[實(shí)用新型]一種緊湊型集成式船舶及海洋工程用線性電抗器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420285058.0
• 申請(qǐng)日: 2014-05-30
• 公開（公告）號(hào): CN203850085U
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱軍;羅隆福;李勇;梁崇淦;廖聞迪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國船舶重工集團(tuán)公司第七一二研究所;湖南大學(xué)
• 主分類號(hào): H01F17/04
• 分類號(hào): H01F17/04;H01F27/30
• 代理公司: 長沙正奇專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 43113
• 代理人: 馬強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

?本實(shí)用新型涉及一種電抗器,特別是一種緊湊型集成式船舶及海洋工程用線性電抗器。?

背景技術(shù)

?船舶及海洋工程電力系統(tǒng)廣泛采用電力電子裝置，其中的變流裝置是船舶及海洋工程電力系統(tǒng)諧波的主要來源，為保證供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量，必須對(duì)諧波進(jìn)行治理，而治理諧波時(shí)，必然需要電抗器。由于船舶及海洋工程空間受到限制，如果使用空心電抗器，則不僅占據(jù)空間大，而且電磁發(fā)散容易影響船舶設(shè)備運(yùn)行，因而船舶及海洋工程用濾波電抗器通常采用鐵芯電抗器。它的最大優(yōu)點(diǎn)是體積小，但主要缺點(diǎn)是：非線性、交流電阻大而影響濾波效果，且振動(dòng)噪音大。為了克服空心電抗器和鐵芯電抗器在船舶及海洋工程上應(yīng)用的不足，有必要研制一種新型的電抗器，這種電抗器需具備集成性、緊湊性、獨(dú)立性和線性度較好等特點(diǎn)。

根據(jù)電磁場理論，磁場由電流產(chǎn)生，導(dǎo)體中通以電流，則在其周圍的空間產(chǎn)生相應(yīng)的磁場。實(shí)際中常把載流導(dǎo)體繞制成線圈（繞組）的形式，載流線圈之間由各自的磁場相互聯(lián)系的物理現(xiàn)象稱為磁耦合。受變壓器繞組漏電感的啟發(fā)，一種集成化的方法就是將電抗器繞組集成于變壓器內(nèi)，然而這種新型電抗器的最大難點(diǎn)在于其解耦方式的實(shí)現(xiàn)。?

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種緊湊型集成式船舶及海洋工程用線性電抗器，有效克服空心電抗器和鐵芯電抗器的缺點(diǎn)。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：一種緊湊型集成式船舶及海洋工程用線性電抗器，包括多個(gè)電抗器繞組，所述多個(gè)電抗器繞組均繞制在同一個(gè)變壓器鐵芯的不同位置上，每個(gè)電抗器繞組包括兩段匝數(shù)相等、繞向相反的串聯(lián)繞組段。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型所具有的有益效果為：本實(shí)用新型的集成式電抗器具有集成性、緊湊性、獨(dú)立性和線性度較好的特點(diǎn)，可以有效克服空心電抗器和鐵芯電抗器的缺點(diǎn)，能夠應(yīng)用于船舶及海洋工程等對(duì)空間大小要求有限制的場合。本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)電抗器與變壓器的集成化設(shè)計(jì)，形成獨(dú)立的線性電抗器，由于其集成性和緊湊性，因而能有效地減小裝備體積、提高制造材料利用率、降低制造成本。

附圖說明

圖1為集成在變壓器中的集成式電抗器原理圖；

圖2為集成式電抗繞組磁通在變壓器鐵芯中流通示意圖；

圖3為應(yīng)用于船舶及海洋工程的集成電抗繞組漏電感計(jì)算示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，由于集成電抗器繞組2制造成匝數(shù)相等、繞向相反的兩段繞組3和4相互串聯(lián)的形式，正常工作時(shí)，供電繞組1在空間產(chǎn)生磁場，并通過鐵芯與電抗器繞組2形成磁交鏈，那么后者中串聯(lián)的每段線圈均會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢；但整體上繞組2中的感應(yīng)電勢是各段線圈感應(yīng)電勢之和，由于兩段繞組3和4是匝數(shù)相等、繞向相反的，則它們的感應(yīng)電勢是等值反向的，故整體上繞組2的總感應(yīng)電勢為零。即便繞組2外接負(fù)荷形成閉環(huán)，也不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而不會(huì)產(chǎn)生功率耦合。反之，由于兩端繞組3和4是繞向相反的排列，在繞組1中產(chǎn)生兩個(gè)相反的感應(yīng)電勢，且其代數(shù)和為零，因而繞組2同樣對(duì)繞組1不會(huì)產(chǎn)生功率耦合影響。根據(jù)變壓器理論，各繞組正常工作時(shí)，單個(gè)繞組的自感磁通鏈包括鐵芯中流通的主磁通鏈和與空氣交鏈的漏磁通鏈。如圖2所示，繞組1與繞組3和4分別存在磁交鏈，即主磁通鏈，然而由于繞組3和4是匝數(shù)相等、繞向相反且相互串聯(lián)的，那么它們產(chǎn)生的磁動(dòng)勢是等值反向的，因而由磁動(dòng)勢產(chǎn)生的磁通是可以相互抵消的。從整體上看，繞組2內(nèi)部由其本身產(chǎn)生的主磁通基本為零，僅有漏磁通存在，從而形成了漏電感。因?yàn)槁┐艌鲈诳諝庵胁灰罪柡停硗饧呻娍蛊骼@組之間通過相互距離來保證各自漏磁場的獨(dú)立，從而使得其線性度較好。對(duì)于電抗器繞組2和5，由與上述類似的分析可知，從整體上看，它們之間、它們各自與變壓器繞組之間都能實(shí)現(xiàn)解耦，并且分別形成了獨(dú)立的集成式電抗器。

在圖3中，已知真空磁導(dǎo)率為???????????????????????????????????????????????，假設(shè)繞組3和4的匝數(shù)均為N，則該集成式電抗器的電感值可由下式給出：

式中，

；；；。

其中，a為繞組3和4的間距，取值范圍15~30mm；b為每段繞組軸向長度，取值范圍50~100mm；c為繞組輻向長度，取值范圍15~30mm；d為繞組到鐵芯的輻向距離，取值范圍10~70mm；e為繞組的纏繞平均半徑，取值范圍10~80mm。?