專利名稱：一種正交磁化的單相可控電抗器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電抗器，特別涉及一種電力系統(tǒng)中使用的可控電抗器。
背景技術(shù)：
目前，可調(diào)磁偏的可控電抗器從鐵心結(jié)構(gòu)上區(qū)分為兩種形式即磁閥式和心柱飽和式可控電抗器。中國專利95223137. 9提出一種磁閥式可控電抗器，通過控制主鐵心柱上設(shè)有的小截面段的磁飽和狀態(tài)來改變繞組的電抗，以達(dá)到改變電抗器的電抗值的目的。其結(jié)構(gòu)特征是鐵心有兩個(gè)主鐵心柱及相應(yīng)的鐵軛構(gòu)成，兩個(gè)主鐵心柱上均設(shè)有一個(gè)小截面段；每個(gè)鐵心柱上各套有一個(gè)分為上下兩部分的繞組，接在可控硅兩端的繞組分接頭間的匝數(shù)為每柱繞組總匝數(shù)的5%，其中工作繞組和控制繞組屬于一個(gè)繞組。控制繞組兼有抽取直流偏磁所需的勵(lì)磁能量的作用。其不足之處是，由于兩個(gè)主鐵心柱上均設(shè)有小截面段，因此其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工藝性差、成本高。中國專利992503442提出的心柱磁飽和式可控電抗器具有類似結(jié)構(gòu)，其特征在于鐵心柱為等截面，且其截面積小于鐵軛截面積；在控制繞組外側(cè)套有獨(dú)立的工作繞組，該結(jié)構(gòu)適用于高電壓等級電力系統(tǒng)。以上所述兩種可控電抗器的工作繞組，控制繞組套設(shè)在同一鐵心柱上，互相影響，成本較高，諧波特性差，對電網(wǎng)電能質(zhì)量影響較大。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種具有單個(gè)主鐵心柱結(jié)構(gòu)的基于正交磁化原理的單相電抗器。本實(shí)用新型通過外部電源能量柔性改變磁路磁阻大小，實(shí)現(xiàn)電抗值和容量可控。 本實(shí)用新型電抗器結(jié)構(gòu)簡單，控制鐵心可安裝在旁柱或旁軛上，安裝位置靈活，工藝性好， 且直流偏磁回路氣隙小，偏磁損耗小。同時(shí)由于使用正交磁化的原理，工作磁通與控制磁通各自自成回路，互不影響使得電抗器具有良好的諧波特性。本實(shí)用新型可用于高電壓等級系統(tǒng)。本實(shí)用新型包括由主鐵心柱、第一旁軛、第二旁軛、第一旁柱、第二旁柱構(gòu)成的工作鐵心，以及工作繞組，其特征在于所述的電抗器還包括第一控制鐵心、第二控制鐵心、第一控制繞組和第二控制繞組；所述的主鐵心柱為等截面，且由帶間隙的多個(gè)鐵心餅疊積而成；所述的主鐵心柱為單柱，工作繞組套設(shè)在主鐵心柱上；第一控制鐵心、第二控制鐵心與第一旁柱、第二旁柱正交；第一控制繞組、第二控制繞組分別套設(shè)在第一控制鐵心、第二控制鐵心的第一控制旁柱和第二控制旁柱上；所述的第一旁柱和第二旁柱為等截面鐵心， 不帶間隙，第一旁柱和第二旁柱關(guān)于主鐵心柱左右對稱布置；所述的第一旁軛和第二旁軛為等截面鐵心，不帶間隙，關(guān)于主鐵心柱上下對稱布置。所述的工作鐵心的主鐵心柱為單柱。旁柱、旁軛及主鐵心柱構(gòu)成臥置的“日”字形結(jié)構(gòu)的工作鐵心。與工作鐵心類似，控制鐵心也由旁柱，旁軛，主鐵心柱構(gòu)成，只是控制鐵心的主鐵心柱中間一段為氣隙，控制鐵心數(shù)量為兩個(gè)。控制鐵心的主鐵心柱氣隙段與工作鐵心的旁柱正交布置，控制繞組套設(shè)在控制鐵心的旁柱上；同一控制鐵心上的兩個(gè)控制繞組匝數(shù)相同，繞向相同，分別套設(shè)在控制鐵心的兩個(gè)控制旁柱上，兩組控制繞組并聯(lián)接至外接直流電源。直流電源產(chǎn)生的勵(lì)磁磁通與工作磁通在控制鐵心與工作鐵心的旁柱相交部分正交。改變直流電流的大小，即可改變控制鐵心的飽和程度，進(jìn)而改變與控制鐵心正交的工作鐵心旁柱部分的飽和程度，從而改變工作磁路旁柱磁阻，達(dá)到控制電抗值和容量的目的。