故障限流器的制造方法
【專利摘要】在本文中描述了故障限流器，其包括：輸入端子，用于電連接至提供負(fù)載電流的電源；以及輸出端子，用于與汲取負(fù)載電流的負(fù)載電路電連接。故障限流器包括磁飽和磁芯，該磁飽和磁芯包括設(shè)置在至少兩個返回分支中間的至少一個線圈接收分支，其中，分支在至少兩個磁軛之間縱向延伸，并且其中，至少兩個磁軛和至少兩個返回分支為至少一個線圈接收分支限定一個或多個磁通返回路徑的至少一部分。故障限流器進(jìn)一步包括設(shè)置在所述至少一個線圈接收分支周圍的至少一個AC線圈，以在輸入端子與輸出端子之間輸送負(fù)載電流。故障限流器還包括磁偏置系統(tǒng)，用于磁偏置磁芯，從而響應(yīng)于所述負(fù)載電流的一個或多個特性，至少一個AC線圈從低阻抗?fàn)顟B(tài)移動到高阻抗?fàn)顟B(tài)。
【專利說明】故障限流器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種故障限流器(FCL)。
[0002]已經(jīng)主要為緊湊型高壓故障限流器研制了本發(fā)明，并且將參照該應(yīng)用描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明并不限于該特定使用領(lǐng)域，而是還適合于低壓、中壓、超高壓和特高壓故障限流器。

【背景技術(shù)】
[0003]貫穿說明書的現(xiàn)有技術(shù)的任何討論決不應(yīng)被視為承認(rèn)這種先有技術(shù)在本領(lǐng)域中已眾所周知或者形成普通常識的一部分。
[0004]已知在故障情形下在配電系統(tǒng)(EDS)中使用FCL來保護(hù)基礎(chǔ)設(shè)置，并且特別是保護(hù)在EDS中的變壓器。這些FCL是以負(fù)載電壓輸送負(fù)載電流的大型裝置所必需的并且需要滿足所有必要的標(biāo)準(zhǔn)，以在電流和電壓的那些電平下使用。
[0005]已經(jīng)為商業(yè)用途開發(fā)的那些FCL通常包括設(shè)置在磁芯周圍的高溫超導(dǎo)體(HTS)的至少一個線圈。為了實(shí)驗(yàn)室測試的目的，還使用了由更傳統(tǒng)的導(dǎo)體構(gòu)成的小型測試裝置。然而，對后者的連續(xù)使用并未進(jìn)行評定，并且并未構(gòu)造成用于EDS中的實(shí)際使用。
[0006]HTS FCL通常被歸類為感應(yīng)型FCL(其中，負(fù)載電流流經(jīng)金屬線圈)或電阻型FCL (其中，電流流經(jīng)超導(dǎo)體線圈)。對于電感型FCL，使用HTSDC偏置線圈，以至少在金屬線圈附近將磁芯偏置到飽和狀態(tài)。該偏置使得超過給定閾值的通過金屬線圈的電流流動將導(dǎo)致磁芯脫離飽和狀態(tài)，這反過來將會改變金屬線圈的感應(yīng)系數(shù)并且對負(fù)載電流具有有限的影響。
[0007]由于HTS線圈的維修更密集、購買價格更昂貴、更難以制造，因此HTS線圈的使用在某些應(yīng)用中存在問題，并且由于需要相關(guān)的冷卻設(shè)備，因此它需要更多的總體占用面積(footprint)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是克服或緩解現(xiàn)有技術(shù)的至少一個缺點(diǎn)，或者提供一種有效的替代方案。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種故障限流器，其包括:
[0010]輸入端子，用于電連接至提供負(fù)載電流的電源；
[0011]輸出端子，用于與汲取(draw，消耗)負(fù)載電流的負(fù)載電路電連接；
[0012]磁飽和磁芯(magnetically saturable core),包括設(shè)置在至少兩個返回分支(limb)中間的至少一個線圈接收分支,其中，分支在至少兩個磁軛之間縱向延伸，并且其中，至少兩個磁軛和至少兩個返回分支為至少一個線圈接收分支限定一個或多個磁通返回路徑的至少一部分；
