铁芯电抗器设计程序
一种干式铁芯电抗器线圈设计
一种干式铁芯电抗器线圈设计发表时间：2019-09-05T10:55:03.207Z 来源：《中国电业》2019年第09期作者：袁永团[导读] 本文介绍高电压大电流电抗器线圈设计采用矩形分段箔绕法结构，解决以上问题。
夸普电气（上海）有限公司，上海 201404摘要：随着供电需求量增加，10kV电网系统中电流也会增加，国家对电能质量提出更高要求。
干式铁芯电抗器在改善电能质量中占据重要地位，在10kV电网中电抗器一般采用多根电磁线并绕圆筒层式结构的线圈，但很难解决大电流引起的温升高问题以及高电压引出线绝缘问题。
本文介绍高电压大电流电抗器线圈设计采用矩形分段箔绕法结构，解决以上问题。
关键词：干式铁芯电抗器、高电压大电流、矩形线圈、分段箔绕式结构1. 概述干式铁芯电抗器在10kV电网系统中，用于限制短路电流，能够有效的抑制和吸收高次谐波，改善系统的电压波形，提高电网功率因数,有效的改善电能质量发挥重量作用。
市场对满足高电压大电流干式铁芯电抗器需求量逐渐增大，要求也越来越高。
高电压大电流电抗器线圈一般采用圆筒层式结构，生产制造时会存在以下缺点：1.1．大电流线圈采用多股电磁线并绕，导线截面大应力较大，线圈很难绕制成型，机械强度差，线圈内外径尺寸偏大，很难控制为图纸要求尺寸，浪费材料并增加线圈损耗；线圈每层都需要导线换位，增加绕制工时，换位处增加线圈损耗，若换位处绝缘处理不当会存在短路隐患；多根电磁线引出线与外部铜（铝）排焊接较为困难，会存在虚焊隐患等。
1.2. 电抗器线圈采用圆筒线圈结构（如图1），铁芯柱是由气隙间隔的多个铁饼垒成多级圆形结构，要求每个铁饼必须同心对称。
多级圆形铁饼制作工艺较为复杂，需要不同片宽铁芯片一级一级堆积而成，生产中很难保证每级不同片宽铁芯片同心对称，很难保证所有铁饼垒成铁芯柱同心对称。
如果不能保证同心对称，电抗器漏磁通增加，电抗器损耗增加。
1.3高电压线圈采用层式线圈结构，绕制原理图如图2所示，线圈起头A在第一层由内向外穿层引出，在10kV高压电网系统中，起头A 与各层均存在电压差的关系，如果起头A与各层端部距离较近，存在穿层放电隐患；如果起头A与端绝缘距离较近，而与铁芯下轭绝缘绝缘距离不够，那么产品出厂做工频耐压试验时候，可能会起头A对铁芯放电隐患；因此为了保证起头A安全从内部引出，必须增加起头A与端部绝缘距离，并且加强起头A引线绝缘厚度，从而增加电抗器工艺难度和制造成本。
铁心电抗器设计
主要参数一、 技术要求1、额定容量SN=360KV A2、线两端电压Ul=10KV3、额定电压UN=381V4、相数m=35、额定电流IN=315A6、损耗PO+PK ≦4000W7、线圈温升TK<90K 二、铁心参数选择铁心直径30.570.189,19010D K m D m -====⨯选择 采用DQ133-30硅钢片，查表（5-1）得： 铁心叠压系数：0.95dp K =心柱有效截面面积：42238.510z A m -=⨯ 轭有效截面面积：42258.410e A m -=⨯ 角重：62.0G kg =铁心最大片宽：0.185M B m = 铁心总叠厚：0.16M m ∆= 鉄轭片高：0.17em b m = 三、设计时电压、电流的选择每段电抗值：1/381/315 1.210k N N X U I ===Ω, 设计线圈时的电压和电流分别是381,315N N U V I A == 四、线圈匝数初选'0.89,0.84,m B T K ==67.8W ===匝，取整得，W=68匝五、主电抗计算1、初选单个气隙长度37.510,m δ-=⨯初选铁心饼高度38010B H m -=⨯2、 气隙磁通衍射宽度337.5100.00750.08ln()ln() 5.65100.0075B H m δδεπδπ--+⨯+===⨯ 3、 气隙磁通衍射面积：6322(2)2 5.65(2 5.65185160)10 4.0310M M A b m δεε--=++∆=⨯⨯⨯++⨯=⨯ 4、气隙等效导磁面积：20.0238520.954.03/10000.0291ZdpA K A A mm δδ=+=+=5、主电抗，取n=7，22227378850680.02921077.51010 1.016fW A m n X δππδ-⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯===Ω 6、主电抗压降315 1.016320.2m N N U I X V ==⨯= 7、磁密：10.89B T ===六、线圈设计1、线圈高度估计值：(1)(71)0.0870.00750.110.422l B A H n H n H m δ=-+-=-⨯+⨯-=2、初选导线：3323.5510,8.510,29.63l a mm b mm S mm --=⨯=⨯=，带绝缘导线：33114.0510,9.0010a mm b mm --=⨯=⨯ 3、并绕根数：初取电密'621.510/J A mm =⨯4、线圈高度：取每层匝数Wh=7.5匝5、分成四层：3+3+3层，线圈幅向高度：，，七、绝缘设计查表4-16，线圈至上铁轭距离：Hs1=0.0075m，线圈至下铁轭距离：Hs2=0.0075m，相间距离：Cx=45mm八、绝缘半径计算九、线圈漏抗压降十、各分接总电抗及其压降十一、线圈导线总长十二、线圈损耗十三、线圈导线重量十四、铁心窗高十五、铁心损耗十六、铁心温升计算十七，成本计算十八，附图。
铁心电抗器设计
