專利名稱：疊式串聯(lián)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，特別是一種疊式串聯(lián)電抗器。
背景技術(shù)：
目前，電力電抗器常見的有空芯電抗器和鐵芯電抗器?？招倦娍蛊鳠o鐵芯，空氣磁阻大，磁導(dǎo)率低，線圈內(nèi)磁通密度低，要求線圈繞組截面大、匝數(shù)多，因此產(chǎn)品體積大，導(dǎo)線用量多，損耗也較大。而鐵芯電抗器一般采用取向硅鋼片疊鐵芯，鐵芯圍繞整個(gè)電抗器線圈形成完整的磁回路，因而鐵芯材料用量大，導(dǎo)致產(chǎn)品體積、重量較大，給運(yùn)輸安裝帶來極大不便。取向硅鋼片的加工方法一般采用單片沖壓方式，硅鋼片的毛 刺較大，各片之間存在不可避免的尺寸誤差，而且疊片工藝復(fù)雜，生產(chǎn)效率低，最終加工成形的塊狀鐵芯厚度不均勻，造成電抗器的氣隙高度誤差大，致使電抗器性能不穩(wěn)定，一致性較差。同時(shí)，為獲得特定電感值而需在鐵芯柱上設(shè)置氣隙，也會(huì)導(dǎo)致電抗器運(yùn)行時(shí)易產(chǎn)生振動(dòng)和噪音。傳統(tǒng)電力電抗器一般為圓筒式結(jié)構(gòu)，一旦制作完成其容量就不能進(jìn)行變化，更不能進(jìn)行串并聯(lián)等電器特性的調(diào)整，在一些需要根據(jù)不同設(shè)備進(jìn)行具體調(diào)試的場合，這種固定的結(jié)構(gòu)也無法滿足現(xiàn)場調(diào)試的需要。

實(shí)用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有電抗器磁導(dǎo)率低、整體體積大、損耗偏高、振動(dòng)噪音大、不便于維護(hù)檢修及調(diào)整容量的不足，本實(shí)用新型提供一種疊式串聯(lián)電抗器。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是疊式串聯(lián)電抗器，包括鐵芯柱、 線圈繞組、連接螺栓、線圈端子、投切組態(tài)開關(guān)、絕緣子架；還包括有碟型外殼，碟型外殼上、 下部的中心分別設(shè)有可通過連接螺栓連接鐵芯柱的上連接器和下連接器。鐵芯柱采用納米晶或非晶或者納米晶和非晶混合材料。線圈繞組采用絕緣金屬線匝，在同一平面螺旋繞制在鐵芯柱上，線圈繞組兩線端連接至線圈端子。碟型外殼采用耐高溫透氣絕緣材料。上連接器、下連接器分別連接鐵芯柱兩端，通過連接螺栓可連接多個(gè)疊式串聯(lián)電抗器。投切組態(tài)開關(guān)通過導(dǎo)線連接各疊式串聯(lián)電抗器的線圈端子。絕緣子架連接底層疊式串聯(lián)電抗器的下連接器。各組電抗器的鐵芯柱可采用Z字型連接件連接導(dǎo)通。本實(shí)用新型在同一平面螺旋繞制在鐵芯柱上成為多層環(huán)形結(jié)構(gòu)，并預(yù)留繞組兩端子連接至線圈端子，繞制成型后用環(huán)氧玻璃纖維絲包繞并高溫固化為整體；碟型外殼采用耐高溫透氣絕緣材料，將鐵芯柱與線圈繞組包封牢固，其外表面澆注成細(xì)紋狀以增大散熱面積，碟型外殼上、下部的中心分別澆注引出上、下連接器，側(cè)面澆注引出線圈端子；上、下連接器分別連接鐵芯柱兩端，可用連接螺栓將多個(gè)疊式串聯(lián)電抗器的鐵芯柱串聯(lián)為一整體，各疊式串聯(lián)電抗器間存在一定間隙以利于散熱；線圈端子連接線圈繞組兩端，并引出外殼；投切組態(tài)開關(guān)通過導(dǎo)線連接各疊式串聯(lián)電抗器的線圈端子，切換各疊式串聯(lián)電抗器的運(yùn)行狀態(tài)及組合類型；絕緣子架連接底層疊式串聯(lián)電抗器的下連接器，將整組疊式串聯(lián)電抗器固定在安裝位置并對(duì)安裝位置絕緣。采用本實(shí)用新型可使各疊式串聯(lián)電抗器的鐵芯柱串聯(lián)，即整組各疊式串聯(lián)電抗器的磁路導(dǎo)通，線圈繞組長度及截面積一定的電抗器的總電感量L計(jì)算可簡化為總線圈匝數(shù)的平方乘以介質(zhì)磁導(dǎo)率乘以比例系數(shù)。