稱：磁控電抗器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電抗器，特別是涉及一種用於無功補償的 三相磁控電抗器和單相磁控電抗器。 ( 二 )、背景技術可控電抗器的研究起始於上世紀50年代，相繼出現了調匝式可 控電抗器、調氣隙式可控電抗器，但調匝式可控電抗器與調氣隙式可控電抗器的調節速度 慢，其應用範圍受到限制。隨著晶閘管等電力電子器件的發展，又相繼出現了晶閘管控制電 抗器型(TCR)可控電抗器、晶閘管控制變壓器型可控電抗器(TCT)，這兩種電抗器都是交流 磁通控制型可控電抗器，通過改變交流電流的通斷間隔來調節電抗器的容量，TCR型可控電 抗器採用直接在高壓側用晶閘管控制空心電抗器，其諧波含量大，TCT型可控電抗器採用高 漏抗變壓器，在低壓側通過晶閘管控制通斷改變電抗，其成本高。在交流控制型磁控電抗器 出現的同時也相繼出現了一些直流控制型磁控電抗器，如磁飽和電抗器、磁閥式可控電抗 器，磁飽和電抗器由於其設計結構的缺陷造成其諧波電流較大，故限制了其應用，磁閥式電 抗器通常用作並聯可控電抗器，用於靜止無功補償，但目前的磁閥式可控電抗器的製造成 本過高，限制了其廣泛應用。
(三)、實用新型內容 本實用新型要解決的技術問題是針對現有技術不足，提供一種調節速度快、功耗 小的三相磁控電抗器和單相磁控電抗器。
本實用新型的技術方案 —種三相磁控電抗器，含有三相調壓式磁控電抗器和三相磁閥式固定電抗器，三 相調壓式磁控電抗器含有三個相同的單相電抗器，每個單相電抗器的鐵芯為三柱鐵芯，中 間柱鐵芯上分布著至少一個氣隙，兩個旁柱鐵芯上繞有三相調壓式磁控電抗器的每相工作 繞組和每相控制繞組，適當選擇三相調壓式磁控電抗器的每相工作繞組和每相控制繞組的 繞制方向，使三相調壓式磁控電抗器的每相工作繞組產生的磁通分布在兩個旁柱鐵芯、中 間柱鐵芯和上下磁軛上，三相調壓式磁控電抗器的每相控制繞組產生的磁通只分布在兩個 旁柱鐵芯和上下磁軛上，三相磁閥式固定電抗器的鐵芯也為三柱鐵芯，每個鐵芯柱上含有 至少一個磁閥，三相磁閥式固定電抗器的三相匝數相等的工作繞組分別繞在三個鐵芯柱 上，三相調壓式磁控電抗器的三相工作繞組分別與三相磁閥式固定電抗器的三相工作繞組 串聯，串聯後形成的三相總繞組再採用三角形聯接；三相調壓式磁控電抗器的每相工作繞 組含有至少一對並聯設置的分工作繞組，三相調壓式磁控電抗器的每相控制繞組含有至少 一個分控制繞組。 三相調壓式磁控電抗器的每相工作繞組含有四個匝數相等的分工作繞組，四個分 工作繞組兩兩串聯後再並聯在一起，串聯在一起的兩個分工作繞組分別繞在單相電抗器的 鐵芯的兩個旁柱鐵芯上，三相調壓式磁控電抗器的每相控制繞組含有兩個匝數相等的分控 制繞組，兩個分控制繞組串聯在一起，兩個分控制繞組分別繞在單相電抗器的鐵芯的兩個 旁柱鐵芯上。 磁閥為三相磁閥式固定電抗器的鐵芯柱中部的一段小截面鐵芯，該段小截面鐵芯的截面積小於鐵芯柱的截面積；氣隙為所述中間柱鐵芯中部的一段隔斷。 磁閥的截面積為三相磁閥式固定電抗器的鐵芯柱截面積的20% 85%，氣隙的
