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剖析新型磁屏蔽电抗器PK普通电抗器的优越性

发布时间:2021-5-14

 一、引 言

  我国电力系统曾经广泛应用普通电抗器,因为其结构简单,运行维护方便。尽管普通电抗器有许多优点如机械强度高,绝缘程度高,以及良好的感抗值线性度等等,但是也存在明显的缺点,特别是在电抗器周围存在严重的磁通泄露,损耗加大,噪音明显,低功率影响电能质量,漏磁严重会对周围电子仪器产生影响,电磁污染严重。


  进入二十一世纪,电气产品的发展趋势倾向于节能、安全、环保,为了解决普通电抗器使用中的问题,人们成功地设计出了新型磁屏蔽电抗器,在普通电抗器的基础上进行改进和创新,既解决了漏磁等问题,又保留着普通电抗器的特点,具有了安全环保、节能、可靠性强的特点。


  二、新型磁屏蔽电抗器的原理

  空气和导线的导磁率相似,普通电抗器的通路径主要暴露在空气中,在空气中的磁通会发散到电抗器以外,出现漏磁现象。电抗器随着体积的增加,由于磁通增大而使得漏磁现象加重。漏磁现象产生的感应涡流,会影响附近的金属导体和闭合回路,使其发热而损坏,所以我们安装普通空心电抗器时,会有安全距离来保证漏磁现象不会对周围设备造成损害。事实上,即便在安全距离之外,电抗器的漏磁现象也会影响到一些电子仪器的使用。而磁屏蔽电抗器多出了铁心,铁心的导磁率比空气要大的多,很大程度上控制了磁通经过的路径,尽可能避免了磁通发散到外围。加装铁心可以使磁通的绝大部分路径在铁心内,有效地减少了漏磁。


  三、新型磁屏蔽电抗器的优越性

  1、与普通电抗器相比,新型磁屏蔽电抗器的结构优越性

  普通的电抗器没有屏蔽筒,磁通经过的路径大部分是空气,相比之下新型磁屏蔽电抗器中内外铁心构成闭合回路,铁心成为了磁通的主要路径。新型磁屏蔽电抗器在主要结构上没有太多变化,多根导线多层并联组成了电抗器的圆筒式结构。圆筒式的屏蔽筒放置在电抗器线圈的内侧和外侧,屏蔽筒由许多铁心片堆叠而成,(图1)可以采取整体浇注的方法整体固化屏蔽筒与线包,避免铁心受潮和震动,降低电抗器的噪音,有助于电抗器的安装和使用。



  图1新型磁屏蔽电抗器结构


    2、与普通电抗器相比,新型磁屏蔽电抗器的防漏磁优越性

  空气的导磁率比较低,铁的导磁率比较大,相同的大小电感,新型磁屏蔽电抗器中线圈匝数远比普通普通电抗器少,电抗器的磁通发散严重,在导线上的涡流损耗很大,对周围的电器设备影响大;而磁屏蔽电抗器就能够缩小体积,同时减小了电阻,磁力线被控制在内外铁心里,新型磁屏蔽电抗器中内外铁心构成闭合回路,磁通经过的大部分是铁心,降低了电抗器导线的涡流损耗,也避免了漏磁,保证了电磁安全,使得外围空气中的漏磁大大减少,也减小了安装时的安全距离。


  我们来对比两种电抗器的磁通路径,普通电抗器内的磁通经过:空气和导线(电抗器内部)—空气(线圈上端)—空气(电抗器外部)—空气(线圈下端)—空气和导线(电抗器内部)。


  磁屏蔽电抗器内磁通经过:铁心(线圈内)—空气(线圈上端)—铁心(线圈外)—空气(线圈下端)—铁心(线圈内),在通过铁心时会有少量磁通经过铁心附近的空气。对比两种电抗器的磁通路径,因为铁心的存在,新型磁屏蔽电抗器具有更好的导磁效果,比普通电抗器更具优越性。新型磁屏蔽电抗器减小了体积,减少了线圈匝数,也就减小了导线电阻,进一步减少了损耗,防漏磁优越性明显,在电抗器实际使用中十分有效,也更安全。