[0013]至少一個AC線圈，設(shè)置在至少一個線圈接收分支周圍，以在輸入端子與輸出端子之間輸送負(fù)載電流；以及
[0014]磁偏置系統(tǒng),用于磁偏置磁芯,從而響應(yīng)于負(fù)載電流的一個或多個特性，至少一個AC線圈從低阻抗?fàn)顟B(tài)移動到高阻抗?fàn)顟B(tài)。
[0015]在一個實(shí)施方式中，磁芯包括兩個線圈接收分支，并且AC線圈包括兩個線圈段(coil segment),每個線圈段設(shè)置在相應(yīng)線圈接收分支周圍。
[0016]在一個實(shí)施方式中，偏置系統(tǒng)包括設(shè)置在兩個線圈接收分支周圍的DC線圈。
[0017]在一個實(shí)施方式中，DC線圈設(shè)置在AC線圈和兩個線圈接收分支周圍。
[0018]在一個實(shí)施方式中，偏置系統(tǒng)包括分別設(shè)置在相應(yīng)線圈接收分支周圍的兩個DC線圈。
[0019]在一個實(shí)施方式中，兩個DC線圈分別設(shè)置在相應(yīng)線圈段和相應(yīng)線圈接收分支周圍。
[0020]在一個實(shí)施方式中，偏置系統(tǒng)設(shè)置在兩個磁軛的至少一個周圍。
[0021]在一個實(shí)施方式中,磁芯包括多個間隔開的磁芯段(core segment)。
[0022]在一個實(shí)施方式中，磁芯段類似并且每個磁芯段包括在至少兩個磁軛之間縱向延伸的至少一個線圈接收分支和至少一個返回分支。
[0023]在一個實(shí)施方式中，AC線圈包括兩個線圈段，并且每個線圈段設(shè)置在一個線圈接收分支周圍。
[0024]在一個實(shí)施方式中，偏置系統(tǒng)包括設(shè)置在每個磁芯段的至少一個線圈接收分支周圍的DC線圈。
[0025]在一個實(shí)施方式中，每個磁芯段包括一個以上的線圈接收分支，并且DC線圈設(shè)置在每個磁芯段的線圈接收分支周圍。
[0026]在一個實(shí)施方式中，偏置系統(tǒng)包括設(shè)置在磁芯的線圈接收分支周圍的DC線圈。
[0027]在一個實(shí)施方式中,磁芯、AC線圈和偏置系統(tǒng)浸入在電介質(zhì)內(nèi)。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種故障限流器，包括:
[0029]輸入端子，用于電連接至提供負(fù)載電流的電源；
[0030]輸出端子，用于與汲取負(fù)載電流的負(fù)載電路電連接；
[0031]磁飽和磁芯，用于限定具有至少一個線圈接收部分和至少一個返回部分的磁路；
[0032]至少一個AC線圈，設(shè)置在至少一個線圈接收部分周圍，以在輸入端子與輸出端子之間輸送負(fù)載電流；以及
[0033]至少一個金屬線圈，設(shè)置在返回部分周圍并且與至少一個線圈接收部分相鄰并且間隔開，以磁偏置磁芯，從而響應(yīng)于負(fù)載電流的一個或多個特性，至少一個AC線圈從低阻抗?fàn)顟B(tài)移動到高阻抗?fàn)顟B(tài)。
[0034]在一個實(shí)施方式中，磁芯包括第一分支，并且線圈接收部分沿著第一分支的至少一部分延伸。
[0035]在一個實(shí)施方式中，磁芯包括與第一分支平行并且間隔開的第二分支以及兩個磁軛，分支在兩個磁軛之間延伸，其中，第二分支和磁軛限定返回部分的至少一部分。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種故障限流器，包括:
[0037]輸入端子，用于電連接至提供負(fù)載電流的電源；
[0038]輸出端子，用于與汲取負(fù)載電流的負(fù)載電路電連接；
[0039]磁飽和磁芯，用于限定具有至少一個線圈接收部分和至少一個返回部分的磁路；
[0040]至少一個AC線圈，設(shè)置在至少一個線圈接收部分周圍，以在輸入端子與輸出端子之間輸送負(fù)載電流；以及