电磁装置设计原理课程设计（二）铁心电抗器设计班级：主要参数心柱直径D(mm) 中心距Mo （mm ） 铁心饼高度H C (mm)气隙数N气隙长度δ(mm)总匝数W 190 495 80 7 7.5 68 层数N H每层匝数W H线圈高度HHH(mm) 线圈外径D H (mm) 导线规格A B(mm) 铁心磁密B m (T) 3 7.5 543 450 3.55×8.0O0.89电流密度J(A/mm 2) 主电抗X m (Ω) 漏电抗X T (Ω) 负载损耗W K (W) 铁耗P Fe (W) 温升T X (K)1.521.0160.1952845 505 86.46一、 技术要求：1、 额定容量KVA S N 360=2、 线两端电压KV U l 10=3、 额定电压V U N 381=4、 相数3=m5、 额定电流A I N 315=6、 损耗W P P k 40000≤+7、 线圈温升K T K 09<二、 铁芯参数选择铁芯直径m m S K D D 189.03/36057.0/44=⨯==，选择m D 310190-⨯= 采用30133-DQ 硅钢片，查表（5-1）得： 铁芯叠压系数：95.0=dp K 心柱有效截面面积：24105.238m A z -⨯=轭有效截面面积：24104.258m A e -⨯=角重：kg G 0.62=∆铁芯最大片宽：m B M 185.0= 铁芯总叠厚：m M 16.0=∆ 铁轭片高：m b em 17.0=三、 设计线圈时电压、电流的选择每段电抗值Ω===210.1315/381/1N N k I U X ， 设计线圈时的电压和电流分别是V U N 381=，A I N 315=四、 线圈匝数初选48.0,89.0'==m k T B ，匝7.86105.23889.050238148.0'24=⨯⨯⨯⨯⨯==-ππZ m A fB V k W ，取整得：匝86=W 五、 主电抗计算1、 初选单个气隙长度m 3105.7-⨯=δ，初选铁芯饼高度m H B 31008-⨯=2、 气隙磁通衍射宽度：m H B 331065.55700.008.05700.0ln 105.7)ln(--⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯=+=πδδπδε3、 气隙磁通衍射面积：23621003.410)16018565.52(65.52)2(2mm b A M M --⨯=⨯++⨯⨯=∆++=εεδ4、 气隙等效导磁面积： 221029.01000/30.495.002385.0mm A K A A dp Z =+=+=δδ 5、 主电抗，取n=7,Ω=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=-160.110105.770292.0865081087322722πδπδn A fW X m 6、 主电抗压降V X I U m N m 2.203160.1315=⨯== 7、 磁密T VfWA U B Zm 0.8902385.0865022.20321=⨯⨯⨯==ππ六、 线圈设计1、 线圈高度估计值：m H n H n H A B l 224.011.05700.0708.0)17()1(=-⨯+⨯-=-+-=δ2、初选导线：23363.29,108.51055.3mm S mm b mm a L =⨯=⨯=--，带绝缘导线 1a =4.05⨯10-3mm 1b =9.00⨯10-3mm3、并绕根数：初取电密 'J =1.5⨯106A/m 208.7105.11063.291315'.'661=⨯⨯⨯⨯==-J S pp I M L ，取整得：M=7则电流密度准确值为：2661/1052.11063.2971315mm A M S pp I J L ⨯=⨯⨯⨯=⋅=4、 线圈高度：取每层匝数匝5.7=h Wmm b M W HHH h 543.50.97)15.7(015.1)1(015.111=⨯⨯+⨯=+=线圈电抗高度：mm b M W H h x 479.60.975.7015.1015.111=⨯⨯⨯== 5、 分成四层：3+3+3层，线圈幅向高度：mmN a MN B H H H 331111100.5110)36.0)13(50.431(05.1)36.0)1((05.1--⨯=⨯⨯-+⨯⨯⨯=⨯-+⨯=mm B H 32105.01-⨯= mm B H 33105.01-⨯=七、 绝缘设计查表4-16，线圈至上铁轭距离：m H S 075.01=线圈至下铁轭距离：m H S 075.02= 相间距离：mm C x 45=八、 绝缘半径计算线圈n 与线圈n+1之间有气道mm SS 161=，线圈n 外置mm 2绝缘层，线圈n+1内置mm 2绝缘层，线圈各半径计算如下：1、 铁芯半径：m D R 095.02/190.020===铁芯外径到线圈1内径间绝缘距离为mm 45，含线圈1内置mm 2的绝缘层 2、 线圈1内半径：m C R R 14.0045.0095.0001=+=+= 3、 线圈1外半径：m B R R H 515.0501.014.0112=+=+= 4、 线圈2内半径：m SS R R 717.002.0515.020123=+=++=δ 5、 线圈2外半径：m B R R H 921.0501.0717.0234=+=+=6、 线圈3内半径：m SS R R 122.002.0921.020145=+=++=δ7、 线圈3外半径：m B R R H 522.00135.0122.0356=+=+=8、 线圈直径：m R D 54.0522.02261=⨯==9、 铁芯柱中心距：m C D M x 594.0045.054.010=+=+=九、 线圈漏抗压降线圈平均半径：m R R R P 18.02/)522.014.0(2/)(61=+=+=线圈幅向厚度：m R R B H 508.014.0522.016=-=-= 线圈漏磁等效面积：22210685.095.002385.014.018.0508.03232m K A R R B A dp Z P H Q =-⨯+⨯⨯=-+=ππππ 洛氏系数：58.0543.0)095.0522.0(21)(2106=--=⋅--=ππρx L H R R线圈漏电抗：Ω=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=961.010543.08506.058.086508108722722πρπσx a L H A fW X 漏电抗压降：V X I U N q 61.6961.0315=⨯==σ十、 