  3、与普通电抗器相比,新型磁屏蔽电抗器的低损耗优越性

  普通电抗器的损耗严重,一方面是导线涡流,导线涡流在损耗中比例很大,另一方面是电阻损耗。从普通电抗器的磁通路径可以看出,磁通穿过导线,产生涡流损耗。我们在选普通电抗器取导线直径时,为了降低损耗选取直径较小的导线。而新型磁屏蔽电抗器由于多出了铁心,使得其线圈匝数不到原来的一半,减小了电阻,降低电阻损耗。导线涡流损耗方面,铁心的加入改变了磁通路径,磁通几乎不穿过导线的,导线涡流被很大程度上削弱,损耗控制在很小的范围内。加入铁心之后,其铁心由于磁通经过而产生损耗,不过电抗器降低的导线涡流损耗和电阻损耗,远大于铁心损耗,并不影响降耗的整体效果。新型磁屏蔽电抗器在实际应用中低损耗优越性也得到验证,为电力系统节约大量能量。


  4、与普通电抗器相比,新型磁屏蔽电抗器的抗短路优越性

     考虑一根导线上的电动力F:

  F=BIL

  其中:B——磁密,

  L——导线长度,

  I——电流;

  由于多根导线多层并联组成了电抗器的圆筒式结构,使得新型磁屏蔽电抗器的磁场分布十分复杂,我们分析线圈的受力情况,考察线圈上每根导线的电动力,它们的矢量和就是线圈所受合力。铁心会把大部分磁通路径控制在其内部,导线上的磁通减少,同时降低了导线磁密B。另外较少的线圈匝数使得导线可以更短,由磁密B和导线长度L以及电流I与电动力F的关系,可知此时导线的电动力比普通情况下减弱,整个线圈所受的力也变小,显然能更好的抵抗短路电流产生的电动力的冲击。在实际面对短路电动力冲击时,新型磁屏蔽电抗器表现出了良好的抗冲击能力。


  5、与普通电抗器相比,新型磁屏蔽电抗器的低噪声优越性

  在交变磁场的作用下,铁心会发生磁场伸缩,在励磁频率的变换下,铁心会发生振动,产生噪音。为了降低噪声水平,采取铁心和线包整体固化的方法,用环氧树脂整体浇注,铁心外包裹了牢固的保护层,同时被固定住,减弱了铁心的振动,同时也降低了电抗器整体噪声。在应用中,噪声是影响使用环境十分重要的因素,电抗器的低噪声优越性使其应用更加方便和广泛。


  6、与普通电抗器相比,新型磁屏蔽电抗器的安装使用优越性

  同等情况下,其线圈匝数远少于普通电抗器,线圈匝数减少使得我们可以减小电抗器的体积,对空间大小要求降低,安装使用更方便。


  四、新型磁屏蔽电抗器优越性的总结

普通电抗器的磁通在其外发散,出现漏磁的现象,在电抗器周围传播,严重影响了周围电子仪器正常工作,甚至危害人们的生活。新型磁屏蔽电抗器,降低了漏磁现象的危害,保证了磁通无法泄露到自身外部,周围环境中的电子仪器得以正常工作,确保了人们的安全,并且节约了能量,提高了能量利用效率,保护了环境。与普通电抗器相比,新型磁屏蔽电抗器在每一个方面都更有优越性,更加适合实际使用。


上海豫程电气有限公司(http://www.yucheng-sh.com)是一家集电抗器, 高压电抗器,高压空心电抗器, 输入输出电抗器,输入输出滤波器产品研发、制造、销售、服务为一体的高科技企业。我公司专业生产各种型号的高低压电抗器及变频器周边配套产品。 高压电抗器种类:干式空心串联电抗器、干式空心限流电抗器、干式空心滤波电抗器、干式铁心串联电抗器、干式铁心起动电抗器

剖析新型磁屏蔽电抗器PK普通电抗器的优越性

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