专利名称：叠式串联电抗器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电抗器，特别是一种叠式串联电抗器。
背景技术：
目前，电力电抗器常见的有空芯电抗器和铁芯电抗器。空芯电抗器无铁芯，空气磁阻大，磁导率低，线圈内磁通密度低，要求线圈绕组截面大、匝数多，因此产品体积大，导线用量多，损耗也较大。而铁芯电抗器一般采用取向硅钢片叠铁芯，铁芯围绕整个电抗器线圈形成完整的磁回路，因而铁芯材料用量大，导致产品体积、重量较大，给运输安装带来极大不便。取向硅钢片的加工方法一般采用单片冲压方式，硅钢片的毛 刺较大，各片之间存在不可避免的尺寸误差，而且叠片工艺复杂，生产效率低，最终加工成形的块状铁芯厚度不均匀，造成电抗器的气隙高度误差大，致使电抗器性能不稳定，一致性较差。同时，为获得特定电感值而需在铁芯柱上设置气隙，也会导致电抗器运行时易产生振动和噪音。传统电力电抗器一般为圆筒式结构，一旦制作完成其容量就不能进行变化，更不能进行串并联等电器特性的调整，在一些需要根据不同设备进行具体调试的场合，这种固定的结构也无法满足现场调试的需要。
实用新型内容为了克服现有电抗器磁导率低、整体体积大、损耗偏高、振动噪音大、不便于维护检修及调整容量的不足，本实用新型提供一种叠式串联电抗器。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是叠式串联电抗器，包括铁芯柱、 线圈绕组、连接螺栓、线圈端子、投切组态开关、绝缘子架；还包括有碟型外壳，碟型外壳上、 下部的中心分别设有可通过连接螺栓连接铁芯柱的上连接器和下连接器。铁芯柱采用纳米晶或非晶或者纳米晶和非晶混合材料。线圈绕组采用绝缘金属线匝，在同一平面螺旋绕制在铁芯柱上，线圈绕组两线端连接至线圈端子。碟型外壳采用耐高温透气绝缘材料。上连接器、下连接器分别连接铁芯柱两端，通过连接螺栓可连接多个叠式串联电抗器。投切组态开关通过导线连接各叠式串联电抗器的线圈端子。绝缘子架连接底层叠式串联电抗器的下连接器。各组电抗器的铁芯柱可采用Z字型连接件连接导通。本实用新型在同一平面螺旋绕制在铁芯柱上成为多层环形结构，并预留绕组两端子连接至线圈端子，绕制成型后用环氧玻璃纤维丝包绕并高温固化为整体；碟型外壳采用耐高温透气绝缘材料，将铁芯柱与线圈绕组包封牢固，其外表面浇注成细纹状以增大散热面积，碟型外壳上、下部的中心分别浇注引出上、下连接器，侧面浇注引出线圈端子；上、下连接器分别连接铁芯柱两端，可用连接螺栓将多个叠式串联电抗器的铁芯柱串联为一整体，各叠式串联电抗器间存在一定间隙以利于散热；线圈端子连接线圈绕组两端，并引出外壳；投切组态开关通过导线连接各叠式串联电抗器的线圈端子，切换各叠式串联电抗器的运行状态及组合类型；绝缘子架连接底层叠式串联电抗器的下连接器，将整组叠式串联电抗器固定在安装位置并对安装位置绝缘。采用本实用新型可使各叠式串联电抗器的铁芯柱串联，即整组各叠式串联电抗器的磁路导通，线圈绕组长度及截面积一定的电抗器的总电感量L计算可简化为总线圈匝数的平方乘以介质磁导率乘以比例系数。例如，各叠式串联电抗器的线圈绕组匝数均为N，铁芯的磁导率均为P，比例系数均为A，若共有η台叠式串联电抗器叠装成组，并采用串联组合方式接入系统，则该串联电抗器组的总电感量为L=A μ (ηΝ)2，而若将η台同容量的独立电抗器采用串联组合方式接入系统，则总电感量为Ι；=Αμ ηΝ2，显然L彡L’，即本实用新型在使用较少数量的单体电抗器情况下就可满足总电感量要求，降低了设备整体成本，具有良好的经济效益和社会效益。本实用新型叠式串联电抗器可根据功能及使用条件，按统一容量、尺寸及性能参 数生产若干种标准型号，各为系列。用户可直接使用预制的若干个叠式串联电抗器，根据实际要求容量进行叠装以增大容量，还可根据现场条件，用投切组态开关作为控制器将各叠式串联电抗器设置为串、并联组合或单、三相组合，快速灵活的进行多种类型、不同容量规格的电抗器组装。