各分接总电抗及其压降总电抗：Ω=+=+=212.1961.0160.1σX X X m k总电抗压降：V X X I U U U m N q m k 81.73212.1315)(=⨯=+=+=σ 各分接总电抗误差：符合要求%,5.2%0.1621.1212.11.2111<=-=-=k kk e X X X K十一、 线圈导线总长线圈平均匝长：m R l p p 1304.118.022=⨯==ππ总长：,6.878.1861304.1'm l Wl l p =+⨯=+=其中m l 8.1'=十二、 线圈损耗电阻：Ω=⨯⨯⨯⨯⨯=⋅=--79600.01063.29716.8710021.066L MS pp l r ρ电阻损耗：W r mI P r 371279600.0315322=⨯⨯==线圈损耗：W P k P r FS k 284526232.1=⨯==十三、 线圈导线重量裸导线重量：kg S M pp ml G L c 435109.863.29716.87331=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅⋅=-ρ， 绝缘导线重量：m k alc 3105.0,17-⨯=∆=87.11063.2910)2/5.057.15.855.3(2/5.017/)257.1(266=⨯⨯⨯++⨯⨯=∆⨯++∆⋅=--L alc c S a b k k kg G k G c c cu 443435%)78.11(%)1(=⨯+=⨯+=十四、 铁芯窗高线圈至上铁轭距离：m H S 075.01=线圈至下铁轭距离：m H S 075.02= 铁芯窗高：m H H H H S S L 693.0543.0075.0075.0210=++=++=十五、 铁芯损耗铁心柱重量：kg A n H K G Fe Z P Z 54.431065.702385.0)0065.07693.0(3)(30=⨯⨯⨯⨯-=-=ρδ铁轭重量：kg A M K G Fe e Pe 4.9131065.7104.258594.0444340=⨯⨯⨯⨯⨯=-=-ρ铁芯重：kg G G G G e Z 745.86291.4354.43=++=++=∆ 查表4-9，得kg W p kg W p e z /47733.0,/34773.0== 铁芯损耗：WG G p G G p K P A e e A Z z Fe 505))2/6291.43(47733.0)2/6254.43(34773.0(8.1))2/()2/((0=+⨯++⨯⨯=+++=总损耗：W P P P Fe k 350350528451=+=+=十六、 线圈温升计算mm K A D dp Z x 0.17995.05.2383.113.11=== mmn SS n D R ss ss x 08.19)12/()1622/)2/179140(()1/()2/)2/((1=+⨯+-=+⋅+-=δ7237.03.55408.1956.056.046.146.1===HHH K δα25432112.83554.0)9.0)122.0921.0717.0515.0(14.0(6)9.0)(22(3mH R R R R R S X=⨯⨯++++⨯=⨯⨯++++=πππ262305.23554.0522.02323m H R S X =⨯⨯⨯=⨯⨯=ππ 221983.5305.22.87237.0m S S K S =+⨯=+=αW P P P Fe k 569050535.1284535.1221=+⨯=+⨯=KS P T k 86.46983.5569033.033.08.08.01=⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫⎝⎛=十七、 成本计算成本=44380+745.835=61543元十八、 附图。
3次谐波铁心电抗器设计
3次谐波铁心电抗器设计
谐波铁心电抗器是一种被广泛应用于电力系统中的谐波滤波器。
它能够有效地补偿电力系统中的谐波电流，降低电网中谐波电压的含量，从而提高电网的功率质量。
以下是3次谐波铁心电抗器的设计步骤：
1. 确定电抗器的额定容量：根据电力系统中出现的3次谐波电流的大小和系统的总谐波损耗，确定电抗器的额定容量。
一般情况下，电抗器的容量应该略大于谐波电流的峰值。
2. 计算铁心的尺寸：根据电抗器的额定容量和工频电流，计算所需的铁心尺寸。
铁心的尺寸应该足够大，以便能够有效地抵抗3次谐波电流的流动。
3. 计算线圈的匝数：根据电抗器的额定容量和工频电流，计算绕组的匝数。
绕组的匝数应该足够多，以便能够有效地缓冲谐波电流。
4. 计算绕组的截面积：根据电抗器的额定容量和工频电流，计算绕组的截面积。
绕组的截面积应该足够大，以便能够承受3
次谐波电流的高峰值。
5. 设计冷却系统：根据电抗器的额定容量和工作条件，设计冷却系统以确保电抗器的正常运行温度。
6. 确定电抗器的损耗：计算电抗器的铜损耗和铁损耗，并确保
其在设计容量范围内。
7. 选择合适的绝缘材料：根据电抗器的工作条件和环境要求，选择合适的绝缘材料以确保电抗器的安全运行。
8. 进行电磁兼容性分析：对电抗器进行电磁兼容性分析，确保其在电力系统中不会引起其他设备的干扰或受到其他设备的干扰。
9. 进行样机测试：制作电抗器的样机，并进行各项性能测试和验证，确保其满足设计要求。
10. 进行批量生产：根据样机测试的结果，对电抗器进行批量生产，以满足实际应用需求。
无源滤波用铁芯电抗器的设计
无源滤波用铁芯电抗器的设计1 基础知识安培定律：∑⎰=i Hdl⏹ H ：磁场强度 ⏹i ：电流将安培定律应用于带气隙的铁芯电抗器中：Ni l H l H g g c l =+：⏹ l H ：铁芯内的磁场强度 ⏹ c l ：等效铁芯长度 ⏹ g H ：气隙内的磁场强度 ⏹g l ：气隙长度磁通密度，B-H 曲线，饱和⏹H B μ=：B 为磁通密度（Tesla ）；μ为磁导率；在空气中（m Henry /10470-==πμμ）。
对于一些磁性材料，r μμμ*0=。