總高度為三相調壓式磁控電抗器的中間柱鐵芯的高度的5% 30%。 三相調壓式磁控電抗器的每相工作繞組與每相控制繞組的匝數比為1 : l，三相 磁閥式固定電抗器的鐵芯的每個鐵芯柱上的磁閥的個數為一個，或為兩個，或為三個，三相 調壓式磁控電抗器的每個單相電抗器的鐵芯的中間柱鐵芯上的氣隙的個數為一個，或為兩 個，或為三個，或為四個。 —種單相磁控電抗器，含有單相調壓式磁控電抗器和單相磁閥式固定電抗器，單 相調壓式磁控電抗器的鐵芯為三柱鐵芯，中間柱鐵芯上分布著至少一個氣隙，兩個旁柱鐵 芯上繞有單相調壓式磁控電抗器的工作繞組和控制繞組，適當選擇單相調壓式磁控電抗器 的工作繞組和控制繞組的繞制方向，使單相調壓式磁控電抗器的工作繞組產生的磁通分布 在兩個旁柱鐵芯、中間柱鐵芯和上下磁軛上，單相調壓式磁控電抗器的控制繞組產生的磁 通只分布在兩個旁柱鐵芯和上下磁軛上，單相磁閥式固定電抗器的鐵芯為單柱鐵芯，單柱 鐵芯上含有至少一個磁閥，單相磁閥式固定電抗器的工作繞組繞在單柱鐵芯上，單相調壓 式磁控電抗器的工作繞組與單相磁閥式固定電抗器的工作繞組串聯；單相調壓式磁控電抗 器的工作繞組含有至少一對並聯設置的分工作繞組，單相調壓式磁控電抗器的控制繞組含 有至少一個分控制繞組。 單相調壓式磁控電抗器的工作繞組含有四個匝數相等的分工作繞組，四個分工作 繞組兩兩串聯後再並聯在一起，串聯在一起的兩個分工作繞組分別繞在單相調壓式磁控電 抗器的鐵芯的兩個旁柱鐵芯上，單相調壓式磁控電抗器的控制繞組含有兩個匝數相等的分 控制繞組，兩個分控制繞組串聯在一起，兩個分控制繞組分別繞在單相調壓式磁控電抗器 的鐵芯的兩個旁柱鐵芯上。 磁閥為單相磁閥式固定電抗器的鐵芯柱中部的一段小截面鐵芯，該段小截面鐵芯 的截面積小於鐵芯柱的截面積；氣隙為所述中間柱鐵芯中部的一段隔斷。 磁閥的截面積為單相磁閥式固定電抗器的鐵芯柱截面積的20% 85%，氣隙的 總高度為單相調壓式磁控電抗器的中間柱鐵芯的高度的5% 30%。 單相調壓式磁控電抗器的工作繞組與控制繞組的匝數比為1 : l，單相磁閥式固
定電抗器的鐵芯柱上的磁閥的個數為一個，或為兩個，或為三個，單相調壓式磁控電抗器的
的鐵芯的中間柱鐵芯上的氣隙的個數為一個，或為兩個，或為三個，或為四個。 該三相磁控電抗器工作時，它的呈三角形聯接的繞組的三個端點分別聯接高壓電
網的三相線。 該單相磁控電抗器工作時，它的繞組的兩端點分別聯接高壓電網的相線與零線之 間。 調節該三相或單項磁控電抗器的感抗值時，需在三相或單項調壓式磁控電抗器的 控制繞組兩端加直流電壓，電壓值的範圍在50V 310V。 本實用新型的有益效果 1、本實用新型的磁閥式固定電抗器的鐵芯中含有磁閥，在設計磁閥式電抗器時， 適當選取磁閥的截面積，可改變該電抗器的鐵芯磁密與工作電流的關係曲線，使得該電抗 器的端電壓改變與工作電流的改變呈非線性關係，當端電壓改變在10% 15%時，可使工
