[发明专利]一种采用多股绞线绕制动态模拟元件的方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统动态模拟系统领域，涉及一种采用多股绞线绕制动态模拟元件的方法。

背景技术

众所周知，用小容量电机、电器模拟大容量相应原型时，经常碰到设法减少损耗的问题。线圈绕组是变压器模型和电抗器模型的主要部件，因其产生了涡流损耗和不平衡电流损耗，占模型损耗较大比重。为了降低模型损耗，需要优化线圈绕组的绕制方法，由原来广泛使用的单股导线绕制绕组改为多股绞线绕制绕组。在研制线路模型元件时，要求其时间常数频率特性能满足原型要求，为了保证这一点，需要采用多股漆包绝缘绞线绕制线路模型元件。

变压器模型元件、并联电抗器模型元件、线路模型元件是构成电力系统动态模拟系统的基本模拟元件。在研制变压器模型和并联电抗器模型这类模拟大容量原型的小容量电机模型的过程中，经常碰到设法减少损耗的问题。也就是说，要求在保证变压器模型元件、并联电抗器模型元件能准确模拟大容量原型变压器、原型电抗器参数及特性(如短路电抗值、并联电抗值)的同时，需要尽量降低损耗。线圈绕组是这两种模型的主要部件，因其产生的损耗占模型损耗的大部分。变压器、电抗器运行时，线圈绕组内通过电流，绕组导线在漏磁场中会产生涡流损耗，并联导线中因漏磁场会引起不平衡电流损耗。大量计算分析表明，涡流损耗系数与绕组导线总面积和单根裸导线轴向尺寸即导线宽度乘积的平方成正比，所以采用单股导线绕制线圈时，因导线宽度不能取得很小(否则不好绕制)会使涡流损耗系数很大(即涡流损耗很大)。而采用多股圆导线拧成的多股漆包绝缘绞线来绕制线圈绕组时，在导线总截面积不变的情况下，因单根导线轴向大大减小，相应地涡流损耗系数会大大减小。此外，改为多股圆导线拧成的多股漆包绝缘绞线可实现导线的完全换位，避免了并联导线在漏磁场中引起的不平衡电流损耗。因此，采用多股绞线绕制变压器模型、电抗器模型的绕组部件能大大减小模型损耗，满足模拟要求。因为原型线路时间常数会随系统频率的变化而变化，所以在研制线路模型元件时，要求其时间常数频率特性满足模拟要求。

发明内容

因此本发明提出了一种采用多股绞线绕制动态模拟元件的方法，其特征在于：(1)采用多股漆包绝缘绞线作为变压器模型和电抗器模型的绕组导线，绕制线圈，从而达到减少涡流损耗和减少不平衡电流损耗的目的；(2)采用多股漆包绝缘绞线作为电力系统动态模拟系统的线路模型元件的绕组导线，绕制线圈，从而达到保证其时间常数频率特性变化趋势与原型一致。

其中，所述多股漆包绝缘绞线采用多股圆形漆包导线拧成，使用其来绕制线圈，在导线总截面积不变的情况下，因单根导线轴向大大减小，相应地涡流损耗系数会大大减小。

其中，在绕制所述线圈时每个线圈分成2个线饼绕制，相对较大的元件每个线饼24层，每层12匝，相对较小的元件每个线饼22层，每层11匝，所述2个线饼的绕法相同，绕完后两线饼相向合并为一个线饼。

其中，在绕制所述线圈时，元件在木胎上进行绕制，并且先在木胎上套以用绝缘板制作的园筒以做为线圈的内衬。

其中，在绕制所述线圈时，为防止线圈变形、坍塌和参数的差异，绕制时用力均匀适当，并用薄膜带固定，最后进行浸漆处理。

本发明的有益效果是：经过元件试制和分析计算，比较多股漆包绝缘绞线和单股圆导线绕制的线路模型的时间常数频率特性，发现单股导线绕制的线路模型频率特性变化趋势太快，不能满足模拟要求，而由多股漆包绝缘绞线绕制的线路模型的频率特性与实际线路的频率特性变化趋势几乎完全一致。此外，采用多股绞线绕制的线路模型还大大减小了线路的集肤效应。因此，采用多股漆包绝缘绞线绕制线路模型元件，能满足模拟要求。

附图说明

图1是本发明的相对较大元件的线圈的绕制与抽头位置的示意图。

图2是本发明的相对较小元件的线圈的绕制与抽头位置的示意图。

具体实施方式

以线路元件设计为例加以说明

线圈总匝数：W∑＝24×24＝576匝，即共绕24层，每层24匝。

导线选择：

①选用19×Φ1.00漆包绞线，绞线直径dj＝5.35mm，其中考虑了绝缘层和薄膜层的厚度。

②导线截面积：S＝14.915mm2；

线圈尺寸：

①线圈平均直径Dp＝37.65cm；

②线饼高度：

h＝k_ωh*w_h*d_j＝1.08×24×5.35/10＝13.8672cm；

式中：

w_h——线圈每层匝数；