其中rμ为相对磁导率，通常该值在1～数千之间。
⏹ 磁性材料的典型B-H 曲线如下：HB法拉第定律：dtd Ne Φ=⏹ N ：线圈的圈数⏹ Φ：B A c ，磁通量（Wb ；韦伯） ⏹c A ：铁芯横截面积⏹ e ：电动势（V ）电感量：定义为I N L /Φ=⏹ N ：线圈圈数⏹ 对于带气隙的铁芯电抗器：rcg cl l A N L μμ+=20（等效长度铁芯横截面；c c l A ）2 设计公式以及步骤储能公式：cw rms Cu rms A A B J k I I L ˆˆ= ⏹ I ˆ ：电抗器电流的尖峰值⏹ rms I ：电抗器电流的有效值 ⏹ Bˆ ：铁芯内磁通密度的尖峰值 ⏹ w A ：绕线筒的有效横截面 ⏹ c A ：铁芯的横截面⏹Cu k ：填充系数（w Cu A k *为导线的有效横截面积）步骤一：收集设计输入⏹L （电感量）；I ˆ（电流尖峰值）；rms I （电流有效值）；温升步骤二：计算p A 并选择铁芯。
⏹ 假定磁通密度的尖峰值（B ˆ）以及电流有效值的密度（rmsJ ），并计算铁芯面积c w p A A A =⏹ 基于上述运算结果，选择相近的一种p A 的电抗器 步骤三：计算绕组圈数N ，并选择线圈导体⏹ 根据I L A B N cˆ*ˆ*=，计算N 值， ⏹ 根据wirewcu A A k N *=验证之，其中rms rms wire J I A /=步骤四：计算气隙长度g l⏹rccg l LA N l μμ-=20；通常该式的第二项的数值非常小，可忽略不计⏹ 气隙长度的纠偏因子gcg l G A l F 2ln1+=，可得g new g l F l *)(=步骤五：计算损耗⏹ 电抗器的损耗由三部分组成：铜损、铁损（磁滞损耗、涡流损耗）、气隙损耗⏹ 铜损：2rmscu RIP =；R 为线圈阻抗⏹ 铁损：c mnfe W B kf P *=；m n k ,,为铁芯材料所决定的常数；c W 是铁芯的重量⏹ 气隙损耗：2ac g i g fB El k P =；i k 为铁芯材料的常数，对于硅钢材料来说，该值为0.155；E 为EI 铁芯尺寸；g l 为气隙长度 ⏹ 总损耗为：g fe cu total P P P P ++=（W ） 步骤六：计算温升⏹)()(*450826.0度ttotal r A P T =；t A 为电抗器的表面面积。
干式铁芯电抗器结构设计
干式铁芯电抗器结构设计发表时间：2017-01-21T16:22:36.337Z 来源：《电力设备》2016年第22期作者：田民生[导读] 在供电量越来越大的今天，高质量和低耗能的电抗器成为电力系统和大型厂矿企业的“宠儿”。
（西安中扬电气股份有限公司 710077）摘要：在供电量越来越大的今天，高质量和低耗能的电抗器成为电力系统和大型厂矿企业的“宠儿”，干式铁芯电抗器就是其中一种，本文通过相关资料和调查详细介绍了干式铁芯电抗器的分类和作用，分别其并联抗电器和串联抗电器两种分类产品的结构设计，希望能增强大家对干式铁芯电抗器的了解程度，对电抗器的发展有所裨益。
关键词：干式铁芯电抗器；分类；结构设计电能已经是我们生活中必不可少的能源之一，甚至和各种高科技产品息息相关，在这种情况下各种电器元件也成为我们关注的重点，空心电抗器、铁芯电抗器等都得到了巨大的发展，为我们的日常生活带来了便利。
一、干式铁芯电抗器电抗器是指在电路担当阻抗作用的元件，包括空心电抗器和铁芯电抗器，前者是螺线管状的导线，后者还需要在螺线管中放入铁芯以增大电感，近年来，铁芯电抗器具有非常好的发展态势，主要是因为其噪音低、损耗低，拥有良好的电气性能，占地小，无油，安装简单，且成本较低，但是与空气电抗器相比还有一些缺点，抗噪和电抗值线性度还有发展的空间。
干式铁芯电抗器主要分为并联式电抗器和串联式电抗器两种，前者的作用是补偿线路电容性充电电流，通过规定系统工频电压升高程度和操作过电压范围来控制电流，以此减少系统绝缘性，促使线路安全运转；后者需要放置于电容器回路中，当电容器投入时可以达到限制冲击电流的目的，还能与电容器组形成谐波回路，对某些谐波进行滤波；两种干式铁芯电抗器在作用部位和作用上都有所不同，各有所长，因此在结构设计上也存在差异，下文将分别对其介绍。
[1]二、并联式电抗器结构设计干式铁芯并联电抗器作为一种静态补偿设备已经在各地的电网改造中得到应用，在绕组的绝缘性、温升计算和抗噪方面还存在一些难题，下面介绍此种电抗器的设计要点。
铁芯电抗器设计程序
铁芯电抗器设计程序一．已知参数1. 电抗器总容量 Q LZ2. 电压等级 额定电压 U H 额定电流 I H 电抗率 K=%C L X X二．确定铁芯直径、截面积 S D=4K L Q K —系数 50～60 一般取中Q L —电抗器每柱容量 Q LZ ÷3D —铁芯直径 S=4D 2π S —铁芯截面拼圆形铁芯查铁芯表三．求匝电势e t =45BS ⇒ B —磁通密度 S —铁芯截面45—系数044.41f =45四．计标匝数 N=t eN U = 取态数 N —匝数 N U —端电压e t —匝电势五．选导线D S ≈gN A I D S —导线截面 铜1.5～2.5（不浇注） N I —额定电流 铝0.8～2（不浇注） g A —电流密度 铜线1.1～1.2（浇注） 铝线0.7～0.8(浇注）六．查线规表b ×a b —线厚度 a —线宽度当线截面小于12mm 2时选用丝包圆线七．线圈计标线圈层数N ∕N 层=层数向小的方向圆整数：省料、噪音大、发热大向大的方向圆整数：费料、噪声小、发热小然后重新计算总匝数N 根据总匝数回算磁通密度B 线圈单面出线选奇数层 线圈双面出线选偶数层八．线圈尺寸轴向高度：导线高度×N 层＋1, 有换位时加一个导线宽度再加0～1%余度， 有时可加到3%幅向尺度：导线厚度×层数＋层间绝缘＋余度（1～5%）取整九．绝缘半径线圈幅向尺寸＋（内4＋外5）浇注时：轴向尺寸＋40=A窗高：轴向尺寸 A ＋90窗宽：线圈外径＋相间绝缘距线圈外径：｛铁芯半径＋装配间隙（2.5～4）＋绝缘筒（3）＋风道（20）＋线圈内绝缘＋线圈厚＋5｝×2十．线长线圈平均直径D=（内径＋外径）÷2线长 D π×N=线长L N 匝数十一.导线电阻R=SL ρ ρ—电阻率 L —导线长 S —导线截面 十二.导线发热Q=0.24I 2Rt 杂散损耗Q ×1.05十三.气隙单柱气隙长度L=cm BIN 8.02 气隙个数 1cm 一个 往大方向取整铁饼个数为：气隙个数－1（窗高－气隙）∕饼数=饼高或令饼高为60cm窗高－60×（气隙数－1）－气隙数∕2=轭腿高。