若组合叠式串联电抗器数量较多，还可配合使用多台投切组态开关，满足现场调试使用需要。若电抗器堆叠高度较高，则可分为若干组堆叠，各组电抗器可选配“Ζ”型母排连接件将若干组电抗器的铁芯柱连接导通，或选配“口”型铁芯连接件将该组铁芯柱外磁路闭合以进一步提高电抗器的容量。本实用新型的有益效果是叠式串联电抗器结构简单、体积小、损耗低、整体性能好，伏安特性近似线性，温度性能稳定，运行噪音小，可在线调整电感容量，可标准化、模块化生产,大大降低生产成本；并可大大节约了的金属材料等不可再生资源的使用量,有极大的经济价值和环保价值。
图I是本实用新型叠式串联电抗器结构示意图；图2是图I的俯视图；图3是本实用新型叠式串联电抗器叠装图。图中零部件及编号I-铁芯柱；2_线圈绕组；3_碟型外壳4-上连接器；5_下连接器；6_连接螺栓7_线圈端子；8_投切组态开关；9_绝缘子架。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。如图I 图2所示，叠式串联电抗器，包括铁芯柱I、线圈绕组2、连接螺栓6、线圈端子7、投切组态开关8、绝缘子架9 ;还包括有碟型外壳3，碟型外壳3上、下部的中心分别设有可通过连接螺栓6连接铁芯柱I的上连接器4和下连接器5。铁芯柱I采用纳米晶或非晶或者纳米晶和非晶混合材料，整体一次成型为圆柱铁芯柱1，线圈绕组2采用绝缘金属线匝，在同一平面螺旋绕制在铁芯柱I上形成多层环行结构，并预留绕组两端子连接至线圈端子7，绕制成型后用环氧玻璃纤维丝包绕并高温固化为整体。碟型外壳3采用耐高温透气绝缘材料，将铁芯柱I与线圈绕组2包封牢固，其外表面浇注成细纹状以增大散热面积，碟型外壳3上、下部的中心分别浇注引出上连接器4、下连接器5，侧面浇注引出线圈端子7 ;上连接器4、下连接器5分别连接铁芯柱I两端，可用连接螺栓6连接多个叠式串联电抗器，用铁芯柱I串联为一整体，各叠式串联电抗器间存在一定间隙以利于散热；线圈端子7连接线圈绕组2两端，并引出碟型外壳3 ;投切组态开关8通过导线连接各叠式串联电抗器的线圈端子7，切换各叠式串联电抗器的运行状态及组合类型；绝缘子架9连接底层叠式串联电抗器的下连接器5，将整组叠式串联电抗器固定在安装位置并对安装位置绝缘。考虑到与目前的通用配电设备尺寸兼容，本实施例碟型外壳3的尺寸为直径500mm,高度 110mm。与传统设计相比，冷轧硅钢材料虽然饱和磁感应强度较高(Bs=2.0T)，但其有效磁导率低(μ >10000)，高频损耗大；而纳米晶或非晶材料虽然饱和磁感应强度稍低(Bs>l. 2T)，但其有效磁导率高(μ >2000000)，高频损耗小。本叠式串联电抗器采用纳米晶或非晶或者纳米晶非晶混合材料铁芯柱1，材料磁导率高，提高了电抗器的整体设计磁密，当保持磁通量相同时，铁芯柱I截面可减小，从而使电抗器的直径大大减小，缩小产品体积。线圈绕组2的截面也可相应缩小，线材用量减少，从而大大降低了线圈的直流电阻，损耗也随之大幅度降低，而所增加的铁芯柱I损耗则很有限。同时，电抗器的伏安特性在二倍额定电压范围内近似线性，温度性能稳定，抗短路能力强。其铁芯并不包围整个线圈而形成闭合回路，而将铁芯电抗器原来放置在铁芯柱I上的气隙转移到了电抗器的线圈外部，铁芯柱I无须包围整个线圈，因此节约了大量的铁芯材料。采用纳米晶和非晶材料可直接制作成所需的圆柱形的铁芯柱1，无需另外叠片，提高了生产效率和工艺复杂度，降低了生产成本。因其一次成型的加工工艺，铁芯柱I的截断面平整无毛刺，提高了批量产品性能的一致性。铁芯柱I整体密实坚固、结构简单，线圈绕组2用环氧玻璃纤维丝包绕，经高温固化后结构牢固，因此运行时振动极小，噪音很低。将电抗器设计为多个叠式串联电抗器组装，使单体电抗器的体积、重量大为减小，既能满足容量调整要求，又便于运输安装，还能根据现场使用情况，用投切组态开关8在线调整电抗器的容量投切，便于以后的维护检修及扩容。