电抗器设计1-电抗器的标准计算

2.2面积积计算
AP=
P t· 10
4
k f· k u· f · B · J
Kf（波形系数） Ku（铜线面积占空比） f（额定频率） B（磁通密度） J（电流密度） Pt（电抗器容量）
面积积公式解释
Ku（铜线面积占空比）是绕 线总圈数与铁心窗口面积的 比值，一般取值0.2~0.4，在 焊机产品上普遍取值0.5。
线圈圈数计 算
2.1容量计算
• 单相容量计算：P=UI=I2· 2·2πf·L R=I 三相容量计算：P= 3 ·线· 线=3 ·线· 相 I U I U • 压降 UL=IR=I·2πf· L
• 压降理解： 如同三峡水坝一样：当大坝把水拦住，水坝内外形成 水位差，水位差产生强大的压力使得“水往低处流”。这 水位差就像电路中的压降，电压降是电流流动的推动力。 如果没有电压降，也就不存在电流的流动。
2.绕组裸露在空气中的部分增 大而导致漏感增大
2.4.2芯式铁芯结构设计
绕线方式的选择
窗 口 面 积 高
绕组连接方式
-
特征 压降每个铁芯占一半 总线圈圈数每个铁芯占 一半（适于大功率）
串联 并联 a
常用尺寸选择
叠厚
舌宽 叠厚 窗口高 窗口宽
以实际计算得出数值a 一般取值1.5~2.5a 以实际计算取值 一般取值 a~2a
A=3a B a/2
舌宽a
叠厚c
• 优点： 1.此时散热最佳， 2.用铜量最小。 • 缺点： 1.因是EI片是固定比列，绕组 窗口占空比很低，无效边长太 长，
a/2
a:c 1:1
主要应用场所 散热要求高
1:2
1:3 1:0.8~0.9 1:1.5~2
要求铁芯利用率高
高频电抗器 一般直流电抗器 常用电抗器
Kf(波形系数）是指电流波 形的有效值与平均值之比。 补充： 波形系数一般是正 弦波时取4.44，方波取3.9。
f（额定频率）一般工频指 50HZ
J（电流密度）一般取值 2~2.5
B（磁通密度）一般取值 1.2T~1.4T（电路中有大脉冲 电流考虑磁老化取值应偏大）
2.3线圈圈数计算
U L · 10
版本 1.0 日期 20120405
电抗器的设计
第一部分 电抗器的标准计算
1.电学基础公式
• 欧姆定律：I=U/R •
U 全电路欧姆定律：I= R r
（视在功率）
[其中r为内阻]
2
• 功率计算：P
U = UI = I²R = R
1.1“功率三角形”
如下图所示。表示视在功率S、有功功率P和无功功率Q三者在数值 上的关系，它是一个直角三角形，两直角边分别为Q与P，斜边为S。S与P 之间的夹角θ为功率因数角，它反映了该交流电路中电压与电流之间的相 位差（角）。
•
电抗器气隙
4
k f· f · B · A C
Kf（波形系数） f（额定频率） B（磁通密度） AC（铁芯面积） UL（电抗器压降）
铁芯面积
a d
c
b
例题
4.0铁芯几何尺寸设计
电抗器功率 0 ~ 2kva 铁芯结构选择 壳式铁芯 硅钢片取型 EI片
2kva以上
芯式铁芯
CI片
2.4.1壳式铁芯结构设计
• 当a：c为1:1，
Q（kva）
功率因数cosθ= P S
P（kw）
1.2三相电电压与电流的关系
1、星形连接
uA
-
+ A
线电压为 U
N - uB + B uC

AB A
BC
U U
U
CA
AN BN
相电压为 U

B
U
C
(或 U
U
U
CN
)
+ C
N
线电压是相电压的 3 倍。
星形连接 线电流等于相电流。
1.2三相电电压与电流的关系
2、三角形连接
A + -
uA
B +
线电压为 U 相电压为 U


AB
BC
U

U
CA
B
uC
+ -
A
U
U
C
uB
C
线电流是相电流的
3 倍。
三角形连接 线电压等于相电压。
1.3容抗，感抗与串抗率
2.电抗器设计计算
• 计算流程
容量计算
数值反馈修正
温升计算
铁心面积计 算
3电抗器气隙
• • 如图所示的Ｌ＝f（If）非线性曲线。图中曲线1的气隙为lg1，曲线2的气隙为 lg2。 Lg2大于lg1。 曲线1在小电流（If<I1）时电感大，但当电流大（If>I1）时，电感量迅速滑落 ；曲线２因有较大气隙，电感小，但在大电流（I1<If< I2）时可以保持一定的 电感量。 高频负载在轻载时，可能出现电感电流不连续的工作状态，这种状态会产生 人耳能听到的低频振荡声，有时甚至使系统不能稳定工作。为防止这一现象 ，故在轻载时要求有较大的电感值；满载时不需要太大的电感，允许较大的 气隙防止饱和。因此高频负载重中理想的电感应如曲线３所示，