【整理版】干式空心电抗器设计和计算方法4
干式带气隙铁芯电抗器电感计算方法1. 引言干式铁芯电抗器具有体积小、损耗低、漏磁小、阻燃防爆等优点，其缺点是电感具有非线性，存在磁滞饱和现象。
为改善电感的线性度，干式铁芯电抗器一般采用带气隙铁芯。
在干式铁芯电抗器设计中，电感值的准确计算是关键问题之一。
目前，对铁芯电抗器电感值的计算一般采用传统解析近似法。
该方法在求解带气隙铁芯电抗器主电感值时基于简化的磁路，即假设气隙衍射磁通路径为半圆形[1,2]，该方法用于求解带气隙铁芯电抗器电感值时存在较大误差，在产品生产时需要对气隙厚度进行反复调整，才能达到满意的电感值。
为了更加准确地计算主电感可以采用磁场计算法[2,3]，该方法假定铁芯由无穷多个圆柱形铁芯饼－气隙单元串联组成，从而将电抗器磁场近似为轴对称磁场问题，然后采用分离变量法求解其磁场分布。
该方法在计算边缘效应系数时涉及到修正贝塞尔函数，计算过程比较复杂。
对于大气隙铁芯电抗器电感值的计算，文献[3]从求解磁场方程出发，在计算中假设铁芯是由无穷多个铁芯饼—气隙单元串联起来的，对气隙边缘效应给予了系数矫正。
相对地，计算公式比较繁琐，需要根据铁芯直径与气隙厚度查询相应的气隙边缘效应修正系数。
文献[4,5,17]采用修正系数来考虑气隙磁导从而计算铁芯电抗器电感值的解析近似法，由于修正系数可变，需查表，因此，计算也较繁杂。
采用有限元法计算铁芯电抗器的电感值准确度更高[9,10,11,12,13,18]，但计算所需要的计算机内存大，计算时间也长，所以，一般仅在电抗器设计的最后核算中多采用该方法。
本文将基于铁芯电抗器磁场的有限元数值计算结果，对传统解析近似法计算铁芯气隙衍射磁通等效导磁面积公式进行修正，提出一种改进解析近似法，然后，将提出的方法用于实例计算，并与数值仿真结果比较，对方法的可行性和准确度进行讨论。
2. 计算原理在计算带气隙铁芯电抗器气隙处等效衍射面积时，传统解析近似法认为主磁通流过气隙时，有一部分磁通将从铁芯外表面流出，绕过气隙，流向铁芯外表面，再进入铁芯中去。
电抗器设计
电抗器设计-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN07 级《电磁装置设计原理——电抗器的设计》设计报告姓名学号专业班号指导教师日期480KV/10KV 电抗器设计一．电抗器的额定值和技术要求：1、额定容量KVA S N 480= 2、额定电压KV U N 10= 3、阻抗压降V U 3811= 4、相数3=m 5、额定电流A I N 419= 6、损耗W P P Fe CU 7000≤+ 7、 线圈温升K T K 125<电抗器的主要参数选择结果二．电抗器的参数计算选择1． 铁芯参数设计选择铁芯直径选择m m S K D D 206.03/48006.0/44=⨯==，选择m D 310210-⨯=，采用30133-DQ 硅钢片，查表（5-1）得：铁芯叠压系数：95.0=dp K铁芯柱有效截面面积：24108.291m A z -⨯=轭有效截面面积：24103.321m A e -⨯=角重：kg G 8.84=∆铁芯最大片宽：m B M 2.0=铁芯总叠厚：m M 178.0=∆铁轭片高：m b em 19.0=矩形铁芯长宽确定举行铁芯的面积由上面查表得到的数据确定，又要求a/b 为3，则可选取长a=300mm ，宽b=100mm 。
有效铁芯截面积等于铁芯面积X 叠压系数：S A =*300*100=285002mm2． 线圈参数设计选择电抗额定值1381X 0.909419N N V I ===设计后，要满足电抗器的电抗的标幺值为1~线圈匝数 初选81.0,18.0'==m k T B ，匝601030087.050238181.0'24=⨯⨯⨯⨯⨯==-ππZ m A fB Vk W ，取整得：匝06=W 主电抗计算初选单个气隙长度m 3105.6-⨯=δ，铁芯饼高度m H B 31005-⨯= 气隙磁通衍射宽度：mm H B 4.50035.0005.03500.0ln 105.3)ln(3=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯=+=-πδδπδε 气隙等效导磁面积： 265943)32100)(32300()2)(2(mm Bo Ao A =⨯+⨯+=++=εεδ主电抗，取n=16： Ω=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=-0.61310105.612659403.0605081087322722πδπδn A fW X m 主电抗压降： V X I U m N m 2570.718419=⨯==则可求铁芯中磁密： T fWA U B Z m0.680285.006050225721=⨯⨯⨯==ππ 线圈设计1、 线圈高度估计值：mm H n H n H A B l 4781505.32150)112()1(=-⨯+⨯-=-+-=δ2、 初选导线：2334.139,1010104mm S m b m a L =⨯=⨯=--，带绝缘导线 1a =⨯-3m 1b =⨯-3m3、并绕根数：初取电密 'J =⨯106Am 2 7101.5104.1391419'.'661=⨯⨯⨯⨯==-J S pp I M L ，取整得：M=7并且令NB=7,MB=1；则电流密度准确值为：2661/1053.11014.3971419mm A M S pp I J L ⨯=⨯⨯⨯=⋅=4、 线圈高度：取每层匝数匝5=h Wmm b W HHH h 62.4475.107)15(015.1NB )1(015.11=⨯⨯+⨯=+=线圈电抗高度：mm b M W H h x 01.3735.1075015.1015.111=⨯⨯⨯==5、 线圈幅向厚度：总共有四个线包，则每个线包的层数可都取为2层mm N a N M B H H H 828.9)12.0)12(721(05.1)12.0)1(B (05.11111=⨯-+⨯⨯⨯=⨯-+⨯=1H B =2H B =3H B =4H B绝缘设计查表4-16，线圈至上铁轭距离：m H S 075.01=线圈至下铁轭距离：m H S 075.02= 相间距离：mm C x 45=线包长宽计算线圈n 与线圈n+1之间有气道mm SS 161=，线圈n 外置mm 2绝缘层，线圈n+1内置mm 2绝缘层，各层绝缘长宽计算如下：1、 铁芯半长：cm Ao 152/30==半宽：cm Bo 52/10==铁芯外径到线圈1内径间绝缘距离为mm 45，含线圈1内置mm 2的绝缘层2、 线包1内侧：半长 cm C A A 5.195.415001=+=+=半宽：cm C B B 5.95.45001=+=+=3、 线包1外侧：半长 m B A A H 91c .201.49315.19112=+=+=半宽： m B B B H 91c .101.49315.9112=+=+=4、 线包2内侧：半长 m SS A A 91c .224.06.1.9120.40123=++=++=半宽：m SS B B 91c .124.06.191.104.0123=++=++=5、 线包2外侧：半长 cm B A A H 4.4921.493191.22234=+=+=半宽：cm B B B H 94.411.493112.91234=+=+=6、 线包3内侧：半长 m SS A A 26.49c 4.06.124.494.0145=++=++=半宽：m SS B B 16.49c 4.06.114.494.0145=++=++=7、 线圈3外侧：半长 cm B A A H 98.721.493126.49356=+=+=半宽：cm B B B H 98.711.493116.49356=+=+=8、线圈4内侧：半长 m SS A A 29.98c 4.06.127.984.0167=++=++=半宽：m SS B B 19.98c 4.06.117.984.0167=++=++=9、线圈4外侧：半长cm B A A H 74.311.493129.98378=+=+= 半宽：cm B B B H 74.211.493119.98378=+=+=10、线圈长：cm A A 62.9431.472289=⨯==线圈宽：cm B B 42.9421.472289=⨯==11、铁芯柱中心距：cm C B M x 44.745.442.9490=+=+=线圈漏抗压降线圈平均半长：cm A A A P 94.522/)(81=+=线圈平均半宽：cm B B B P 94.512/)(81=+=线圈幅向厚度：cm B B B H 11.9718=-=线圈漏磁等效面积：20011109544)(34cm B A B A B A B A p P H Q =-++= 洛氏系数：719.0)(2108=⋅--=x L H A A πρ 线圈漏电抗：Ω=⨯=30.0108722x a L H A fW X ρπσ 漏电抗压降：VX I U N q 67.125==σ 总电抗：1m X X X σ=+=Ω与额定电抗误差小于 %，满足要求。
铁心电抗器的设计探讨
铁心电抗器的设计探讨李向阳摘要:介绍了计算不同磁密和气隙时铁心有效导磁率的方法,给出了一组数据，并以此分析电感的变化,以及气隙对电感变化的影响。
关键词：铁心电抗器电感磁密有效导磁率相对有效导磁率气隙铁心电抗器在电力电子设备种应用极为广泛，品种繁多。
其电感量随磁场的变化而变化，而且是非线性的。
不同场合使用的电抗器对电感量随负载的变化有不同的要求，电感量基本维持不变或者变化很小就是通常所说的线性电抗器，而电感量在较大范围内变化则是摆动电抗器，这种线性或者非线性的特点取决于三个因素，铁心本身的材质、设计选取的磁密以及气隙的大小。
多数情况下我们希望电抗器电感基本维持不变，具有良好的线性特征。
本文将结合硅钢片的磁化曲线，通过理论计算分析不同磁密时电感变化程度和趋势，以及气隙对电感变化的影响规律。
当忽略漏电感、气隙磁通边沿扩散时，电感量的计算公式为：L=0.4л·N²·Sc·10-8/(l g+lc/μr)(1)式中N------线圈匝数Sc------铁心有效截面积(cm²)l g------气隙长度(cm)lc------铁心磁路长度(cm)μr------铁心相对磁导率式（1）可改写成L=0.4π·μe·N²·Sc·10-8/lc(2)式中μe------铁心的有效磁导率对比式（1）和式（2）得μe=μr/（1+μr·l g/l c）(3)式中l g/l c------气隙长度和铁心磁路长度的比值μr------铁心相对导磁率μr=μ/μo=B/H/μo（4）式中μ------铁心导磁率,可利用磁化曲线求得。
μo------真空导磁率，其值为4πx10-7(H/m)。
表1：某牌号硅钢片的磁化曲线、μ值、μr值Bm（T）0.80.850.90.95 1.0 1.05 1.1 Hm（A/m）135138150158165173185μ(H/m)0.005930.006160.0060.006010.006060.006070.00595μr4718490447774787482548234734 Bm（T） 1.15 1.2 1.25 1.3 1.35 1.4 1.45 Hm（A/m）200227247280318382489μ(H/m)0.005750.005290.005060.004640.004250.003660.00297μr4578420840293696338029182361 Bm（T） 1.5 1.55 1.6 1.65 1.7 1.75 1.8 Hm（A/m）683123020003454500066678300μ(H/m)0.00220.001260.00080.000480.000340.00260.0022μr17491003636.9380.3270.7209.0172.7对我们要核算的电抗器而言，线圈匝数、铁心截面积和铁心磁路长度已经确定，从式（2）可以看出，电感将正比例于有效导磁率μe 变化。
