專利名稱：用于工作在磁飽和區(qū)的不等截面鐵心結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種特殊的鐵心結(jié)構(gòu)，特別是用于工作在磁飽和區(qū)的 不等截面鐵心結(jié)構(gòu)，尤其適用于鐵心存在偏磁或者鐵心工作在深度飽 和區(qū)的電磁設(shè)備，如飽和鐵心型超導(dǎo)故障限流器和飽和電抗器等。
背景技術(shù)：
飽和鐵心型超導(dǎo)故障限流器和飽和電抗器都是由鐵心、工作繞組 和勵磁繞組共同組成的電磁設(shè)備，工作原理基本相同，即通過改變勵 磁繞組內(nèi)的勵磁電流來調(diào)節(jié)鐵心的飽和程度，進而改變鐵心柱上纏繞 的工作繞組的感抗值，實現(xiàn)其調(diào)控或限流功能。如圖l一l和圖l一2 所示，其中工作繞組21和勵磁繞組11有兩種耦合方式，緊耦合是勵 磁繞組11和工作繞組21位于同一鐵心柱上，耦合系數(shù)較高，但對高 電壓等級來說，此結(jié)構(gòu)使絕緣變得困難。因此對于高電壓等級一般采 用松耦合形式，即勵磁繞組11和工作繞組21位于同一鐵心窗口的不 同鐵心柱上?，F(xiàn)在將纏繞有勵磁繞組11的鐵心部分稱為勵磁段l'，纏 繞有工作繞組21的鐵心部分稱為工作段2'，連接此兩段的其他部分稱 為導(dǎo)磁段3'。如圖l一l所示為鐵心的傳統(tǒng)松耦合結(jié)構(gòu)，其中四邊形結(jié) 構(gòu)即為通常所說口字形鐵心結(jié)構(gòu)。
由于鐵心某一時段或者全部時段工作在鐵心材料的B H磁化特 性曲線的非線性段，即處在飽和段甚至是深度飽和段，因此在松耦合 的結(jié)構(gòu)中總是存在漏磁的問題，尤其是進入飽和之后，漏磁問題會更 加嚴(yán)重。如圖l一l和圖l一2所示，分別為現(xiàn)有技術(shù)口字形鐵心勵磁 示意圖和現(xiàn)有技術(shù)環(huán)形鐵心勵磁示意圖；其中勵磁段l'上纏繞有勵磁 繞組11對鐵心勵磁，勵磁繞組11內(nèi)的勵磁電流較小時，鐵心內(nèi)磁場 較弱，鐵心處于非飽和態(tài)，漏磁通會較小，工作段2'和勵磁段l'內(nèi)的磁通基本相同。如果增大勵磁電流，漏磁會隨著增大，由于漏磁的增
大，勵磁段r上的磁勢占繞組產(chǎn)生的總磁勢的比率也會隨著增大，因 此工作段2'上的磁勢相對勵磁段r減小，它要達到一定的飽和度時需 要增加勵磁電流，甚至增加勵磁電流也很難達到。
不論是飽和電抗器或是飽和鐵心型超導(dǎo)故障限流器，由于漏磁的
存在，工作段2'達不到設(shè)計所要求的飽和深度或者根本就進入不到飽
和態(tài)，這對于飽和電抗器來說，就減小了它的工作區(qū)間，降低了靈活
性；對于飽和鐵心型超導(dǎo)限流器來說，增大了限流器的穩(wěn)態(tài)阻抗，會
增加電網(wǎng)中的無功功率和降低限流器后面負荷上的壓降，對電網(wǎng)的正 常運行造成一定影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，提出一種用于工 作在磁飽和區(qū)的不等截面鐵心結(jié)構(gòu)，通過改變鐵心的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸， 減小漏磁對鐵心的影響，使鐵心上的磁勢重新分布，在勵磁磁勢保持 不變或者減小的情況下，能夠使鐵心達到所設(shè)計的飽和度。
為達上述目的，本發(fā)明提供一種用于工作在磁飽和區(qū)的不等截面 鐵心結(jié)構(gòu)，該鐵心為封閉形鐵心，包括勵磁段、工作段和導(dǎo)磁段。其
特征在于，勵磁段鐵心的截面積工作段鐵心的截面積=1.01~10，勵 磁段鐵心的截面積導(dǎo)磁段鐵心的截面積=1~10。
其中，所述的封閉形鐵心可以為環(huán)形或多邊形。
