[发明专利]三相不等截面的三芯柱半匝电抗器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及铁芯电抗器领域，尤其涉及的是一种三相不等截面的三芯柱半匝电抗 器及其制造方法。

背景技术

铁芯电抗器作为电力电子领域不可或缺的重要部件，大量应用于输电电网的谐波 抑制、功率补偿等，其还应用于电力机车、航海船舶、新能源、UPS等电路中的滤波、谐振、限 流等。

由于整机结构的原因，在实际使用中的三相电抗器会采用前进后出的接线方式， 即进线在线圈的前面，出线在线圈后面，又或者相反，这就导致了半匝电抗器的产生。磁通 (或磁力线)经过的闭合路径称为磁路。当一导体从起点由磁路外围垂直于磁通方向绕360 度再回到起点时，其与磁通完全交链为一整匝；当绕过180度至起点的正对面结束时，其与 磁通交链一半则为半匝。在三相三芯柱铁芯中，由于铁芯为心式结构，这就导致了同样的结 构圈数（带半匝时）而电气圈数确不相同。设中间芯柱为N匝，则左边与右边芯柱圈数分别为 N-0.5匝、N+0.5匝，也就是说在三相三芯柱铁芯中，半匝会使ABC三相的电气圈数不相等，这 是三芯柱的磁路方式决定的，ABC三相圈数不相等最大的问题就是会导致三相电抗器的电 感量不相等，其平衡度视圈数的多少会超差很多。

而电感量与线圈匝数的平方成正比，例如：

设中间的B线圈为50.5T，侧左右的AC线圈分别为50、51匝，算出其理论的三相电感不平 衡率相差4%；

当B线圈取20.5T匝时，AC线圈则为20、21匝，同样可以算出其理论的三相电感不平衡率 相差9.8%；

当B线圈取10.5T匝时，AC线圈则为10、11匝，其理论的三相电感不平衡率相差19%；

当B线圈取5.5T匝时，AC线圈则为5、6匝，其理论的三相电感不平衡率相差36.2%；

按行业内标准，三相电感量不平衡率均要求在4%以内，有时甚至要求小于2%。按目前的 方法，三相半匝电抗器是无法达到的且有时会相差甚远，目前业内各厂家生产的三相电抗 器，无论是整匝或半匝，三个线圈、三个铁芯柱截面积和每个芯柱的气隙均基本一样的，这 就导致了其三相电感量视线圈匝数多少按其相差匝数的平方比例超出，这会给整机带来很 大困扰。

因此，现有技术存在缺陷，亟需改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术的缺陷，提供一种三相不等截面的三 芯柱半匝电抗器及其制造方法。

本发明解决技术问题采用的技术手段是：提供一种三相不等截面的三芯柱半匝电 抗器，包括A相铁芯柱、B相铁芯柱、C相铁芯柱、两个横轭铁以及分别套至于所述A相铁芯柱、 B相铁芯柱、C相铁芯柱上的线圈，所述A相铁芯柱、B相铁芯柱、C相铁芯柱依次间隔地连接于 所述两个横轭铁芯之间，该两个横轭铁芯平行间隔设置；所述A相铁芯柱、B相铁芯柱、C相铁 芯柱均包括层叠设置的硅钢片以及气隙块，所述A相铁芯柱、B相铁芯柱、C相铁芯柱的线圈 电气匝数值分别依次为N、N+0.5、N+1，其原始横截面积依次分别为S1、S2、S3，所述A相铁芯 柱、B相铁芯柱、C相铁芯柱的磁通密度相同；所述B相铁芯柱和C相铁芯柱的外侧壁上贴设有 对应厚度的绝缘板，使得贴设绝缘板之后的B相铁芯柱和C相铁芯柱的横截面积等于所述A 相铁芯柱的原始横截面积。

在本发明提供的一种三相不等截面的三芯柱半匝电抗器中，所述B相铁芯柱、C相 铁芯柱外涂有用于粘结所述绝缘板的环氧胶。

在本发明提供的一种三相不等截面的三芯柱半匝电抗器中，该两个横轭铁均呈长 方体状。

本发明还提供了一种三相不等截面的三芯柱半匝电抗器的制造方法，包括以下步 骤：

a、预设A相铁芯柱的线圈电气匝数值为N，根据A相铁芯柱原始横截面积S1、电气匝数N、 端电压U计算出所述A相铁芯柱的磁通密度Ba，Ba=U*10000/(4.44*f*N*S1)；

b、预设B相铁芯柱的线圈电气匝数值为N+0.5，根据其电气匝数值设定B相铁芯柱原始 截面积S2，使其与所述A相铁芯柱具有相同的磁通密度，则B相铁芯柱的原始截面积S2=U* 10000/(4.44*f*(N+0.5)*Ba)；

c、预设C相铁芯柱的线圈应电气匝数值为N+1，根据其电气匝数值的设定其原始横截 面积S3，使其与所述A相铁芯柱具有相同的磁通密度，则C相铁芯柱的原始截面积S3=U* 10000/(4.44*f*(N+1)*Ba)；