电抗器设计计算
各分接总电抗压降
各分接总电抗误差
U
i k
Umi
UQi
线圈导线每相总长
Kei
X
i k
X
i k1
X
i k1
100%
线圈平均匝长 lp 2 RP
每相总长 Li Wilp l ' l ' 为每分接引线长（m）。
线圈损耗 每相电阻
线圈电阻损耗
ri
Li pp m1
SL
线圈损耗
2.2.铁心级数
铁心柱截面为一多级梯形，其轮廓线接近于直径为 D 的圆，级数越多，其几何面积越大。 由于工艺限制，级数也不可能取得太大。
2.3.常用铁心有关参数
各工厂常用铁心直径都已标准化，拥有专门的技术参数表。 参数表中 D 为铁心直径（m） AZ 为心柱有效截面积（ m2 ）， Ac 为铁轭有效截面积（ m2 ）， G 为角 重（kg）， Bm 为铁心 最大片宽（m）， M 为铁心总厚度（ m）， bcm 为铁轭片高（m）， Kdp 为铁片叠压系数。
107
选择 n, 值，使 Xm km Xk1
每铁心柱气隙数
对三相， nb
n ，对于单项 nb
n 2
正整数 。
各分接主电抗
各分接主电抗压降
X
i m
Xm
Wi W
2
各分接铁心中磁密
U im Ii X im
4.线圈设计（饼式）
线圈高度估计值
Bi
U im 2 fWi AZ
H
'L yox 2 yol Pre pp b1 yol
干式铁芯串联电抗器设计要点
- 33 -工 业 技 术０ 概述在电抗器运行的过程，会由于设计问题造成一定的运行故障，主要的问题有4个，首先是电抗器的绕组损坏，其次是电抗器的匝间短路，再次是电抗器的运行噪声问题，最后是电抗器温升超标。
我们在电抗器使用的过程中，为了避免应用故障的发生，针对应用过程中出现的问题，进行了有针对性的设计改进和完善。
我们只有在电抗器设计的过程中选择合理安全的电抗率以及电流密度，同时还要对铁芯的磁通密度以及设备散热面积等设计指标进行细致的了解和研究，才能够保证设计出来的电抗器在应用的过程中，有良好的效果，不会出现更多的应用故障。
希望通过本文的分析能够对电抗器的设计思路以及制造方法有一定的帮助。
１ 在电抗器设计的过程中电抗率的正确选择１．１ 电抗率选择过程中的电抗器的有效配置作为电抗器设计过程中的重要参数，我们在电抗器设计的过程中要对电抗率进行正确的选择。
电抗率的正确选择能够直接影响电抗器串联过程中的电抗值的实际大小。
因此我们在实际的设计过程中要对电抗器的选择非常重视。
因此我们在设计的设计选型过程中，要针对电抗率方面的问题进行认真的分析，我们要从以下几个方面进行分析，首先是要对电网中的谐波实际情况进行了解和勘察，其次我们要清楚电抗器应用环境周边是否具有较为大型的电网整流设备，因为大型的整流设备在应用的过程中会对电抗器的应用有很大的谐波干扰。
我们在选择电抗率的过程中，主要的参考依据就是谐波的具体含量。
根据一般的设计要求，我们在三次谐波的位置设计12%左右的电抗器配置，五次及以上的谐波的位置要设计4.5%左右的电抗器配置。
需要注意的一点是，我们在进行电抗器配置的过程中，要认真地计算，电抗器的应用是否能够产生谐波放大的问题，如果出现了谐波放大的问题，我们就要第一时间改变电抗器的电抗率，选择正确的电抗率参数进行电抗器的匹配。
１．２ 电抗率选择对的过程中电抗率同电抗值应该满足的主要条件在电抗率选择的过程中，针对串联形式的电抗器而言，我们在选择电抗率同电抗值之间关系的过程中要满足3个条件，首先是主谐波应该在频率以下的情况下，电抗值小于主谐波的实际容抗值；其次我们要保证在电抗器运行的过程中，无论出现任何情况都不能够出现支路谐波以及谐振的情况；最后是我们要保证无论任何情况下，电抗器的运行都不能够出现主回路以及支路的谐波谐振问题。
磁控电抗器铁芯引线结构设计培训
磁控铁芯、引线结构设计1.磁控（MCR）产品铁芯结构1.1 铁芯结构：（典型设计）2套独立的三相三柱式交流铁心结构（包括铁心夹件）。
两套铁心之间没有交流磁通的联系，其直流磁通靠铁心上下的连接轭在两套铁心毎相的铁心中流通。
铁心柱含有截面积小于正常铁心截面积的阀（通过阀的饱和程度来改变产品的电抗值进而改变输出容量）。
铁芯结构见下图所示。
1.2 单套三相三术铁芯结构单套铁心结构采用直接缝型式，铁心柱为多级圆形结构（与变压器截面相同），铁轭为二级阶梯的矩形结构；铁轭与心柱厚度相同。
1.3 铁芯柱结构：铁心柱为叠片小气隙结构: 铁心柱由正常铁心截面和带气隙板的阀截面组成。
阀由1片环氧板和2片硅钢片交替叠放而成；阀截面为正常铁心截面的0.5倍左右（2M及以上目前为0.5倍，2M以下为0.63倍）；阀部分的磁通密度在电抗器无容量输出时取值1.85~1.9T（刚好处于临界饱和拐点处）。
以2M以下容量为例：阀截面（气隙处硅钢片截面）为正常铁心截面的0.63倍左右，设计时一般取气隙条厚度为硅钢片厚度的2倍，因此，气隙条层的叠片为1张气隙条与2张硅钢片交替放置（实现本层厚度齐平），气隙层叠完后，再叠放整张硅钢片3张。
以此作为一组，交替叠放。
如以27片子叠装，则一组厚度为0.265×2+0.265×3=1.325。
如以30片子叠装，则一组厚度为0.285×2+0.285×3=1.425。
与油道相邻的位置先放置硅钢片再放置气隙片。
每级铁心的由n（整数）组这样循环组成，每级最外侧留1~2mm只用硅钢片进行叠装。
铁芯油道:在一层硅钢片上固定纽扣，纽扣厚度为油道厚度，叠装过程中放于需加油道的某一级中。
硅钢片整套尺寸和本级硅钢片尺寸相同。
撑板：放置于铁芯柱厚度方向的两侧，用于填充铁芯截面。
铁芯叠装时，需提前打底放于所在位置。
截面尺寸以能放于铁芯直径圆内为准，长度确认以上边沿与上夹件上边沿齐平，下边沿与下夹件下边沿齐平。
单相交流电抗器的简易工程设计
