[发明专利]用于工作在磁饱和区的不等截面铁心结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种特殊的铁心结构，特别是用于工作在磁饱和区的 不等截面铁心结构，尤其适用于铁心存在偏磁或者铁心工作在深度饱 和区的电磁设备，如饱和铁心型超导故障限流器和饱和电抗器等。

背景技术

饱和铁心型超导故障限流器和饱和电抗器都是由铁心、工作绕组 和励磁绕组共同组成的电磁设备，工作原理基本相同，即通过改变励 磁绕组内的励磁电流来调节铁心的饱和程度，进而改变铁心柱上缠绕 的工作绕组的感抗值，实现其调控或限流功能。如图1-1和图1-2 所示，其中工作绕组21和励磁绕组11有两种耦合方式，紧耦合是励 磁绕组11和工作绕组21位于同一铁心柱上，耦合系数较高，但对高 电压等级来说，此结构使绝缘变得困难。因此对于高电压等级一般采 用松耦合形式，即励磁绕组11和工作绕组21位于同一铁心窗口的不 同铁心柱上。现在将缠绕有励磁绕组11的铁心部分称为励磁段1’，缠 绕有工作绕组21的铁心部分称为工作段2’，连接此两段的其他部分称 为导磁段3’。如图1-1所示为铁心的传统松耦合结构，其中四边形结 构即为通常所说口字形铁心结构。

由于铁心某一时段或者全部时段工作在铁心材料的B～H磁化特 性曲线的非线性段，即处在饱和段甚至是深度饱和段，因此在松耦合 的结构中总是存在漏磁的问题，尤其是进入饱和之后，漏磁问题会更 加严重。如图1-1和图1-2所示，分别为现有技术口字形铁心励磁 示意图和现有技术环形铁心励磁示意图；其中励磁段1’上缠绕有励磁 绕组11对铁心励磁，励磁绕组11内的励磁电流较小时，铁心内磁场 较弱，铁心处于非饱和态，漏磁通会较小，工作段2’和励磁段1’内的 磁通基本相同。如果增大励磁电流，漏磁会随着增大，由于漏磁的增 大，励磁段1’上的磁势占绕组产生的总磁势的比率也会随着增大，因 此工作段2’上的磁势相对励磁段1’减小，它要达到一定的饱和度时需 要增加励磁电流，甚至增加励磁电流也很难达到。

不论是饱和电抗器或是饱和铁心型超导故障限流器，由于漏磁的 存在，工作段2’达不到设计所要求的饱和深度或者根本就进入不到饱 和态，这对于饱和电抗器来说，就减小了它的工作区间，降低了灵活 性；对于饱和铁心型超导限流器来说，增大了限流器的稳态阻抗，会 增加电网中的无功功率和降低限流器后面负荷上的压降，对电网的正 常运行造成一定影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种用于工 作在磁饱和区的不等截面铁心结构，通过改变铁心的结构形状和尺寸， 减小漏磁对铁心的影响，使铁心上的磁势重新分布，在励磁磁势保持 不变或者减小的情况下，能够使铁心达到所设计的饱和度。

为达上述目的，本发明提供一种用于饱和铁心型超导限流器的不 等截面铁心结构，该铁心为封闭形铁心，包括励磁段、工作段和导磁 段。其特征在于，励磁段铁心的截面积∶工作段铁心的截面积＝ 1.01～10，励磁段铁心的截面积∶导磁段铁心的截面积＝1～10。

其中，所述的封闭形铁心可以为环形或多边形。

其中，所述的多边形铁心的边数可以为4～20。

其中，所述的励磁段缠绕励磁绕组，工作段缠绕工作绕组，导磁 段连接励磁段和工作段。

其中，所述的励磁段与工作段处于相邻或不相邻位置。

其中，所述的导磁段铁心的截面积大于工作段铁心的截面积，且 小于或等于励磁段铁心的截面积。

本发明的有益效果在于，本发明的用于工作在磁饱和区的不等截 面铁心结构，通过改变铁心的结构形状和尺寸，消除因为铁心进入饱 和态产生的漏磁所带来的不利影响，大大减小漏磁对铁心的影响，使 铁心上的磁势重新分布，在励磁磁势保持不变或者减小的情况下，能 够使铁心达到设计所要求的饱和度。

附图说明

图1-1为现有技术口字形铁心励磁示意图；

图1-2为现有技术环形铁心励磁示意图；

图2-1(a)(b)(c)为本发明用于工作在磁饱和区的口字形不 等截面铁心结构且工作绕组分别缠绕在不同位置示意图；

图2-2为本发明用于工作在磁饱和区的环形不等截面铁心结构 示意图；

图2-3为本发明用于工作在磁饱和区的八边形不等截面铁心结 构示意图；

图3为本发明应用于六个口字形铁心组成的三相限流器实施例的 俯视图；