其中，所述的多邊形鐵心的邊數(shù)可以為4 20。
其中，所述的勵磁段纏繞勵磁繞組，工作段纏繞工作繞組，導(dǎo)磁 段連接勵磁段和工作段。其中，所述的導(dǎo)磁段鐵心的截面積大于工作段鐵心的截面積，且 小于或等于勵磁段鐵心的截面積。
本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明的用于工作在磁飽和區(qū)的不等截 面鐵心結(jié)構(gòu)，通過改變鐵心的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸，消除因為鐵心進入飽 和態(tài)產(chǎn)生的漏磁所帶來的不利影響，大大減小漏磁對鐵心的影響，使 鐵心上的磁勢重新分布，在勵磁磁勢保持不變或者減小的情況下，能 夠使鐵心達到設(shè)計所要求的飽和度。


圖l一l為現(xiàn)有技術(shù)口字形鐵心勵磁示意圖； 圖l一2為現(xiàn)有技術(shù)環(huán)形鐵心勵磁示意圖2—l(a) (b) (c)為本發(fā)明用于工作在磁飽和區(qū)的口字形不 等截面鐵心結(jié)構(gòu)且工作繞組分別纏繞在不同位置示意圖2 — 2為本發(fā)明用于工作在磁飽和區(qū)的環(huán)形不等截面鐵心結(jié)構(gòu) 示意圖2 — 3為本發(fā)明用于工作在磁飽和區(qū)的八邊形不等截面鐵心結(jié) 構(gòu)示意圖3為本發(fā)明應(yīng)用于六個口字形鐵心組成的三相限流器實施例的 俯視圖4 (a)為本發(fā)明應(yīng)用于兩個口字形鐵心組成的限流器實施例的 俯視圖4 (b)為本發(fā)明應(yīng)用于三個個口字形鐵心組成的限流器實施例 的俯視圖4 (c)為本發(fā)明應(yīng)用于四個口字形鐵心組成的限流器實施例的 俯視圖。
圖中符號說明 (現(xiàn)有技術(shù)) 1' 勵磁段2' 工作段
3' 導(dǎo)磁段 (本發(fā)明)
1 勵磁段 11 勵磁繞組
2 工作段 21 工作繞組
3 導(dǎo)磁段
具體實施例方式
下面結(jié)合

本發(fā)明的具體實施方式
。
圖2—1 (a)為本發(fā)明用于工作在磁飽和區(qū)的口字形不等截面鐵心 結(jié)構(gòu)且工作繞組21纏繞在與導(dǎo)磁繞組11相對位置上的一個實施例的 示意圖，其提供一種用于工作在磁飽和區(qū)的不等截面鐵心結(jié)構(gòu)，該鐵 心為封閉形鐵心，包括勵磁段l、工作段2和導(dǎo)磁段3，其中，勵磁段 1鐵心的截面積工作段2鐵心的截面積=1.01~10，該比例的較佳值 范圍為1.2 3，勵磁段1鐵心的截面積導(dǎo)磁段3鐵心的截面積=1~10， 該比例的較佳值為1 3，且導(dǎo)磁段3鐵心的截面積大于工作段2鐵心 的截面積，小于或等于勵磁段1鐵心的截面積。圖中所示，本實施例 中導(dǎo)磁段3鐵心的截面積小于勵磁段1鐵心的截面積。并且勵磁段1 上纏繞勵磁繞組ll，工作段2上纏繞工作繞組21,導(dǎo)磁段3連接勵磁 段1和工作段2。
圖2—1 (b)和(c)為本發(fā)明用于工作在磁飽和區(qū)的口字形不等 截面鐵心結(jié)構(gòu)且工作繞組21纏繞在與導(dǎo)磁繞組11相鄰位置上的兩個 實施例的示意圖，其提供一種用于工作在磁飽和區(qū)的不等截面鐵心結(jié) 構(gòu)，該鐵心為封閉形鐵心，包括勵磁段l、工作段2和導(dǎo)磁段3，其中， 勵磁段1鐵心的截面積工作段2鐵心的截面積=1.01 10，該比例的 較佳值范圍為1.2 3，勵磁段1鐵心的截面積導(dǎo)磁段3鐵心的截面積=1 10，該比例的較佳值為1 3，且導(dǎo)磁段3鐵心的截面積大于工 作段2鐵心的截面積，小于或等于勵磁段1鐵心的截面積。圖中所示， 本實施例中導(dǎo)磁段3鐵心的截面積小于勵磁段1鐵心的截面積。并且 仍然是勵磁段1上纏繞勵磁繞組11，工作段2上纏繞工作繞組21，導(dǎo) 磁段3連接勵磁段1和工作段2。
