机车电源用干式铁心电抗器设计

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1、第42卷第6期月落Vol.42No.62005年6月7.次纽八网久忍翻活RJune2005机车电源用干式铁心电抗器的设一计阳德龙(株洲电力机车研究所，湖南株洲412300)摘要:介绍了机车电源用干式铁心电抗器的设计思抵，维少了铁心电抗器主电感的磁路模型和计算公式，以及矩形截面绕组漏电感的计算公式关健词:电杭器;电感;气隙。计算_中图分类号:TM402文献标识码:B文章编号:1001-8425(2005)06-0012-03铝的密度为铜的30.3%，所以在绕组电阻相同的情1前言祝下，铝绕组的重量仅为铜绕组的51%。即使考虑‘干式铁心电抗器，根据用途来分可分为平波电两者因体积而产生散热条件的

2、一区别，铝绕组也有明抗器和滤眯电玩器等;根据工况来分，可分为交流电显的优势。另外，铝资源比铜资源更丰富、因而受市抗器、直流电抚器和脉流电抗器等;根据结构来分、场波动相对较小，这一点已经得到市场的验证。有空心电抗器和铁心电抗器等。_以真空压力浸渍2.1.3一来用不同心结构:_(VPI)为特色的干式铁心电抗器，亩于其具有防火「二对午单相心式电抗器，’当绕组中心与铁心心柱阻嫩、漏磁小、免维护、可靠性高、体积小和重量轻等中心不重合时，可以缩短铁扼长度减少铁重，从而实特点、在机车电源中日益得到广泛的应用。本文以千现轻量化。结构示意图如图1所示。式铁心电抗器为例，就其设计过程中的几个问题L-川作一些

3、分析。燕舜牡口一参群之2电杭器的轻f化、小型化广，}}一F11I1I一)J不管是采用车内安装还是采用车底吊装，电气道已」}V}气道抗器的轻量化、小型化对于重量和体积本来就受、(a)中心不重合(b)中心重合限的机车电源系统而言，都尤为重要。干式铁心圈1结构示宜圈电抗器的轻量化可以减少系统箱依帅载荷，提高F馆.1Structure山昭抽m机车的承载量。干式蜘。电抗器的小擎伙可以缩小占用空间，往往也可以使电拉攀释鼻化叭同衬，2.2千式铁心电杭器的少型化产品的轻量化、小型化有利子降低制造成本和运输2.2.1来用拒形我面的饮心成本:_为了谋求干式铁心电抗器的oil化、小f化，从.、;与阶梯式圆群截

4、面铁心相比，矩形截面铁心浪可以从以下方面考虑。费的空间少，因此减少了占用的体积，缩短了铁辘长2.1干式铁心电抗器的轻f化度，同时有利于小型化、轻量化。铁心截面比较如图2所示。2.1.‘优化设r1数一在满足电磁参数的前提下，通过优化设计，缩短2.2.2采用箔式绕组磁路长度，谋求铜铁最佳比例，从而实现产品的轻量箱式绕组具有结构紧凑、排列紧密等特点，有利化。由子干式铁心电抗器中铁心的重量通常占总重于实现小型化。但有时客户要求产品淋水后做绝缘的65%-75%，因此，优化设计最有效的途径就是减试验。因此对于浸渍式干式铁心电抗器而言，采用箔少铁心重量。一式绕组有一定的局限性。-2.1.2采用铝烧组2

5、.2.3调整结构由于铝与铜相比较，铝的导电率为铜的59.7%,在不恶化散热条件时，减少或取消铁心电抗器第6期阳德龙:机车电源角干式铁心电抗器的设计式中L—主电感N-绕组匝数I‘一-电流F一一-磁势圆形截面绕组矩形截面绕组巾目‘.磁通量W}.A},R,l一铁心的碘导率、截面积、平均磁路长度、磁阻jh,Ag,S一一-气隙的磁导率、截面积、气隙长度其中，Ike可以由全电流定律用叠代法求得。(a)4530mm?的标准圆形截面(b)4530mm，的矩形截两同理，对于n个气隙的铁心电抗器的主电感可圈2铁心截面比较圈按式(7)计算。Fig.2砚铭~成coresectionL=-一一-----‘--二，

6、叫一-------，二一~叫-~一一;;----一绕组中长度方向的气道宽度，可以缩短铁扼长度，从h}51+.，.+S.W.xA.ii,g,xAsj丙，州.而有利于实现小型化。(7)3主电感‘4漏电感计算人们在计算铁心电抗器主电感时，往往忽路铁现有的各种文献关于漏感的计算公式均以圆形心的磁压降，也忽略因气隙长度、位置不同产生不同截面绕组为对象进行推导而来，这对于矩形截面绕程度的边缘效应，这必然导致计算值与实测值存在组而言并不适用。下面介绍一种矩形截面绕组的漏较大的偏差。对机车电源系统来说，如卫ombardier,电感推导过程。Alsthom等知名公司，通常要求电感控制在t5%以-推导之前，

7、作如下假设:内。为了精确计算，下面介绍一种精确的主电感计算(1)电流在整个绕组截面内分布均匀。公式的推导过程。铁心电抗器的磁路模型见图30"日(2)绕组周围的磁阻很小，忽略绕组电抗高度以外的漏磁。经上述假设后，作出漏磁分布图(图4)和结构尺寸图(图5)。通常，由于工艺方面的原因过渡圆角气隙面积A6R等子气道宽度c0鹦钾一之17的磁链数31:'Y,2=B.XNx[2x(a+b)xc+,rrxRj(8)绕组在2-3之间的磁锌扮去.圈3铁