5作電流在5% 100%之間改變，即用較小的端電壓改變可以引起較大的工作電流改變，從 而可以使得與其串聯的調壓式磁控電抗器的容量很小，減少了本實用新型的功耗，同時也 為該固定電抗器通過大的工作電流創造了條件。 2、本實用新型的調壓式磁控電抗器的控制繞組中的直流電流產生的磁通經兩個 旁柱鐵芯與上、下磁軛構成磁路，該磁路的磁阻很小，所以通過較小的直流電流即可在鐵芯 柱上產生較高的磁密，而調壓式磁控電抗器的工作繞組中的交流電流產生的磁通由兩個旁 柱鐵芯經上、下磁軛後再通過含氣隙的中間柱鐵芯，其磁阻很大，所以需要很大的交流電流 才能產生較高的磁密，這樣就可以用較小的直流電流控制較大的交流電流進而調節交流電 壓，(在控制繞組的匝數與工作繞組的匝數相等的情況下，控制繞組中的直流電流可達到工 作繞組中的交流電流的1%以下)，由於控制繞組中的直流電流很小，大大地減低了設備自 身發熱損耗，使其發熱損耗降低20%以上，同時也使得在同樣的直流工作電源電壓下，達到 穩定值所需時間大大減小(其調節速度小於60毫秒)。 3、本實用新型的三相繞組採用三角形聯接，這樣避免了三次及其整數倍諧波注入 電網，減小了本實用新型的諧波汙染。


圖1為三相磁控電抗器的繞組連線結構示意圖； 圖2為三相磁閥式固定電抗器的結構示意圖3為三相調壓式磁控電抗器的A相電抗器(單相調壓式磁控電抗器)的結構示
意圖4為三相調壓式磁控電抗器的B相電抗器的結構示意圖； 圖5為三相調壓式磁控電抗器的C相電抗器的結構示意圖； 圖6為單相磁控電抗器的繞組連線結構示意圖； 圖7為單相磁閥式固定電抗器的結構示意圖。
具體實施方式
參見圖1 圖7，圖中，三相磁控電抗器含有三相調壓式磁控電抗器和三相磁閥式 固定電抗器，三相調壓式磁控電抗器含有三個相同的單相電抗器A相電抗器、B相電抗器、 C相電抗器，A、 B、 C三相電抗器的鐵芯3、 11 、 13均為三柱鐵芯，鐵芯3、 11 、 13的中間柱鐵芯 上分別分布著氣隙4、12、14，氣隙4、12、14的個數均為3個，鐵芯3、11、13的兩個旁柱鐵芯 上分別繞有三相調壓式磁控電抗器的A、B、C相工作繞組和A、B、C控制繞組，適當選擇三相 調壓式磁控電抗器的A、 B、 C相工作繞組和控制繞組的繞制方向，使三相調壓式磁控電抗器 的A、 B、 C相工作繞組產生的磁通分布在兩個旁柱鐵芯、中間柱鐵芯和上下磁軛上，三相調 壓式磁控電抗器的A、 B、 C相控制繞組產生的磁通只分布在兩個旁柱鐵芯和上下磁軛上，三 相磁閥式固定電抗器的鐵芯1也為三柱鐵芯，每個鐵芯柱上含有2個磁閥2，三相磁閥式固 定電抗器的三相匝數相等的工作繞組N1、 N2、 N3分別繞在三個鐵芯柱上，三相調壓式磁控 電抗器的三相工作繞組分別與三相磁閥式固定電抗器的三相工作繞組N1、 N2、 N3串聯，串 聯後形成的三相總繞組再採用三角形聯接。 三相調壓式磁控電抗器的A相工作繞組含有四個匝數相等的分工作繞組Ll-l、Ll-2、 Ll-3、 Ll-4， Ll-l、 Ll-4分工作繞組串聯，Ll_2、 Ll-3分工作繞組串聯，然後它們再並 聯在一起，Ll-l、Ll-3分工作繞組繞在A相電抗器的鐵芯3的同一個旁柱鐵芯上，Ll-2、Ll-4 分工作繞組繞在A相電抗器的鐵芯3的另一個旁柱鐵芯上，三相調壓式磁控電抗器的A相 控制繞組含有兩個匝數相等的分控制繞組5、6，兩個分控制繞組5、6串聯在一起，兩個分控 制繞組5、6分別繞在A相電抗器的鐵芯3的兩個旁柱鐵芯上。 