本發(fā)明的封閉形鐵心可以為環(huán)形，如圖2 — 2所示，為本發(fā)明用于 工作在磁飽和區(qū)的環(huán)形不等截面鐵心結(jié)構(gòu)實施例的示意圖，圖中該鐵 心為封閉形鐵心，包括勵磁段l、工作段2和導(dǎo)磁段3，其中，勵磁段 1鐵心的截面積工作段2鐵心的截面積=1.01~10，該比例的較佳值 范圍為1.2 3，本實施例為3，勵磁段1鐵心的截面積導(dǎo)磁段3鐵心 的截面積=1~10，該比例的較佳值為1 3，本實施例為2，且導(dǎo)磁段3 鐵心的截面積大于工作段2鐵心的截面積，小于或等于勵磁段1鐵心 的截面積。圖中所示，本實施例中導(dǎo)磁段3鐵心的截面積小于勵磁段1 鐵心的截面積。
本發(fā)明的封閉形鐵心也可以為多邊形，如圖2 — 3所示，為本發(fā)明 用于工作在磁飽和區(qū)的八邊形不等截面鐵心結(jié)構(gòu)實施例的示意圖，圖 中該鐵心為不等邊八邊形封閉形鐵心，包括勵磁段l、工作段2和導(dǎo)磁 段3，其中，勵磁段1鐵心的截面積工作段2鐵心的截面積=1.01~10， 該比例的較佳值范圍為1.2 3，本實施例為2.5，勵磁段l鐵心的截面 積導(dǎo)磁段3鐵心的截面積=1 10，該比例的較佳值為1 3，本實施 例為2，且導(dǎo)磁段3鐵心的截面積大于工作段2鐵心的截面積，小于或 等于勵磁段1鐵心的截面積。圖中所示，本實施例中導(dǎo)磁段3鐵心的 截面積小于勵磁段1鐵心的截面積。當(dāng)然，封閉形鐵心的多邊形鐵心 的邊數(shù)可以為4 20，本實施例僅以八邊形為例加以說明，并不以此為 限。
如圖3所示，為本發(fā)明應(yīng)用于六個口字形鐵心組成的三相限流器 實施例的俯視圖，圖中六個鐵心均為口字形(四邊形)或者類似形狀鐵心，包括勵磁段l、工作段2和導(dǎo)磁段3，其中，勵磁段l鐵心的截
面積工作段2鐵心的截面積二1.01 10，該比例的較佳值范圍為1.2 3，本實施例約為2，勵磁段1鐵心的截面積導(dǎo)磁段3鐵心的截面積 =1~10，該比例的較佳值為1 3，本實施例為1，且導(dǎo)磁段3鐵心的 截面積大于工作段2鐵心的截面積，小于或等于勵磁段1鐵心的截面 積。圖中所示，本實施例中導(dǎo)磁段3鐵心的截面積等于勵磁段1鐵心 的截面積。
本實施例的具體參數(shù)如下 限流器額定電壓380V，額定電流20A; 電網(wǎng)系統(tǒng)短路電流IOOOA，限流器限制電流300A; 工作段2鐵心的截面積7.06 cm2， 勵磁段1鐵心的截面積15.52 cm2; 鐵芯窗寬140mm; 鐵芯窗高270mm。
經(jīng)過實驗驗證，此種結(jié)構(gòu)的鐵心在飽和鐵心型超導(dǎo)故障限流器的 應(yīng)用中，能夠很容易地使工作鐵心2達到設(shè)計所要求的飽和度，而且 勵磁繞組11所提供的偏置磁勢也比現(xiàn)有技術(shù)小很多。
本發(fā)明在其他方面的應(yīng)用可以是如下所述的兩個、三個、四個不 等截面鐵心結(jié)構(gòu)的組合方式。
如圖4 (a)所示，為本發(fā)明應(yīng)用于兩個口字形不等截面鐵心組成 的限流器實施例的俯視圖，圖中兩個鐵心均為口字形或者類似形狀鐵 心，包括勵磁段l、工作段2和導(dǎo)磁段3，其中，勵磁段l鐵心的截面 積工作段2鐵心的截面積二1.01 10，該比例的較佳值范圍為1.2 3， 本實施例約為2，勵磁段1鐵心的截面積導(dǎo)磁段3鐵心的截面積= 1~10，該比例的較佳值為1 3，本實施例為1，且導(dǎo)磁段3鐵心的截 面積大于工作段2鐵心的截面積，小于或等于勵磁段1鐵心的截面積。圖中所示，本實施例中導(dǎo)磁段3鐵心的截面積等于勵磁段1鐵心的截 面積。
