电抗器的基本结构

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，铁心饼由硅钢片叠成，叠片方式有以下几种：

（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，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，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。

（3）辐射状叠片

其叠片方式，硅钢片由中心孔向外辐射排列，适用于大容量电抗器。

（a）平行叠片；（b）渐开线状叠片；（c）辐射状叠片

在平行叠片铁心中，由于气隙附近的边缘效应，使铁心中向外扩散的磁通的一部分在进入相邻的铁心饼叠片时，与硅钢片平面垂直，这样会引起很大的涡流损耗，可能形成严重的局部过热，故只有小容量电抗器才采用这种叠片方式。在辐射形铁心中，其向外扩散的磁通在进入相邻的铁心饼叠片时，与硅钢片平面平行，因而涡流损耗减少，故大容量电抗器采用这种叠片方式。

铁心式电抗器的铁轭结构与变压器相似，一般都是平行叠片，中小型电抗器经常将两端的铁心柱与铁轭叠片交错地叠在一起，为压紧方便，铁轭截面总是做成矩形或丁形。

二、空心式电抗嚣的结构

空心式电抗器就是一个电感线圈，其结构与变压器线圈相同。空心电抗器的特点是直径大、高度低，而且由于没有铁心柱，对地电容小，线圈内串联电容较大，因此冲击电压的初始电位分布良好，即使采用连续式线圈也是十分安全的。空心式电抗器的紧固方式一般有两种：一是采用水泥浇铸，故又称为水泥电抗器；另一种是采用环氧树脂板夹固或采用环氧树脂浇铸。

空心电抗器都做成单相。组成三相电抗器组时，有三种排列方式。不同的排列方式，相间互感不同，因而对线圈的绕向和匝数的要求也不同。按图1-4（a）排列的电抗器，为了减少相间支撑瓷座的拉伸力，中间一相线圈的绕向应与上下两相相反；重叠两相线圈绕向相反，另一相与上面的那一相绕向相同；按1-4（c）排列时，则三相绕向相同。

（a）垂直排列；（b）两相重叠一相并列；（c）水平排列

在空心式电抗器中，主磁通与导线交链，因此必须充分注意涡流损耗。在电流较大的水泥电抗器中，其线圈均由两根以上的电缆并绕。为了使各并联支路中电流分配均匀，各支路电缆要进行换位，常用的换位法；水泥电抗器一般用DKL型铝电缆绕制，电缆绝缘为0.72mm的电缆纸，外面再绕包棉纱编织带或玻璃布带作护套，在金属模具中绕制成型后，再浇水泥，待水泥硬化后，进行真空干燥处理，以除去混凝土及电缆外包绝缘中的水分，最后浸防潮绝缘漆。（a）单根绕；（b）二根并绕；（c）三根并绕

用环氧树脂板夹固的空心式电抗器外形与水泥电抗器相似，散热性能较好，但长期使用，其夹固件会因导线的电磁振动而松脱，为了克服上述缺点，可用环氧树脂浇铸，这样抗振动的机械强度增加了，但散热能力变差。

第二节铁心式电抗器和空心式电抗器的比较

1.容量

中小型电抗器可采用铁心式结构，而大容量电抗器较多地采用空心式结构，其理由如下：

假设在电抗器线圈两端施加正弦交流电压U（有效值），电流为I，铁心不饱和，因此其磁压降可以略去，并忽略漏磁通的影响，则电抗器的容量S 可用下式计算：

S=UI

U≈E=ωW（Φm/√2）

Φm/√2=BAc

式中，EV）；———自感电势（

W———线圈匝数；

ω———电流的角频率（1/ S）；

Φm———磁通最大值（Wb）；

B———磁通密度的有效值（Wb/?）；

Ac———等效气隙导磁面积（?）。

由全电流定律知

HδΣ=WI

式中，H------磁场强度（A/m）；

δΣ———气隙总长度（m）。

即：S=ωB H（AcδΣ）

在B、H一定时，S与气隙体积AcδS增大时，心柱的横截面积Ac随着增大，气隙总长度δΣ也要增大。当给定单个气隙长度时，气隙数就增多，从而铁心饼数增多，这将给铁心柱的固定带来很大的困难，因此在容量较大的电抗器中越来越多地采用空心式结构。Σ成正比，即S∝AcδΣ当容量

2 电抗

铁心式电抗器的主磁路由磁导率高的铁磁材料构成，因此对于相同的线圈，铁心式电抗器的电抗值比空心式大。当磁密较高时，铁心会饱和，而导致铁心电抗器的电抗值变小；空心式电抗器的电抗值总是保持为常数。

3 冲击电压的初始电位分布

空心式电抗器没有铁心柱，对地电容小，线圈内串联电容大，因而其冲击电压的初始电位分布良好，而铁心式电抗器由于有铁心柱，对地电容较大，其初始分布特性比空心式差。

4 损耗

在小容量时，空心式电抗器的总损耗比铁心式大；随着容量的增大，铁心式和空心式的差别减小；当容量达到一定值时，两种结构电抗器的损耗基本相同。

5 噪声和振动

在铁心式电抗器中，由于铁心饼的磁致伸缩和铁心饼间的吸引力而产生较大的振动和噪声，而空心式电抗器没有铁心饼，故振动和噪声相对较小。