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直流电抗器的作用、结构和制作要素
编辑:无锡宏涌电器有限公司   时间:2018-04-27

直流电抗器也被称为平波电抗器,由于其内部流过的是具有交流分量的直流电流,因此通常用于变流器的直流侧。目的是为了限制叠加在直流电流上的交流分量,改善电容滤波造成的电流波形畸变,减小电流脉动值,提高变流器的功率因数,抑制变流器逆变环节产生的谐波,减少其对整流装置和电网的影响。

 

直流电抗器在整流以后的直流回路中可以起到重要的作用,因此整流电路的脉波数总是有限的,在输出的整直电压中总是有纹波的。这种纹波往往是有害的,需要由平波电抗器加以抑制。所以直流输电的换流站都装有直流电抗器,使输出的直流接近于理想直流。此外,直流供电的晶闸管电气传动中,直流电抗器也是不可少的。

 

直流电抗器采用氩弧焊焊接工艺,噪音低,漏磁小,电感稳定;线圈采用箔绕工艺,耐电磁力强,工艺整洁,外观漂亮;铁心采用优质低损耗冷轧硅钢片,使电抗器可靠性高、体积小、重量轻、价格便宜。与此同时,还有高性能,高耐温的符合绝缘材料配合无骨架工艺,电抗器耐热等级高,F级和H级可选。

 

在实际应用中,直流电抗器一般都接在变频系统的直流整流环节与逆变环节之间,用于整流电路输出侧的滤波电路,因为通有直流电流成分,铁芯磁通工作在第一象限而出现偏磁。为了增大电感量,防止磁通饱和,直流平波电抗器都采用切开铁芯,并加有空气隙,使其磁滞回线横向加长,这在道理上有点像单端反激变压器的情况。

 

重点要分析一下直流电抗器的这种结构设计,首先要考虑到的是流过直流电抗器的电流的直流成分它决定了绕组导线的截面积,也决定了绕组的发热。其次,功率损耗和温升是在直流电抗器结构设计过程中需要预先考虑的因素。

 

设计直流电抗器的方法不只一种,这些方法是互相统一的。第一步通常都是计算贮能量,如果直流电抗器的电感量为L,电流为I,则其贮存的能量为W=1/2LI2

因为决定最高磁通密度的是电抗器中的最大电流。

 

接着要选择直流电抗器的铁芯的材料,主要是根据交流成分占的比例、交流成分的频率、逆变器对其输出杂音的指标要求;材料选定后,就可以确定最大磁通密度和铁芯截面有效系数。注意,选择最大磁通密度时,一般要求留有较大的余量,这是因为保证在输出短路半个逆变周期后直流电抗器不饱和,以使保护电路动作,从而提高逆变电路的工作可靠性。

 

在此基础上,再逐一选择直流电抗器铁芯的形状,确定窗口利用系数;选择导体电流密度系数和电流密度;计算导线的截面积,选择导线;计算绕线匝数等,最终制作出符合要求的直流电抗器。