采用本实用新型，可使各叠式串联电抗器的铁芯柱I串联，即整组各叠式串联电抗器的磁路导通，线圈的绕组长度及截面积一定的电抗器的总电感量L计算可简化为总线圈匝数的平方乘以介质磁导率乘以比例系数。例如各叠式串联电抗器的线圈绕组2匝数均为N，铁芯的磁导率均为μ，比例系数均为Α，若共有η台叠式串联电抗器叠装成组，并采用串联组合方式接入系统，则该串联电抗器组的总电感量为L=A μ (ηΝ)2,而若将η台同容量的独立电抗器采用串联组合方式接入系统，则总电感量为L’=Ay ηΝ2，显然L彡L’，即本实用新型可在使用较少数量的单体电抗器情况下就可满足总电感量要求，降低了设备整体成本，具有良好的经济效益和社会效益。利用投切组态开关8可改变各叠式串联电抗器的连接方式，进而方便地调整电抗器串的整体电气特性。如图3所示的三层叠式串联电抗器组，其线圈端子7与投切组态开关8可进行如下调整如果将a与f端子分别作为进、出线端子，将b与C、d与e端子分别短接，则可组成串联结构的电抗器组，增大额定容量且提高耐压性能；如果将a、b端子分别作为进、出线端子，将a与c与e、b与d与f端子分别短接，则可组成并联结构的电抗器组，降低额定容量而提高耐过流性能；如果将a、d端子分别作为进、出线端子，将b与c端子短接，而e、f端子保持开路，则可切除顶层的叠式电抗器，而只投入中、下层的叠式电抗器并组成串联结构的电抗器组，从而在线调整电抗器容量。 以上描述和实施例是对本实用新型的解释而不是限定，本实用新型的保护范围以权利要求保护范围为准。在不违背本实用新型精神的情况下，具体实施内容可进行多种形式的修改。
权利要求1.一种叠式串联电抗器，包括铁芯柱(I)、线圈绕组(2)、连接螺栓(6)、线圈端子(7)、投切组态开关(8 )、绝缘子架(9 );其特征在于，还包括有碟型外壳(3 )，所述的碟型外壳(3 )上、下部的中心分别设有可连接铁芯柱(I)的上连接器(4)和下连接器(5)。
2.根据权利要求I所述的叠式串联电抗器，其特征在于，所述的铁芯柱(I)采用纳米晶或非晶材料。
3.根据权利要求I所述的叠式串联电抗器，其特征在于，所述的线圈绕组(2)采用绝缘金属线匝，在同一平面螺旋绕制在铁芯柱(I)上，线圈绕组(2)两线端连接至线圈端子(7)。
4.根据权利要求I所述的叠式串联电抗器，其特征在于，所述的碟型外壳(3)采用耐高温透气绝缘材料。
5.根据权利要求I所述的叠式串联电抗器，其特征在于，所述的上连接器(4)、下连接器(5 )分别连接铁芯柱(I)两端，通过连接螺栓(6 )可连接多个叠式串联电抗器。
6.根据权利要求I所述的叠式串联电抗器，其特征在于，所述的投切组态开关(8)通过导线连接各叠式串联电抗器的线圈端子(7)。
7.根据权利要求I所述的叠式串联电抗器，其特征在于，所述的绝缘子架(9)连接底层叠式串联电抗器的下连接器(5)。
8.根据权利要求I所述的叠式串联电抗器，其特征在于，所述的各组电抗器的铁芯柱(I)可采用Z字型连接件连接导通。
专利摘要本实用新型涉及一种叠式串联电抗器，包括铁芯柱、线圈绕组、连接螺栓、线圈端子、投切组态开关、绝缘子架；还包括有碟型外壳，碟型外壳上、下部的中心分别设有可通过连接螺栓连接铁芯柱的上连接器和下连接器。本实用新型结构紧凑、体积小、损耗低、成本低、整体性能好，其伏安特性近似线性，温度性能稳定，运行噪音小，可在线调整电感容量，适合户内户外电力系统中限流、无功补偿、整流滤波、调压等使用，可大大节约了的金属材料等不可再生资源的使用量，有极大的经济价值和环保价值。
文档编号H02J3/18GK202473495SQ20122006297
公开日2012年10月3日 申请日期2012年2月26日 优先权日2012年2月26日
发明者刘亦奇, 刘钧, 李明伟 申请人:成都市中骏科技有限公司