[0041]至少一個永磁體，設(shè)置在返回部分中并且與至少一個線圈接收部分相鄰并且間隔開，以磁偏置磁芯，從而響應(yīng)于負(fù)載電流的一個或多個特性，至少一個AC線圈從低阻抗?fàn)顟B(tài)移動到高阻抗?fàn)顟B(tài)。
[0042]在一個實(shí)施方式中，磁芯包括第一分支，并且線圈接收部分沿著第一分支的至少一部分延伸。
[0043]在一個實(shí)施方式中，磁芯包括與第一分支平行并且間隔開的第二分支以及兩個磁軛，分支在兩個磁軛之間延伸，其中，第二分支和磁軛限定返回部分的至少一部分。
[0044]在一個實(shí)施方式中，永磁體設(shè)置在一個或多個磁軛中。
[0045]在一個實(shí)施方式中，永磁體設(shè)置在第一分支中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0046]現(xiàn)將參照附圖僅通過舉例來描述本發(fā)明的實(shí)施方式，其中:
[0047]圖1為設(shè)置在配電系統(tǒng)(EDS)中的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的故障限流器(FCL)的示意圖；
[0048]圖2為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的單相FCL的剖面?zhèn)纫晥D；
[0049]圖3為利用圖2的三個相似的單相FCL的三相FCL的截面頂視圖；
[0050]圖4為根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方式的單相FCL的剖面?zhèn)纫晥D；
[0051]圖5為利用圖4的三個相似的單相FCL的三相FCL的截面頂視圖；
[0052]圖6為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的單相FCL的截面頂視圖；
[0053]圖7為圖6的FCL的截面?zhèn)纫晥D；
[0054]圖8為根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方式的三相FCL的截面頂視圖；
[0055]圖9為圖8的三相FCL的截面?zhèn)纫晥D；
[0056]圖10為根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方式的三相FCL的截面頂視圖；
[0057]圖11為在圖9中所示的磁芯段的透視圖；
[0058]圖12為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的FCL的局部剖面透視圖；
[0059]圖13為圖12的FCL的局部剖面?zhèn)纫晥D；
[0060]圖14為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的三相FCL的截面頂視圖；
[0061]圖15為圖14的FCL的輸入單元的截面頂視圖；
[0062]圖16為根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方式的單相FCL的剖面?zhèn)纫晥D；
[0063]圖17為利用圖16的三個相似的單相FCL的三相FCL的截面頂視圖；
[0064]圖18為圖4的單相FCL的局部剖面透視圖；
[0065]圖19為圖4的單相FCL的局部剖面?zhèn)纫晥D；
[0066]圖20為圖2的單相FCL的截面頂視圖；
[0067]圖21為在圖20中所示的磁芯的透視圖；
[0068]圖22為根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方式的單相FCL的局部剖面透視圖；
[0069]圖23為圖22的單相FCL的局部剖面?zhèn)纫晥D；
[0070]圖24為根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方式的單相FCL的截面頂視圖；
[0071]圖25為利用圖24的三個相似的單相FCL的三相FCL的截面頂視圖；
[0072]圖26為在圖24中所示的磁芯的透視圖；