三相調壓式磁控電抗器的B相工作繞組含有四個匝數相等的分工作繞組L2-l、 L2-2、 L2-3、 L2-4， L2_l、 L2-4分工作繞組串聯，L2_2、 L2-3分工作繞組串聯，然後它們再並 聯在一起，L2-l、 L2-3分工作繞組繞在B相電抗器的鐵芯11的同一個旁柱鐵芯上，L2-2、 L2-4分工作繞組繞在B相電抗器的鐵芯11的另一個旁柱鐵芯上，三相調壓式磁控電抗器的 B相控制繞組含有兩個匝數相等的分控制繞組7、8，兩個分控制繞組7、8串聯在一起，兩個 分控制繞組7、8分別繞在B相電抗器的鐵芯11的兩個旁柱鐵芯上。 三相調壓式磁控電抗器的C相工作繞組含有四個匝數相等的分工作繞組L3-l、 L3-2、 L3-3、 L3-4， L3_l、 L3-4分工作繞組串聯，L3_2、 L3-3分工作繞組串聯，然後它們再並 聯在一起，L3-l、 L3-3分工作繞組繞在C相電抗器的鐵芯13的同一個旁柱鐵芯上，L3-2、 L3-4分工作繞組繞在C相電抗器的鐵芯13的另一個旁柱鐵芯上，三相調壓式磁控電抗器的 C相控制繞組含有兩個匝數相等的分控制繞組9、10，兩個分控制繞組9、10串聯在一起，兩 個分控制繞組9、10分別繞在C相電抗器的鐵芯13的兩個旁柱鐵芯上。 磁閥2為三相磁閥式固定電抗器的鐵芯柱中部的一段小截面鐵芯，該段小截面鐵 芯的截面積小於鐵芯柱的截面積；氣隙4、12、14為三相調壓式磁控電抗器的中間柱鐵芯中 部的一段隔斷。 磁閥2的截面積為三相磁閥式固定電抗器的鐵芯柱截面積的50%，氣隙4、12、14 的總高度為三相調壓式磁控電抗器的中間柱鐵芯的高度的10 % 。 三相調壓式磁控電抗器的A相分工作繞組Ll-l、 Ll-2、 Ll_3、 Ll_4的匝數和與A 相分控制繞組5、6的匝數和的比為1 : 1，三相調壓式磁控電抗器的B相分工作繞組L2-1、 L2-2、L2-3、L2-4匝數和與B相分控制繞組7、8的匝數和的比為1 : l，三相調壓式磁控電 抗器的C相分工作繞組L3-l、L3-2、L3-3、L3-4匝數和與C相分控制繞組9、 10的匝數和的 比為1 : 1。 該三相磁控電抗器工作時，它的呈三角形聯接的繞組的三個端點A、B、C分別聯接 高壓電網的三相線。 單相磁控電抗器含有單相調壓式磁控電抗器和單相磁閥式固定電抗器，單相調壓 式磁控電抗器的鐵芯3為三柱鐵芯，中間柱鐵芯上分布著3個氣隙4，兩個旁柱鐵芯上繞有 單相調壓式磁控電抗器的工作繞組和控制繞組，適當選擇單相調壓式磁控電抗器的工作繞 組和控制繞組的繞制方向，使單相調壓式磁控電抗器的工作繞組產生的磁通分布在兩個旁 柱鐵芯、中間柱鐵芯和上下磁軛上，單相調壓式磁控電抗器的控制繞組產生的磁通只分布 在兩個旁柱鐵芯和上下磁軛上，單相磁閥式固定電抗器的鐵芯15為單柱鐵芯，鐵芯15上含 有2個磁閥2，單相磁閥式固定電抗器的工作繞組Nl繞在鐵芯15上，單相調壓式磁控電抗 器的工作繞組與單相磁閥式固定電抗器的工作繞組N1串聯。 單相調壓式磁控電抗器的工作繞組含有四個匝數相等的分工作繞組L1-1、 Ll-2、 Ll-3、 Ll-4， Ll-l、 Ll-4分工作繞組串聯，Ll_2、 Ll-3分工作繞組串聯，然後它們再並聯在一起，Ll-l、 Ll-3分工作繞組繞在單相調壓式磁控電抗器的鐵芯3的同一個旁柱鐵芯上， Ll-2、 Ll-4分工作繞組繞在單相調壓式磁控電抗器的鐵芯3的另一個旁柱鐵芯上，單相調 壓式磁控電抗器的控制繞組含有兩個匝數相等的分控制繞組5、6，兩個分控制繞組5、6串 聯在一起，兩個分控制繞組5、6分別繞在單相調壓式磁控電抗器的鐵芯3的兩個旁柱鐵芯 上。 