[发明专利]三相不等气隙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，尤其涉及一种三相不等气隙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为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为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为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为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，提供一种三相不等气隙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：提供一种三相不等气隙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、两个横轭铁芯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相铁芯柱的横截面积相同，其电气匝数值依次分别为N、N+0.5、N+1，根据各相铁芯柱的电气匝数值W、铁芯截面积S、额定电感量L以及工作频率f计算出各相铁芯柱总气隙Lg=0.4*π*W^2*S*10^-8/L，所以三相气隙Lg不相等。

在本发明提供的三相不等气隙的三芯柱半匝电抗器中，所述A相铁芯柱、B相铁芯柱、C相铁芯柱外涂有环氧胶。

在本发明提供的三相不等气隙的三芯柱半匝电抗器中，该两个横轭芯铁均呈长方体状。

本发明还提供了一种三相不等气隙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，B相铁芯柱的线圈应电气匝数值为N+0.5，C相铁芯柱的线圈应电气匝数值为N+1；

b、根据各相铁芯柱的电气匝数值W、铁芯截面积S、额定电感量L以及工作频率f计算出各相铁芯柱总气隙Lg=0.4*π*W^2*S*10^-8/L，三相气隙Lg不相等。

c、根据计算得到的各相铁芯柱的气隙个数以及每个气隙的厚度分别放置好各相铁芯柱的各层硅钢片以及气隙块，分别在A相铁芯柱、B相铁芯柱、C相铁芯柱套入对应的各相线圈；

d、将所述A相铁芯柱、所述B相铁芯柱以及所述C相铁芯柱依次间隔地连接于两个横轭铁芯之间，该两个横轭铁芯平行间隔设置。

在本发明提供的一种三相不等气隙的三芯柱半匝电抗器的制造方法中，在所述步骤c中，在分别将在A相铁芯柱、B相铁芯柱、C相铁芯柱套入对应的各相线圈前还包括以下步骤：

在各相铁芯柱的外侧壁上涂环氧胶。

在本发明提供的一种三相不等气隙的三芯柱半匝电抗器的制造方法中，还包括步骤e：