[0073]圖27為根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方式的單相FCL的截面頂視圖；
[0074]圖28為圖27的單相FCL的局部剖面透視圖；
[0075]圖29為示出圖27的FCL的線圈接收分支、磁軛、AC線圈和DC線圈的局部剖面透視圖；
[0076]圖30為與圖27相似的單相FCL的截面頂視圖，但是在該圖中，每個線圈接收分支具有大致為圓形的橫截面區(qū)域；
[0077]圖31為圖30的單相FCL的局部剖面透視圖；
[0078]圖32為示出圖30的FCL的線圈接收分支、磁軛、AC線圈和DC線圈的局部剖面透視圖；
[0079]圖33為與圖27相似的單相FCL的剖面頂視圖，但是在該圖中，每個線圈接收分支具有大致為矩形的橫截面區(qū)域；
[0080]圖34為圖33的單相FCL的局部剖面透視圖；
[0081]圖35為示出圖33的FCL的線圈接收分支、磁軛、AC線圈和DC線圈的局部剖面透視圖；
[0082]圖36為示出在圖27、圖30和圖33中所示的每個FCL的實(shí)例尺寸的表格；
[0083]圖37為根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方式的三相FCL的截面頂視圖；
[0084]圖38為圖37的三相FCL的局部剖面透視圖；
[0085]圖39為示出圖37的FCL的線圈接收分支、磁軛、AC線圈和DC線圈的局部剖面透視圖；
[0086]圖40為與圖37相似的三相FCL的剖面頂視圖，但是在該圖中，每個線圈接收分支具有大致為圓形的橫截面區(qū)域；
[0087]圖41為圖40的三相FCL的局部剖面透視圖；
[0088]圖42為示出圖40的FCL的線圈接收分支、磁軛、AC線圈和DC線圈的局部剖面透視圖；
[0089]圖43為與圖37相似的三相FCL的剖面頂視圖，但是在該圖中，每個線圈接收分支具有大致為矩形的橫截面區(qū)域；
[0090]圖44為圖43的三相FCL的局部剖面透視圖；
[0091]圖45為示出圖43的FCL的線圈接收分支、磁軛、AC線圈和DC線圈的局部剖面透視圖；
[0092]圖46為根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方式的單相FCL的局部剖面透視圖；
[0093]圖47為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的FCL的局部剖面透視圖；
[0094]圖48為根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方式的單相FCL的局部剖面透視圖；
[0095]圖49為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的FCL的局部剖面透視圖；
[0096]圖50為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的單相FCL的剖面?zhèn)纫晥D；
[0097]圖51為在圖50中所示的磁芯的透視圖；以及
[0098]圖52為根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方式的磁芯的透視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0099]以下描述和示圖利用參考標(biāo)號來幫助讀者理解所示出的實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)和功能。相似的參考標(biāo)號在不同的實(shí)施方式中用于指定具有相同或相似功能和/或結(jié)構(gòu)的特征。僅通過舉例，在圖2中，除其他事項(xiàng)以外，未示出AC端子和DC端子。
[0100]附圖需要與該說明書中的相關(guān)文本一起視為一個整體。特別地，某些示圖選擇性地省略特征，以使所描述的特定特征更清晰。盡管這樣做以幫助讀者，但是不應(yīng)認(rèn)為那些特征未被公開或者對于相關(guān)實(shí)施方式的操作不是必需的。