例如，各疊式串聯(lián)電抗器的線圈繞組匝數(shù)均為N，鐵芯的磁導(dǎo)率均為P，比例系數(shù)均為A，若共有η臺(tái)疊式串聯(lián)電抗器疊裝成組，并采用串聯(lián)組合方式接入系統(tǒng)，則該串聯(lián)電抗器組的總電感量為L=A μ (ηΝ)2，而若將η臺(tái)同容量的獨(dú)立電抗器采用串聯(lián)組合方式接入系統(tǒng)，則總電感量為Ι；=Αμ ηΝ2，顯然L彡L’，即本實(shí)用新型在使用較少數(shù)量的單體電抗器情況下就可滿足總電感量要求，降低了設(shè)備整體成本，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。本實(shí)用新型疊式串聯(lián)電抗器可根據(jù)功能及使用條件，按統(tǒng)一容量、尺寸及性能參 數(shù)生產(chǎn)若干種標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)，各為系列。用戶可直接使用預(yù)制的若干個(gè)疊式串聯(lián)電抗器，根據(jù)實(shí)際要求容量進(jìn)行疊裝以增大容量，還可根據(jù)現(xiàn)場條件，用投切組態(tài)開關(guān)作為控制器將各疊式串聯(lián)電抗器設(shè)置為串、并聯(lián)組合或單、三相組合，快速靈活的進(jìn)行多種類型、不同容量規(guī)格的電抗器組裝。若組合疊式串聯(lián)電抗器數(shù)量較多，還可配合使用多臺(tái)投切組態(tài)開關(guān)，滿足現(xiàn)場調(diào)試使用需要。若電抗器堆疊高度較高，則可分為若干組堆疊，各組電抗器可選配“Ζ”型母排連接件將若干組電抗器的鐵芯柱連接導(dǎo)通，或選配“口”型鐵芯連接件將該組鐵芯柱外磁路閉合以進(jìn)一步提高電抗器的容量。本實(shí)用新型的有益效果是疊式串聯(lián)電抗器結(jié)構(gòu)簡單、體積小、損耗低、整體性能好，伏安特性近似線性，溫度性能穩(wěn)定，運(yùn)行噪音小，可在線調(diào)整電感容量，可標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化生產(chǎn),大大降低生產(chǎn)成本；并可大大節(jié)約了的金屬材料等不可再生資源的使用量,有極大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和環(huán)保價(jià)值。

圖I是本實(shí)用新型疊式串聯(lián)電抗器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖I的俯視圖；圖3是本實(shí)用新型疊式串聯(lián)電抗器疊裝圖。圖中零部件及編號(hào)I-鐵芯柱；2_線圈繞組；3_碟型外殼4-上連接器；5_下連接器；6_連接螺栓7_線圈端子；8_投切組態(tài)開關(guān)；9_絕緣子架。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。如圖I 圖2所示，疊式串聯(lián)電抗器，包括鐵芯柱I、線圈繞組2、連接螺栓6、線圈端子7、投切組態(tài)開關(guān)8、絕緣子架9 ;還包括有碟型外殼3，碟型外殼3上、下部的中心分別設(shè)有可通過連接螺栓6連接鐵芯柱I的上連接器4和下連接器5。鐵芯柱I采用納米晶或非晶或者納米晶和非晶混合材料，整體一次成型為圓柱鐵芯柱1，線圈繞組2采用絕緣金屬線匝，在同一平面螺旋繞制在鐵芯柱I上形成多層環(huán)行結(jié)構(gòu)，并預(yù)留繞組兩端子連接至線圈端子7，繞制成型后用環(huán)氧玻璃纖維絲包繞并高溫固化為整體。碟型外殼3采用耐高溫透氣絕緣材料，將鐵芯柱I與線圈繞組2包封牢固，其外表面澆注成細(xì)紋狀以增大散熱面積，碟型外殼3上、下部的中心分別澆注引出上連接器4、下連接器5，側(cè)面澆注引出線圈端子7 ;上連接器4、下連接器5分別連接鐵芯柱I兩端，可用連接螺栓6連接多個(gè)疊式串聯(lián)電抗器，用鐵芯柱I串聯(lián)為一整體，各疊式串聯(lián)電抗器間存在一定間隙以利于散熱；線圈端子7連接線圈繞組2兩端，并引出碟型外殼3 ;投切組態(tài)開關(guān)8通過導(dǎo)線連接各疊式串聯(lián)電抗器的線圈端子7，切換各疊式串聯(lián)電抗器的運(yùn)行狀態(tài)及組合類型；絕緣子架9連接底層疊式串聯(lián)電抗器的下連接器5，將整組疊式串聯(lián)電抗器固定在安裝位置并對(duì)安裝位置絕緣?？