磁閥2為單相磁閥式固定電抗器的鐵芯柱中部的一段小截面鐵芯，該段小截面鐵 芯的截面積小於鐵芯柱的截面積；氣隙4為單相調壓式磁控電抗器的中間柱鐵芯中部的一 段隔斷。 磁閥2的截面積為單相磁閥式固定電抗器的鐵芯柱截面積的50%，氣隙4的總高 度為單相調壓式磁控電抗器的中間柱鐵芯的高度的10 % 。 單相調壓式磁控電抗器的分工作繞組Ll-l、 Ll-2、 Ll-3、 Ll_4的匝數和與單相分 控制繞組5、6的匝數和的比為1 : 1。 該單相磁控電抗器工作時，它的繞組的兩端點A、 O分別聯接高壓電網的相線與零 線之間。 調節該三相或單項磁控電抗器的感抗值時，需在三相或單項調壓式磁控電抗器的 控制繞組兩端V+、 V-加直流電壓，電壓值的範圍在50V 310V。
權利要求一種三相磁控電抗器，含有繞組和鐵芯，其特徵是含有三相調壓式磁控電抗器和三相磁閥式固定電抗器，三相調壓式磁控電抗器含有三個相同的單相電抗器，每個單相電抗器的鐵芯為三柱鐵芯，中間柱鐵芯上分布著至少一個氣隙，兩個旁柱鐵芯上繞有三相調壓式磁控電抗器的每相工作繞組和每相控制繞組，三相調壓式磁控電抗器的每相工作繞組產生的磁通分布在兩個旁柱鐵芯、中間柱鐵芯和上下磁軛上，三相調壓式磁控電抗器的每相控制繞組產生的磁通只分布在兩個旁柱鐵芯和上下磁軛上，三相磁閥式固定電抗器的鐵芯也為三柱鐵芯，每個鐵芯柱上含有至少一個磁閥，三相磁閥式固定電抗器的三相匝數相等的工作繞組分別繞在三個鐵芯柱上，三相調壓式磁控電抗器的三相工作繞組分別與三相磁閥式固定電抗器的三相工作繞組串聯，串聯後形成的三相總繞組再採用三角形聯接；三相調壓式磁控電抗器的每相工作繞組含有至少一對並聯設置的分工作繞組，三相調壓式磁控電抗器的每相控制繞組含有至少一個分控制繞組。
2. 根據權利要求1所述的三相磁控電抗器，其特徵是所述三相調壓式磁控電抗器的 每相工作繞組含有四個匝數相等的分工作繞組，四個分工作繞組兩兩串聯後再並聯在一 起，串聯在一起的兩個分工作繞組分別繞在單相電抗器的鐵芯的兩個旁柱鐵芯上，三相調 壓式磁控電抗器的每相控制繞組含有兩個匝數相等的分控制繞組，兩個分控制繞組串聯在 一起，兩個分控制繞組分別繞在單相電抗器的鐵芯的兩個旁柱鐵芯上。
3. 根據權利要求1或2所述的三相磁控電抗器，其特徵是所述磁閥為三相磁閥式固 定電抗器的鐵芯柱中部的一段小截面鐵芯，該段小截面鐵芯的截面積小於鐵芯柱的截面 積；所述氣隙為所述中間柱鐵芯中部的一段隔斷。
4. 根據權利要求3所述的三相磁控電抗器，其特徵是所述磁閥的截面積為三相磁閥 式固定電抗器的鐵芯柱截面積的20% 85%，所述氣隙的總高度為三相調壓式磁控電抗 器的中間柱鐵芯的高度的5 % 30 % 。
5. 根據權利要求4所述的三相磁控電抗器，其特徵是所述三相調壓式磁控電抗器的 每相工作繞組與每相控制繞組的匝數比為1 : l，三相磁閥式固定電抗器的鐵芯的每個鐵 芯柱上的磁閥的個數為一個，或為兩個，或為三個，三相調壓式磁控電抗器的每個單相電抗 器的鐵芯的中間柱鐵芯上的氣隙的個數為一個，或為兩個，或為三個，或為四個。