[0101]當(dāng)關(guān)于特征使用術(shù)語“實(shí)施方式”時，不應(yīng)認(rèn)為表示僅具有能夠使用該特征的一個實(shí)施方式或者該特征不能與在相同的實(shí)施方式中未示出的其他特征相結(jié)合使用。技術(shù)人員應(yīng)理解，盡管某些特征在單個實(shí)施方式中是互相排斥的，但是能夠結(jié)合其他特征。
[0102]參照圖1，示出了配電系統(tǒng)1，該配電系統(tǒng)包括用于以預(yù)定的操作電壓Vt提供預(yù)定的最大操作電流Imax的三相變壓器2。變壓器2包括用于與具有發(fā)電站4形式的三相電源連接的三個第一輸入端子3 (僅示出了一個)。發(fā)電站提供操作電壓Vs。變壓器還包括以預(yù)定的操作電壓Vt提供負(fù)載電流I1ad的三個第一輸出端子5 (僅不出了一個)。系統(tǒng)I包括三相故障限流器，三相故障限流器為具有用于電連接至變壓器2的相應(yīng)端子5的三個間隔開的第二輸入端子10 (僅示出了一個)的FCL 6的形式。FCL6還包括用于將FCL與負(fù)載電路9 (其汲取負(fù)載電流1_)電連接的三個間隔開的第二輸出端子11 (僅示出了一個)。
[0103]在該實(shí)施方式中，線間電壓Vs是在50Hz下的33kV RMS AC。然而，在其他實(shí)施方式中，使用不同的電壓或頻率。常用電壓的實(shí)例包括132kV、66kV、33kV、llkV以及本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的很多其他電壓。其他常用頻率為60Hz。
[0104]圖2示出了包括磁飽和磁芯21的單相FCL 20。磁芯21包括兩個相鄰的細(xì)長的并且間隔開的大致為圓柱形的層壓鋼線圈(steel coil)接收分支23和24，這兩個分支設(shè)置在橫截面大致為矩形的兩個細(xì)長的并且間隔開的層壓鋼返回分支22與25中間并且與其一致。分支22、23、24和25在彼此垂直間隔開的并且也具有大致為矩形的橫截面的兩個基本水平的層壓鋼磁軛26與27之間縱向共同延伸。磁軛26和27以及分支22和25分別限定分支23和24的兩個磁通返回路徑。這兩個磁通返回路徑與分支23和24 —起限定兩個磁路。
[0105]FCL 20包括銅基絕緣AC線圈28，以在FCL的輸入與輸出端子之間輸送負(fù)載電流ΙωΜ)。線圈28包括兩個串聯(lián)的并且空間上分開的線圈段30和31，線圈段30和31在相反方向設(shè)置在相應(yīng)分支23和24周圍，其中，線圈30是輸入線圈段，并且線圈31是輸出線圈段。具有銅基DC線圈32的形式的磁偏置系統(tǒng)設(shè)置在線圈28以及分支23和24周圍以磁偏置線圈21，從而響應(yīng)于負(fù)載電流Iumd的一個或多個特性，線圈28從低阻抗?fàn)顟B(tài)移動到高阻抗?fàn)顟B(tài)。磁芯21以及線圈28和32都容納在箱體33內(nèi)，該箱體33包括具有介電油(dielectric oil,絕緣油)形式的電介質(zhì)34。
[0106]盡管兩個磁路通過共同的磁軛26和27物理連接，但是那些電路的磁操作對于實(shí)際用途來說是分開的。然而，在該實(shí)施方式中，在制造FCL時使用集成構(gòu)造以獲得特定的優(yōu)點(diǎn)。即，在兩個磁路中具有共同磁軛的所示出的磁芯結(jié)構(gòu)與制造在變壓器中使用的磁芯非常相似。這允許變壓器領(lǐng)域的技術(shù)人員在現(xiàn)有設(shè)施中制造FCL 20，然而，傳統(tǒng)的市售FCL需要專門的生產(chǎn)設(shè)施以及專門的制造技術(shù)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，利用本教導(dǎo)內(nèi)容的幫助，需要對標(biāo)準(zhǔn)變壓器制造工序的大量改變，以適應(yīng)本發(fā)明的各種FCL實(shí)施方式的制造。習(xí)慣于制造變壓器的人員熟悉與磁芯21和線圈段30和31的制造相關(guān)的繁重構(gòu)造，即使那些人員可能不熟悉故障限流器本身以及這種故障限流器的常用制造方法。
