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大功率高频电抗器(串联电抗器)的设计

发布时间:2020-11-18

1、计算高频电抗器(串联电抗器)的无功功率Pva=UlxI=FZl=2nfLI2,按功率的一半来选择磁芯, 即1/2VAl= 几IJ=2.22fB~JScSm/lO0。其中Sc(cm2)为磁芯截面积,Sm (cm )为磁芯窗口面积,f为工作频率(Hz),B~为负载磁感应强度(T)。根据电流密度(影响铜损)、磁通密度(影响铁损)和温升要求调节Sc与Sm间的比例。B~饱和磁感应强度通常选35OmT左右,即使无气隙时磁芯也不会饱和。然后通过开气隙来降低磁感应强度,提高温度稳定性。


   2、线圈匝数的计算N=U-x10000/4.44fB~Sc,其中U~为负载电流下线圈两端的压降(v)。


   3、电感量的计算(忽略漏感) L(H)= O.4*3.14u~N2Sc/lc/10; U磁芯交流磁导率,1c磁芯平均磁路长度(cm)。 随铁芯材料、结构型式、磁感应强度B~及频率f而变化。铁氧体电阻率较高,其磁导率在允许工作频率范围内不随频率变化。通过测试不同磁性材料和型式的铁芯在不同磁场强度和不同频率下的电感量L,来计算磁芯的交流磁导率p~ Lxlcx 10 /0.4nN2Sc.


   4、铁芯中有气隙时的电感计算L=0.4nN Sc/10 /(1g+lc/ )1g为铁芯磁路气隙长度(cm)。可写成L=0.4n~eN Sc/10 /lce为铁芯的有效磁导率 = (1+p.~lg/lc)相对气隙长度l~lc<0.5% 时,上式有足够的计算精度。当lg/lc>1% 时, 由于边缘扩散现象,气隙导磁面积Sg=(a+lg/2)(b+lg/2)气隙有效长度为lg =lgxSc/Sg。当llc>3% 时,属大气隙电感,气隙磁阻决定铁芯磁路的整个磁阻,电感量主要取决于气隙长度。忽略漏感的电感L=0.4nN2Sc/IO /lg’,则有效气隙长度lgI_0.4xNzSc/108,通常lg/lc>1% 时,就认为该高频电抗器(串联电抗器)具有线性伏安特性,即电感量基本不变(实际上电流增加时电感量是有所增加的,只是气隙越大电感量变化越小)。大多高频电抗器(串联电抗器)均工作在此状态。气隙太大,损耗也大。核算开气隙后的工作磁感应强度Brag=0.4xlN/Lg,也可变形为Bmg=IxLxSgx10000 /Sc /N, 在Lg/Lc较大时,计算较准确。由此可见在气隙一定时Bmg。cNxI(正比),而在I和L一定时Bmg一1/Sc2N (反比)。


   综上所述,设计大功率高频电抗器(串联电抗器)时,可通过降低电流密度和增大线径来降低铜损;可通过开气隙可降低磁感应强度B~。磁芯尽可能选截面积sc大和平均磁路Lc短的磁芯,这样在保证电感量L的情况下圈数N可以减少,相对气隙长度Lg/Lc较大,即降低了线损又降低了磁芯损耗,提高了高频电抗器(串联电抗器)的线性度和温度。


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。



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大功率高频电抗器(串联电抗器)的设计

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