所述的控制繞組套設(shè)在控制鐵心的控制旁軛上時(shí)，改變直流電流的大小，也可改變控制鐵心的飽和程度，達(dá)到控制的目的。所述控制鐵心也可與工作鐵心的旁軛正交布置，此時(shí)控制電流大小，可以改變工作磁路旁軛磁阻。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例結(jié)構(gòu)的A-A截面圖；圖3為本實(shí)用新型控制鐵心結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖1，2所示實(shí)施例的左側(cè)控制鐵心、繞組繞線及接線示意圖；圖5為發(fā)明另一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)用新型包括由主鐵心柱1、旁柱3、 4、旁軛11、12構(gòu)成的工作鐵心，以及工作繞組，兩個(gè)控制鐵心及與兩個(gè)控制鐵心對應(yīng)的兩組控制繞組。如圖1所示，主鐵心柱1，第一旁柱3、第二旁柱4及第一旁軛11、第二旁軛12 共同構(gòu)成臥置的“日”字形結(jié)構(gòu)的工作鐵心。所述的主鐵心柱1為單柱且等截面，由帶間隙的多個(gè)鐵心餅疊積而成。第一旁柱3和第二旁柱4為等截面鐵心，不帶間隙，關(guān)于主鐵心柱 1左右對稱布置；第一旁軛11和第二旁軛12為等截面鐵心，不帶間隙，關(guān)于主鐵心柱1上下對稱布置。工作繞組2套設(shè)在工作鐵心的主鐵心柱1上。第一控制鐵心5、第二控制鐵心6 分別與工作鐵心的第一旁柱3和第二旁柱4正交，第一控制繞組7、第二控制繞組8分別套設(shè)在第一控制鐵心5、第二控制鐵心6上。調(diào)節(jié)第一控制繞組7、第二控制繞組8電流的大小，即可改變工作鐵心的第一旁柱3、第二旁柱4與第一控制鐵心5、第二控制鐵心6正交部分的飽和程度，進(jìn)而改變工作磁路磁阻，達(dá)到控制電抗值和容量的目的。圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)A-A截面圖。如圖2所示，正交截面9、10為圖1 所示第一控制鐵心5、第二控制鐵心6與工作鐵心的第一旁柱3和第二旁柱4的正交截面。 根據(jù)主鐵心柱1的具體形狀和尺寸，該截面可以為圓形、橢圓形、漸進(jìn)圓形、漸近橢圓形、矩形、梯形、鼓形、砂時(shí)計(jì)形等多種形狀；此外，工作繞組2可為圓形線圈、矩形線圈、橢圓形線圈等任意形狀。第一控制旁柱51、第二控制旁柱61分別為第一控制鐵心5、第二控制鐵心 6的旁柱；第一控制旁軛52、第二控制旁軛62分別為第一控制鐵心5、第二控制鐵心6的旁軛；繞組71、72共同構(gòu)成第一控制繞組7 ；繞組81、82共同構(gòu)成第二控制繞組8。圖3為本實(shí)用新型控制鐵心結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，控制鐵心的主鐵心柱14，氣隙15，第一控制旁柱51，第一控制旁軛52共同組成臥置的“日”字形結(jié)構(gòu)的控制鐵心。[0017]圖4為圖1，2所示實(shí)施例的控制鐵心、繞組繞線及接線示意圖；如圖3所示，繞組 71、72繞向相同，匝數(shù)相同，套設(shè)在第一控制旁柱51上，方向線13為按圖所示方法接線時(shí)， 繞組71、72產(chǎn)生的直流偏磁磁通的流動(dòng)方向。正交截面9為第一控制鐵心5與工作鐵心的第一旁柱3的正交部分。工作磁通垂直與正交截面9，直流偏磁磁通與正交截面9平行。圖5為本實(shí)用新型另一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；如圖5所示，工作繞組2套設(shè)在工作鐵心的鐵心柱1上。第一控制鐵心5、第二控制鐵心6分別與工作鐵心的第二旁軛12的左右兩端正交，所述第一控制鐵心5、第二控制鐵心6也可以同樣的方式套設(shè)在第一旁軛11 的左右兩端；第一控制繞組7、第二控制繞組8分別套設(shè)在第一控制鐵心5、第二控制鐵心6 上。調(diào)節(jié)第一控制繞組7、第二控制繞組8電流的大小即改變與第一控制鐵心5、第二控制鐵心6正交的工作鐵心第二旁軛12的飽和程度，進(jìn)而改變工作磁路磁阻，達(dá)到控制電抗值和容量的目的。