[0107]在本發(fā)明的實(shí)施方式中，返回分支22和25沒有AC線圈和偏置系統(tǒng)。這種設(shè)置保持低磁阻路徑，以便防止返回分支接近磁飽和。
[0108]盡管分支和磁軛分別被示出為沿大致垂直和水平方向，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可利用不同的方向。
[0109]圖3示出了利用三個相似的單相FCL 20的三相FCL 35，每個相具有一個FCL 20。FCL 35的磁芯36包括三個相似的間隔開的磁芯段36a、36b和36c。每個磁芯段36a、36b和36c具有與FCL 20的磁芯21相似的設(shè)置。即，磁芯段36a包括設(shè)置在兩個細(xì)長的返回分支37a與40a中間的兩個細(xì)長的線圈接收分支38a和39a。磁芯段36b同樣包括設(shè)置在兩個細(xì)長的返回分支37b與40b中間的兩個細(xì)長的線圈接收分支38b和39b。而且，磁芯段36c包括設(shè)置在兩個細(xì)長的返回分支37c與40c中間的兩個細(xì)長的線圈接收分支38c和39c。每個磁芯段36a、36b和36c包括銅基絕緣AC線圈41以及銅基DC線圈42。每個磁芯段36a、36b和36c的每個線圈42設(shè)置在相應(yīng)線圈41a、41b和41c以及相應(yīng)的分支38a和39a,38b和39b以及38c和39c周圍。FCL 35包括包含電介質(zhì)44的三個相似的箱體43。每個箱體43用于分別容納磁芯段36a以及線圈41a和42a、磁芯段36b和線圈41b和42b以及磁芯段36c和線圈41c和42c。
[0110]圖4示出了與圖2的FCL相似的單相FCL 50，但是在該圖中，磁偏置系統(tǒng)包括兩個銅基DC線圈51和52。線圈51設(shè)置在線圈段30和分支23周圍，并且線圈52設(shè)置在線圈段31和分支24周圍。
[0111]使用分離的銅基DC線圈降低了制造復(fù)雜性，并且通過采用更低高度的DC線圈，允許設(shè)計(jì)具有標(biāo)準(zhǔn)的方法。多個DC線圈能夠串聯(lián)或并聯(lián)(或這兩者的組合)地進(jìn)行電氣連接，以實(shí)現(xiàn)所需要的偏置安培匝數(shù)。
[0112]在圖4的實(shí)施方式中，線圈段30和31以及線圈51和52具有大致相同的高度。然而，將理解，在其他實(shí)施方式中，線圈段30和31以及線圈51和52不具有大致相同的高度。例如，在某些實(shí)施方式中，線圈段30和31縱向延伸超過線圈51和52。另一方面，在某些實(shí)施方式中，線圈51和52縱向延伸超過線圈段30和31。
[0113]圖5示出了利用三個相似的單相FCL 50的三相FCL 60，每個相具有一個FCL 50。與FCL 35—樣，F(xiàn)CL 60包括三個相似的間隔開的磁芯段61a、61b和61c，每個相具有一個磁芯段。每個磁芯段61a、61b和61c具有與FCL 50的磁芯21相似的設(shè)置。磁芯段61a包括設(shè)置在兩個細(xì)長的返回分支22a與25a中間的兩個細(xì)長的線圈接收分支23a和24a。同樣，磁芯段61b包括設(shè)置在兩個細(xì)長的返回分支22b和25b中間的兩個細(xì)長的線圈接收分支23b和24b。而且，磁芯段61c包括設(shè)置在兩個細(xì)長的返回分支22c與25c中間的兩個細(xì)長的線圈接收分支23c和24c。磁芯段61a包括分別設(shè)置在相應(yīng)的線圈段30a和31a以及相應(yīng)的分支23a和24a周圍的兩個DC線圈51a和52a。磁芯段61b包括兩個DC線圈51b和52b。線圈51b設(shè)置在線圈段30b和分支23b周圍，并且線圈52b設(shè)置在線圈段31b和分支24b周圍。磁芯段61c包括分別設(shè)置在相應(yīng)線圈段30b和31c以及相應(yīng)分支23c和24c周圍的兩個DC線圈51c和52c。FCL 60包括分別包含電介質(zhì)44a、44b和44c的三個相似的箱體33a,33b和33c。箱體33a容納磁芯段61a、線圈段30a和31a以及線圈51a和52a。箱體33b同樣容納磁芯段61b、線圈段30b和31b以及線圈51b和52b。最后，箱體33c容納磁芯段61c、線圈段30c和31c以及線圈51c和52c。