《单相交流电抗器的简易工程设计》杜保明2006.03.内容提要：本文结合产品的工程设计和生产的经验，举例介绍电抗器的铁心选用，线圈设计，磁路间隙，铜损和铁损的概算，温升的测算方法等。
关键词：单相交流电抗器，铁心，线圈，磁路间隙，铜损，高周波铁损概算，温升测算，电抗器应用范围极为广泛，是电机启动，整流，变频，不间断电源等设备和系统中的不可或缺的部件之一。
尤其是在变频和不间断电源系统中，电抗器的品质优劣可能直接决定了系统的性能和成本。
应该根据不同的要求来设计和制造电抗器，从而设计和计算的方法也各有差别。
本文仅就不间断电源装置中交流电抗器的工程设计和概算方法进行讨论。
不间断电源的交流电抗器中通过的电流，既有基本频率的额定工作电流，又有进行调制的高频电流，还有相对应的各次高频谐波电流；在保证额定工作电流下的电抗值的同时，还要求保证在过负荷电流和饱和电流下的电抗；同时对电抗器的体积，重量，绝缘级别，尤其是负荷温升都有严格的规定。
交流电抗器的设计和计算依照下面所列的顺序进行。
1．根据对电抗器的基本电气参数要求，进行容量计算，选择铁心；2．根据铁心及工作磁通密度，计算线圈的匝数和铁心的磁路间隙；3．确定绕组的连接方式，选择绕组的线径（或载流面积），确定线圈的结构和尺寸；4．计算绕组的铜损和铁心的铁损，判断绕组负荷温升和铁心负荷温升；5．电抗器的整体结构设计和外形尺寸的检查。
以上的设计步骤是相互关联的，在步骤和步骤之间，如果发现不合，应随时加以调整。
例如，当发现铁心窗口容纳不下绕组时，就要适当调整铁心的窗口尺寸；又如，当发生绕组铜损过大，线圈温升超出要求时，就必须调整绕组的导线载流面积，减小铜损，降低温升；等等。
以下就某型30KV A不间断电源中使用的单相交流电抗器为例，说明单相交流电抗器的简易工程设计和计算方法。
某型号30KV A不间断电源中对使用的单相交流电抗器的要求：基本工作频率：fo = 50Hz；额定工作电流：I = 51.0 A；额定工作电流时的电感量：L = 1.485mH±3%；饱和电流（最大电流）：Ip = 122.4A；饱和电流时的电感量：Lpm ≥L×99%；调制开关频率和电流：f = 8000Hz；I f = 3.84Arms；绝缘等级：H 级；负荷状态：100% 连续；使用的回路电压：AC 415V安装，使用环境和温度：室内机柜中，卧式，电抗器平均周温45℃；冷却条件和允许温升：前-后风速2m / s , 温升75℃以下（电抗器温度最高120℃）；体积：L ≤195mm，W≤105mm，H ≤165mm。
电抗器设计计算
第一章电抗器概述电抗器是一种电感元件，当在具有电感值L的电抗器线圈器两端产生电抗压降IX。
在一般情况下，电抗器的电感值L与其结构尺寸有如下关系：LL22μAc/LcΛL=W= W式中W———线圈的匝数；Λ———磁路的磁导〔H〕。
Λ=μH=μAc/LcH----磁场强度π-7x10 H/mμ———磁路的磁导率〔H/m〕，对于空气μ≈=4μ0Ac ———磁路的等效导磁面积（㎡）；Lc———磁路的等效长度（m）。
电抗器就其磁路结构而言，有空气式电抗器和带间隙的铁心式电抗器两种。
空气式电抗器无铁心，磁路主要由非铁磁材料（例如空气、变压器油等）构成，其磁导率μ≈μ，是常数，不随负载电流变化而变化。
带间隙的铁心式电抗器（以下简称0铁心式电抗器）的磁路由带气隙（或油隙）的铁心柱构成，假若铁心柱中不设置一定长度的气隙，则其磁导将呈非线性，当负载电流超过一定数值时，铁心就会饱和，其磁导率会急剧下降，从而电感、电抗也就急剧下降，会影响电抗器所接系统的正常工作。
电抗器按用途来分类主要有并联电抗器、消弧线圈、限流电抗器、饱和电抗器等。
第一节电抗器的基本结构一、铁心式电抗器的结构铁心式电抗器的结构与变压器的结构相似，但只有一个线圈———激磁线圈；其铁心由若干个铁心饼叠置而成，铁心饼之间用绝缘板（或纸板、酚醛纸板、环氧玻璃布板）隔开，形成间隙；其铁轭结构与变压器相同，铁心饼与铁轭由压缩装置所1-1通过螺杆拉紧，形成一个整体，铁轭和所有的铁心饼均应接地。
铁心结构如图示，铁心饼由硅钢片叠成，叠片方式有以下几种：图1-1铁心电抗器的铁心结构（a）单相电抗器铁心；（b）三相电抗器铁心（1）平行叠片其叠片方式如图1-2（a）所示，与一般变压器相同，每片中间冲孔，用螺杆、压板夹紧成整体，适用于较小容量的电抗器。
（2）渐开线状叠片其叠片方式如图1-2（b）所示，与渐开线变压器的叠片方式相同，中间形成一个内孔，外圆与内孔直径之比约为4:1至5:1，适用于中等容量的电抗器。
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引言概述:
在电力系统中，稳态稳压的运行是至关重要的。
铁芯电抗器作为一种被广泛应用于电力系统中的无功补偿设备，具有稳定电压、改善电力系统负载特性等重要作用。
本文将详细讨论铁芯电抗器的设计程序，以帮助读者了解如何有效地设计和应用这一重要设备。
正文内容:
1.铁芯电抗器的基本原理
1.1电抗器的作用
1.2铁芯电抗器与空芯电抗器的区别
1.3铁芯材料的选择
2.铁芯电抗器的设计流程
2.1铁芯电抗器设计的目标
2.2参数的选择与计算
2.2.1高脉冲冲击电流计算
2.2.2导纳值计算
2.2.3剩磁损耗的估计
2.2.4铁心尺寸的设计
2.3铁芯电抗器的制造工艺
3.铁芯电抗器设计中的关键问题
3.1温升与散热设计
3.2铁心损耗与噪声问题
3.3电磁屏蔽与绝缘设计
4.铁芯电抗器的应用案例
4.1输电线路中的铁芯电抗器应用
4.2工业电力系统中的铁芯电抗器应用
4.3其他领域的铁芯电抗器应用
5.铁芯电抗器设计的未来发展趋势
5.1铁芯材料的改进与创新
5.2铁芯电抗器的智能化设计
5.3多级铁芯电抗器的研究与应用
总结:
本文详细介绍了铁芯电抗器设计程序，从基本原理、设计流程、关键问题、应用案例和未来发展趋势等多个方面进行了阐述。
通过学习本文，读者可以了解铁芯电抗器的重要性及应用领域，并掌握正确的设计方法和流程。
随着电力系统的发展和需求的增加，铁芯电抗器的设计与应用将变得更加广泛和重要。
未来，随着科技的进步，铁芯电抗器将进一步改进，实现更高效、智能的设计和应用。