紤]到與目前的通用配電設(shè)備尺寸兼容，本實(shí)施例碟型外殼3的尺寸為直徑500mm,高度 110mm。與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相比，冷軋硅鋼材料雖然飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度較高(Bs=2.0T)，但其有效磁導(dǎo)率低(μ >10000)，高頻損耗大；而納米晶或非晶材料雖然飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度稍低(Bs>l. 2T)，但其有效磁導(dǎo)率高(μ >2000000)，高頻損耗小。本疊式串聯(lián)電抗器采用納米晶或非晶或者納米晶非晶混合材料鐵芯柱1，材料磁導(dǎo)率高，提高了電抗器的整體設(shè)計(jì)磁密，當(dāng)保持磁通量相同時(shí)，鐵芯柱I截面可減小，從而使電抗器的直徑大大減小，縮小產(chǎn)品體積。線圈繞組2的截面也可相應(yīng)縮小，線材用量減少，從而大大降低了線圈的直流電阻，損耗也隨之大幅度降低，而所增加的鐵芯柱I損耗則很有限。同時(shí)，電抗器的伏安特性在二倍額定電壓范圍內(nèi)近似線性，溫度性能穩(wěn)定，抗短路能力強(qiáng)。其鐵芯并不包圍整個(gè)線圈而形成閉合回路，而將鐵芯電抗器原來放置在鐵芯柱I上的氣隙轉(zhuǎn)移到了電抗器的線圈外部，鐵芯柱I無須包圍整個(gè)線圈，因此節(jié)約了大量的鐵芯材料。采用納米晶和非晶材料可直接制作成所需的圓柱形的鐵芯柱1，無需另外疊片，提高了生產(chǎn)效率和工藝復(fù)雜度，降低了生產(chǎn)成本。因其一次成型的加工工藝，鐵芯柱I的截?cái)嗝嫫秸麩o毛刺，提高了批量產(chǎn)品性能的一致性。鐵芯柱I整體密實(shí)堅(jiān)固、結(jié)構(gòu)簡單，線圈繞組2用環(huán)氧玻璃纖維絲包繞，經(jīng)高溫固化后結(jié)構(gòu)牢固，因此運(yùn)行時(shí)振動(dòng)極小，噪音很低。將電抗器設(shè)計(jì)為多個(gè)疊式串聯(lián)電抗器組裝，使單體電抗器的體積、重量大為減小，既能滿足容量調(diào)整要求，又便于運(yùn)輸安裝，還能根據(jù)現(xiàn)場使用情況，用投切組態(tài)開關(guān)8在線調(diào)整電抗器的容量投切，便于以后的維護(hù)檢修及擴(kuò)容。采用本實(shí)用新型，可使各疊式串聯(lián)電抗器的鐵芯柱I串聯(lián)，即整組各疊式串聯(lián)電抗器的磁路導(dǎo)通，線圈的繞組長度及截面積一定的電抗器的總電感量L計(jì)算可簡化為總線圈匝數(shù)的平方乘以介質(zhì)磁導(dǎo)率乘以比例系數(shù)。例如各疊式串聯(lián)電抗器的線圈繞組2匝數(shù)均為N，鐵芯的磁導(dǎo)率均為μ，比例系數(shù)均為Α，若共有η臺(tái)疊式串聯(lián)電抗器疊裝成組，并采用串聯(lián)組合方式接入系統(tǒng)，則該串聯(lián)電抗器組的總電感量為L=A μ (ηΝ)2,而若將η臺(tái)同容量的獨(dú)立電抗器采用串聯(lián)組合方式接入系統(tǒng)，則總電感量為L’=Ay ηΝ2，顯然L彡L’，即本實(shí)用新型可在使用較少數(shù)量的單體電抗器情況下就可滿足總電感量要求，降低了設(shè)備整體成本，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。利用投切組態(tài)開關(guān)8可改變各疊式串聯(lián)電抗器的連接方式，進(jìn)而方便地調(diào)整電抗器串的整體電氣特性。如圖3所示的三層疊式串聯(lián)電抗器組，其線圈端子7與投切組態(tài)開關(guān)8可進(jìn)行如下調(diào)整如果將a與f端子分別作為進(jìn)、出線端子，將b與C、d與e端子分別短接，則可組成串聯(lián)結(jié)構(gòu)的電抗器組，增大額定容量且提高耐壓性能；如果將a、b端子分別作為進(jìn)、出線端子，將a與c與e、b與d與f端子分別短接，則可組成并聯(lián)結(jié)構(gòu)的電抗器組，降低額定容量而提高耐過流性能；如果將a、d端子分別作為進(jìn)、出線端子，將b與c端子短接，而e、f端子保持開路，則可切除頂層的疊式電抗器，而只投入中、下層的疊式電抗器并組成串聯(lián)結(jié)構(gòu)的電抗器組，從而在線調(diào)整電抗器容量。 