[0114]圖6示出了具有三個相似的間隔開的磁芯段71a、71b和71c的三相FCL 70。與FCL 60—樣，每個磁芯段71a、71b和71c具有與FCL 50的磁芯21相似的設(shè)置。而且，與FCL 60 一樣，F(xiàn)CL 70的線圈段30a和31a分別設(shè)置在分支23a和24a周圍。此外，F(xiàn)CL 70的線圈段30b和31b分別設(shè)置在分支23b和24b周圍。最后，F(xiàn)CL 70的線圈段30c和31c分別設(shè)置在分支23c和24c周圍。FCL 70包括一個用于磁偏置磁芯段71a、71b和71c的銅基DC線圈72。線圈72設(shè)置在所有六個線圈段30a、31a、30b、31b和30c、31c以及所有六個分支23a、24a、23b、24b、23c以及24c周圍。所有三個磁芯段71a,71b和71c、線圈段30a、31a、30b、31b和30c,31c以及線圈72容納在包含油(oil) 34的單個箱體33內(nèi)。
[0115]圖7示出了 FCL 70的磁芯段71a的剖面?zhèn)纫晥D。
[0116]圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方式的三相FCL 80。FCL 80包括兩個磁飽和磁芯段81和91。磁芯段81包括設(shè)置在兩個細(xì)長的返回分支82與86中間的三個細(xì)長的線圈接收分支83、84和85。如在圖9中最佳示出的，分支82、83、84、85和86在兩個磁軛87與88之間縱向延伸。再次參照圖8，磁芯段91包括設(shè)置在兩個細(xì)長的返回分支92和96中間的三個細(xì)長的線圈接收分支93、94和95。FCL 80包括分別具有兩個線圈段89a和99a、89b和99b以及89c和99c的三個銅基絕緣AC線圈。線圈89a、89b和89c是輸入線圈段，并且線圈99a、99b和99c是輸出線圈段。線圈89a和99a、89b和99b以及89c和99c分別設(shè)置在分支83和93、84和94以及85和95周圍。FCL 80包括具有單個銅基DC線圈90的形式的磁偏置系統(tǒng)以磁偏置線圈段81和91。線圈90設(shè)置在所有六個線圈段89a、99a、89b,99b和89c、99c以及所有六個分支83、93、84、94、85和95周圍。兩個磁芯段81和91、線圈段89a、99a、89b、99b和89c、99c以及線圈90容納在包含油34的單個箱體33內(nèi)。
[0117]圖10示出了與圖8相似的三相FCL 100，但是在該圖中，磁偏置系統(tǒng)包括兩個銅基DC線圈101和102。在該實(shí)施方式中，線圈101磁偏置磁芯段81，并且線圈102磁偏置磁芯段91。線圈101設(shè)置在輸入線圈段89a、89b和89c以及分支83、84和85周圍。另一方面，線圈102設(shè)置在輸入線圈段99a、99b和99c以及分支93、94和95周圍。在該實(shí)施方式中，兩個磁芯段81和91、線圈段89a、99a、89b、99b和89c,99c以及線圈101和102容納在包含油34的單個箱體33內(nèi)。
[0118]將理解，在其他實(shí)施方式中，F(xiàn)CL 100包括兩個箱體，一個箱體用于容納磁芯段81、輸入線圈段89a、89b和89c以及線圈101，并且一個箱體用于容納磁芯段91、輸出線圈段99a、99b和99c以及線圈102。因此，在這種實(shí)施方式中，F(xiàn)CL 100包括兩個單獨(dú)的單元(一個輸入單元和一個輸出單元)。