如圖4 (b)所示，為本發(fā)明應(yīng)用于三個口字形不等截面鐵心組成 的限流器實施例的俯視圖，圖中三個鐵心均為口字形或者類似形狀鐵 心，同樣地，如圖4 (c)所示，為本發(fā)明應(yīng)用于四個口字形不等截面 鐵心組成的限流器實施例的俯視圖，圖中四個鐵心均為口字形或者類 似形狀鐵心，包括勵磁段l、工作段2和導(dǎo)磁段3，其中，勵磁段l鐵 心的截面積工作段2鐵心的截面積二 1.01~10，該比例的較佳值范圍 為1.2 3，本實施例約為2，勵磁段1鐵心的截面積導(dǎo)磁段3鐵心的 截面積=1~10，該比例的較佳值為1 3，本實施例為1，且導(dǎo)磁段3 鐵心的截面積大于工作段2鐵心的截面積，小于或等于勵磁段1鐵心 的截面積。圖中所示，本實施例中導(dǎo)磁段3鐵心的截面積等于勵磁段1 鐵心的截面積。
以上所述僅為本發(fā)明的各種較佳可行實施例，非因此即局限本發(fā) 明的保護范圍，凡是運用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作出的等效結(jié)構(gòu) 變化，均包含于本發(fā)明的權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于工作在磁飽和區(qū)的不等截面鐵心結(jié)構(gòu)，該鐵心為封閉形鐵心，包括勵磁段、工作段和導(dǎo)磁段，其特征在于勵磁段鐵心的截面積工作段鐵心的截面積＝1.01～10，勵磁段鐵心的截面積導(dǎo)磁段鐵心的截面積＝1～10。
2. 如權(quán)利要求i所述的不等截面鐵心結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的 封閉形鐵心可以為環(huán)形或多邊形。
3. 如權(quán)利要求i或2所述的不等截面鐵心結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的多邊形鐵心的邊數(shù)可以為4 20。
4. 如權(quán)利要求l所述的不等截面鐵心結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的 勵磁段纏繞勵磁繞組，工作段纏繞工作繞組，導(dǎo)磁段連接勵磁段和工 作段。
5. 如權(quán)利要求l所述的不等截面鐵心結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的 導(dǎo)磁段鐵心的截面積大于工作段鐵心的截面積，且小于或等于勵磁段 鐵心的截面積。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于工作在磁飽和區(qū)的不等截面鐵心結(jié)構(gòu)，該鐵心為封閉形鐵心，包括勵磁段、工作段和導(dǎo)磁段，其特征在于，勵磁段鐵心的截面積工作段鐵心的截面積＝1.01～10，勵磁段鐵心的截面積導(dǎo)磁段鐵心的截面積＝1～10，且導(dǎo)磁段鐵心的截面積大于工作段鐵心的截面積，小于或等于勵磁段鐵心的截面積。本發(fā)明通過改變鐵心的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸，減小漏磁對鐵心的影響，使鐵心上的磁勢重新分布，在勵磁磁勢保持不變或者減小的情況下，能夠使鐵心達到所設(shè)計的飽和度，尤其適用于鐵心存在偏磁或者鐵心工作在深度飽和區(qū)的電磁設(shè)備，如飽和鐵心型超導(dǎo)故障限流器和飽和電抗器等。
文檔編號H01F27/24GK101290828SQ200710097088
公開日2008年10月22日 申請日期2007年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月17日
發(fā)明者任安林, 贏 信, 孫樹英, 張敬因, 曹正建, 牛瀟曄, 高永全, 龔偉志 申請人:北京云電英納超導(dǎo)電纜有限公司;天津市機電工業(yè)控股集團公司