權(quán)利要求1.一種正交磁化的單相可控電抗器，包括由主鐵心柱(1)、第一旁軛(11)、第二旁軛 (12)、第一旁柱(3)、第二旁柱(4)構(gòu)成的工作鐵心，以及工作繞組O)，其特征在于所述的電抗器還包括第一控制鐵心(5)、第二控制鐵心(6)、第一控制繞組(7)和第二控制繞組 (8)；所述的主鐵心柱(1)為等截面，且由帶間隙的多個(gè)鐵心餅疊積而成；所述的主鐵心柱 (1)為單柱，工作繞組( 套設(shè)在主鐵心柱(1)上；第一控制鐵心(5)、第二控制鐵心(6)與第一旁柱C3)、第二旁柱(4)正交；第一控制繞組(7)、第二控制繞組(8)分別套設(shè)在第一控制鐵心(5)、第二控制鐵心(6)的第一控制旁柱(51)和第二控制旁柱(61)上；所述的第一旁柱C3)和第二旁柱(4)為等截面鐵心，不帶間隙，第一旁柱C3)和第二旁柱(4)關(guān)于主鐵心柱(1)左右對稱布置；所述的第一旁軛(11)和第二旁軛(1 為等截面鐵心，不帶間隙， 關(guān)于主鐵心柱(1)上下對稱布置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正交磁化的單相可控電抗器，其特征在于，所述的第一控制鐵心(5)、第二控制鐵心(6)或與第一旁軛(11)的左右兩端正交，或與第二旁軛軛(12)的左右兩端正交。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正交磁化的單相可控電抗器，其特征在于，所述的第一控制繞組(7)、第二控制繞組(8)或分別套設(shè)在控制鐵心的控制旁軛(52、6幻上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正交磁化的單相可控電抗器，其特征在于套設(shè)在所述的第一控制鐵心( 上的兩組繞組(71、72)匝數(shù)相同，繞向相同；所述的兩組繞組(71、72)并聯(lián)，經(jīng)電阻接至外接直流電源；套設(shè)在所述的第二控制鐵心(6)上的兩組繞組(81、8幻匝數(shù)相同，繞向相同，所述的兩組繞組(81、8幻并聯(lián)，經(jīng)電阻接至外接直流電源。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正交磁化的單相可控電抗器，其特征在于所述的控制鐵心的主鐵心柱(14)，氣隙(15)，第一控制旁柱(51)，第二控制旁軛(52)組成臥置的“日”字形結(jié)構(gòu)的控制鐵心。
專利摘要一種正交磁化的單相可控電抗器，包括由主鐵心柱(1)、第一旁軛(11)、第二旁軛(12)、第一旁柱(3)、第二旁柱(4)構(gòu)成的工作鐵心，以及工作繞組(2)、第一控制鐵心(5)、第二控制鐵心(6)、第一控制繞組(7)和第二控制繞組(8)。主鐵心柱(1)由等截面、單柱，且由帶間隙的多個(gè)鐵心餅疊積而成。工作繞組(2)套設(shè)在主鐵心柱(1)上；第一控制鐵心(5)、第二控制鐵心(6)分別與第一旁柱(3)、第二旁柱(4)正交。第一控制繞組(7)、第二控制繞組(8)分別套設(shè)在第一控制旁柱(51)和第二控制旁柱(61)上。第一旁柱(3)和第二旁柱(4)關(guān)于主鐵心柱(1)左右對稱布置；第一旁軛(11)和第二旁軛(12)關(guān)于主鐵心柱1上下對稱布置?？刂畦F心還可安裝在旁軛上。本實(shí)用新型可用于高電壓等級系統(tǒng)。
文檔編號H01F27/24GK202008894SQ20112004598
公開日2011年10月12日 申請日期2011年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月24日
發(fā)明者張國強(qiáng), 李康 申請人:中國科學(xué)院電工研究所