以上描述和實(shí)施例是對(duì)本實(shí)用新型的解釋而不是限定，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以權(quán)利要求保護(hù)范圍為準(zhǔn)。在不違背本實(shí)用新型精神的情況下，具體實(shí)施內(nèi)容可進(jìn)行多種形式的修改。
權(quán)利要求1.一種疊式串聯(lián)電抗器，包括鐵芯柱(I)、線圈繞組(2)、連接螺栓(6)、線圈端子(7)、投切組態(tài)開關(guān)(8 )、絕緣子架(9 );其特征在于，還包括有碟型外殼(3 )，所述的碟型外殼(3 )上、下部的中心分別設(shè)有可連接鐵芯柱(I)的上連接器(4)和下連接器(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的疊式串聯(lián)電抗器，其特征在于，所述的鐵芯柱(I)采用納米晶或非晶材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的疊式串聯(lián)電抗器，其特征在于，所述的線圈繞組(2)采用絕緣金屬線匝，在同一平面螺旋繞制在鐵芯柱(I)上，線圈繞組(2)兩線端連接至線圈端子(7)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的疊式串聯(lián)電抗器，其特征在于，所述的碟型外殼(3)采用耐高溫透氣絕緣材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的疊式串聯(lián)電抗器，其特征在于，所述的上連接器(4)、下連接器(5 )分別連接鐵芯柱(I)兩端，通過連接螺栓(6 )可連接多個(gè)疊式串聯(lián)電抗器。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的疊式串聯(lián)電抗器，其特征在于，所述的投切組態(tài)開關(guān)(8)通過導(dǎo)線連接各疊式串聯(lián)電抗器的線圈端子(7)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的疊式串聯(lián)電抗器，其特征在于，所述的絕緣子架(9)連接底層疊式串聯(lián)電抗器的下連接器(5)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的疊式串聯(lián)電抗器，其特征在于，所述的各組電抗器的鐵芯柱(I)可采用Z字型連接件連接導(dǎo)通。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種疊式串聯(lián)電抗器，包括鐵芯柱、線圈繞組、連接螺栓、線圈端子、投切組態(tài)開關(guān)、絕緣子架；還包括有碟型外殼，碟型外殼上、下部的中心分別設(shè)有可通過連接螺栓連接鐵芯柱的上連接器和下連接器。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、損耗低、成本低、整體性能好，其伏安特性近似線性，溫度性能穩(wěn)定，運(yùn)行噪音小，可在線調(diào)整電感容量，適合戶內(nèi)戶外電力系統(tǒng)中限流、無功補(bǔ)償、整流濾波、調(diào)壓等使用，可大大節(jié)約了的金屬材料等不可再生資源的使用量，有極大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和環(huán)保價(jià)值。
文檔編號(hào)H02J3/18GK202473495SQ20122006297
公開日2012年10月3日 申請日期2012年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月26日
發(fā)明者劉亦奇, 劉鈞, 李明偉 申請人:成都市中駿科技有限公司