6. —種單相磁控電抗器，含有繞組和鐵芯，其特徵是含有單相調壓式磁控電抗器和 單相磁閥式固定電抗器，單相調壓式磁控電抗器的鐵芯為三柱鐵芯，中間柱鐵芯上分布著 至少一個氣隙，兩個旁柱鐵芯上繞有單相調壓式磁控電抗器的工作繞組和控制繞組，單相 調壓式磁控電抗器的工作繞組產生的磁通分布在兩個旁柱鐵芯、中間柱鐵芯和上下磁軛 上，單相調壓式磁控電抗器的控制繞組產生的磁通只分布在兩個旁柱鐵芯和上下磁軛上， 單相磁閥式固定電抗器的鐵芯為單柱鐵芯，單柱鐵芯上含有至少一個磁閥，單相磁閥式固 定電抗器的工作繞組繞在單柱鐵芯上，單相調壓式磁控電抗器的工作繞組與單相磁閥式固 定電抗器的工作繞組串聯；單相調壓式磁控電抗器的工作繞組含有至少一對並聯設置的分 工作繞組，單相調壓式磁控電抗器的控制繞組含有至少一個分控制繞組。
7. 根據權利要求6所述的單相磁控電抗器，其特徵是所述單相調壓式磁控電抗器的 工作繞組含有四個匝數相等的分工作繞組，四個分工作繞組兩兩串聯後再並聯在一起，串 聯在一起的兩個分工作繞組分別繞在單相調壓式磁控電抗器的鐵芯的兩個旁柱鐵芯上，單 相調壓式磁控電抗器的控制繞組含有兩個匝數相等的分控制繞組，兩個分控制繞組串聯在一起，兩個分控制繞組分別繞在單相調壓式磁控電抗器的鐵芯的兩個旁柱鐵芯上。
8. 根據權利要求6或7所述的單相磁控電抗器，其特徵是所述磁閥為單相磁閥式固 定電抗器的鐵芯柱中部的一段小截面鐵芯，該段小截面鐵芯的截面積小於鐵芯柱的截面 積；所述氣隙為所述中間柱鐵芯中部的一段隔斷。
9. 根據權利要求8所述的單相磁控電抗器，其特徵是所述磁閥的截面積為單相磁閥 式固定電抗器的鐵芯柱截面積的20% 85%，所述氣隙的總高度為單相調壓式磁控電抗 器的中間柱鐵芯的高度的5% 30%。
10. 根據權利要求9所述的單相磁控電抗器，其特徵是所述單相調壓式磁控電抗器的 工作繞組與控制繞組的匝數比為1 : l，單相磁閥式固定電抗器的鐵芯柱上的磁閥的個數 為一個，或為兩個，或為三個，單相調壓式磁控電抗器的的鐵芯的中間柱鐵芯上的氣隙的個 數為一個，或為兩個，或為三個，或為四個。
專利摘要本實用新型涉及一種用於無功補償的三相和單相磁控電抗器；三相磁控電抗器含有三相調壓式磁控電抗器和三相磁閥式固定電抗器，三相調壓式磁控電抗器含有三個相同的單相電抗器，每個單相電抗器的鐵芯為三柱鐵芯，中間柱鐵芯上分布著氣隙，兩個旁柱鐵芯上繞有三相調壓式磁控電抗器的每相工作繞組和每相控制繞組，三相磁閥式固定電抗器的鐵芯為含有磁閥的三柱鐵芯，三相磁閥式固定電抗器的工作繞組分別繞在三個鐵芯柱上，三相調壓式磁控電抗器的三相工作繞組分別與三相磁閥式固定電抗器的三相工作繞組串聯，串聯後形成的三相總繞組再採用三角形聯接，單相磁控電抗器的結構同理；本實用新型提供了一種調節速度快、功耗小的三相和單相磁控電抗器。
文檔編號H02J3/18GK201509086SQ200920223509
公開日2010年6月16日 申請日期2009年9月16日 優先權日2009年9月16日
發明者張佔福, 趙國生 申請人:鄭州華電能控技術有限公司