三相不等截面的三芯柱半匝电抗器及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及铁芯电抗器领域，尤其涉及的是一种三相不等截面的三芯柱半匝电抗器及其制造方法。
【背景技术】
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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相差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相差9.8%;
当B线圈取10.5T匝时，AC线圈则为1、11匝，其理论的三相电感不平衡率相差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相差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。
[0005]因此，现有技术存在缺陷，亟需改进。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题在于针对现有技术的缺陷，提供一种三相不等截面的三芯柱半匝电抗器及其制造方法。
[0007]本发明解决技术问题采用的技术手段是:提供一种三相不等截面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相铁芯柱的线圈电气匝数值分别依次为N、N+0.5、N+1，其原始横截面积依次分别为S1、S2、S3，所述A相铁芯柱、B相铁芯柱、C相铁芯柱的磁通密度相同；所述B相铁芯柱和C相铁芯柱的外侧壁上贴设有对应厚度的绝缘板，使得贴设绝缘板之后的B相铁芯柱和C相铁芯柱的横截面积等于所述A相铁芯柱的原始横截面积。
[0008]在本发明提供的一种三相不等截面的三芯柱半匝电抗器中，所述B相铁芯柱、C相铁芯柱外涂有用于粘结所述绝缘板的环氧胶。
[0009]在本发明提供的一种三相不等截面的三芯柱半匝电抗器中，该两个横轭铁均呈长方体状。
[0010]本发明还提供了一种三相不等截面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，根据A相铁芯柱原始横截面积S1、电气匝数N、端电压U计算出所述A相铁芯柱的磁通密度Ba，Ba=U* 10000/(4.44*f*N*SI)；
b、预设B相铁芯柱的线圈电气匝数值为N+0.5，根据其电气匝数值设定B相铁芯柱原始截面积S2，使其与所述A相铁芯柱具有相同的磁通密度，则B相铁芯柱的原始截面积S2=U*10000/(4.44*f*(N+0.5)*Ba);
C、预设C相铁芯柱的线圈应电气匝数值为N+1，根据其电气匝数值的设定其原始横截面积S3，使其与所述A相铁芯柱具有相同的磁通密度，则C相铁芯柱的原始截面积S3=U*10000/(4.44*f*(N+l)*Ba);
d、根据计算的各相铁芯柱的横截面积选取相应的铁芯柱，放置好各层硅钢片以及气隙块；
e、在所述B相铁芯柱以及C相铁芯柱的外侧壁上贴设绝缘板，使得贴设所述绝缘板后的B相铁芯柱以及C相铁芯柱的横截面积等于所述A相铁芯柱的原始横截面积；
f、分别给各相铁芯柱套入对应的线圈并将所述A相铁芯柱、B相铁芯柱以及C相铁芯柱分别依次平行且间隔地连接至两个横轭，该两个横轭铁芯平行间隔设置。
[0011]g:对所述步骤f中得到成品进行真空浸漆及烘烤。
[0012]实施本发明中的具有以下有益效果:
本发明通过对ABC三相铁芯柱有效截面积的调整来修正半匝电抗器其三个线圈的电气圈数不相等的缺陷，保证了三个铁芯柱的磁通密度一样从而确保了三相铁芯损耗相同以及三相电感量的平衡度。并且可以满足三相电抗器的电感量三相不平衡率< 4%的要求。
【附图说明】
[0013]图1是本发明一优选实施例中的三相不等截面的三芯柱半匝电抗器的结构示意图。
[0014]图2是图1的剖视图。
[0015]图3是本发明一优选实施例中的三相不等截面的三芯柱半匝电抗器的制造方法的流程框图。
[0016]本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
【具体实施方式】
[0017]上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
[0018]需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
[0019]同时参照图1以及图2，本发明提供一种三相不等截面的三芯柱半匝电抗器，包括A相铁芯柱101、B相铁芯柱102、C相铁芯柱103、两个横轭300以及分别套至于所述A相铁芯柱1013相铁芯柱102、(:相铁芯柱103上的线圈(图未示)，所述4相铁芯柱101、8相铁芯柱102、〇相铁芯柱103依次间隔地连接于所述两个横轭铁300之间，该两个横轭300平行间隔设置;所