[0119]圖11示出了 FCL 80的磁芯段81。在該特定的實(shí)施方式中，分支83、84和85大致為圓柱形，具有基本為圓形的橫截面區(qū)域。然而，將理解，在其他實(shí)施方式中，分支83、84和85并非大致圓柱形，不具有基本為圓形的橫截面區(qū)域。例如，在某些實(shí)施方式中，分支83、84和85具有基本為矩形的橫截面區(qū)域，并且在其他實(shí)施方式中，分支83、84和85具有基本為正方形的橫截面區(qū)域。
[0120]而且，分支83、84和85的直徑小于磁軛87和88的寬度。然而，將理解，在其他實(shí)施方式中，分支83、84和85的直徑或?qū)挾然镜扔诨虼笥诖跑?7和88的寬度。分支83、84和85由堆疊的軟鋼層壓結(jié)構(gòu)(laminat1n)形成。在某些實(shí)施方式中，層壓結(jié)構(gòu)是定向變壓器層壓結(jié)構(gòu)。在其他實(shí)施方式中，層壓結(jié)構(gòu)是非定向變壓器層壓結(jié)構(gòu)，例如，以商標(biāo)LYCORE銷售的鋼層壓結(jié)構(gòu)。然而，將理解，在本發(fā)明的某些實(shí)施方式中，可使用其他非定向?qū)訅航Y(jié)構(gòu)材料。而且，將理解，在某些實(shí)施方式中，磁芯段81完全由以商標(biāo)LYCORE銷售的鋼層壓結(jié)構(gòu)形成。然而，將理解，磁芯段81可由其他材料形成。還將理解，在某些實(shí)施方式中，分支83、84和85由與分支82和86不同的材料形成。
[0121]圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方式的FCL 120。FCL 120包括圖11的磁飽和磁芯段81。S卩，F(xiàn)CL 120的磁芯段81包括設(shè)置在兩個細(xì)長的返回分支82和86中間的三個細(xì)長的線圈接收分支83、84和85。分支82、83、84、85和86在兩個磁軛87與88之間縱向延伸。FCL 120包括三個輸入線圈段89a、89b和89c，每個輸入線圈段分別設(shè)置在分支83、84和85周圍。FCL 120進(jìn)一步包括磁偏置系統(tǒng)，該磁偏置系統(tǒng)包括三個銅基DC線圈121、122和123，每個銅基DC線圈分別具有DC輸入端子126、127和128。線圈121、122和123均分別設(shè)置在線圈段89a和分支83、線圈段89b和分支84以及線圈段89c和分支85周圍。磁芯段81、輸入線圈段89a、89b和89c以及線圈121、122和123均容納在包含油34的箱體33內(nèi)。箱體33包括三個間隔開的AC輸入端子10以及兩個冷卻散熱器125。散熱器從箱體33的相對側(cè)朝外水平延伸并且與箱體液體連通(fluidic communicat1n)以允許冷卻油34。將理解，油34通過對流從箱體33中循環(huán)穿過這兩個散熱器，通過不均勻地加熱油來建立對流。S卩，油通過相應(yīng)上部供油管(oil feed pipe)從箱體的頂部移動到一個散熱器中。隨著油在散熱器中冷卻，它朝著該散熱器的底部下降。然后，冷卻的油經(jīng)由下部供油管返回到箱體的底部中。箱體33包括凈空高度(headroom)，以適應(yīng)在FCL 120的操作期間的油34的熱膨脹。在其他實(shí)施方式中，通過液體連接至箱體33的單獨(dú)的貯液器(reservoir)來適應(yīng)熱膨脹。
[0122]圖13示出了圖12的FCL 120的局部剖面?zhèn)纫晥D。
[0123]圖14示出了與圖10的FCL 100相似的三相FCL 140，但是該三相FCL包括兩個箱體33a和33b。箱體33a容納磁芯段81、輸入線圈段89a、89b和89c以及線圈101，并且箱體33b容納磁芯段91、輸出線圈段99a、99b和99c以及線圈102。因此，在這種實(shí)施方式中，F(xiàn)CL 140包括兩個單獨(dú)的單元，S卩，一個輸入單元141和一個輸出單元142。分支83、84、85、93、94和95的寬度與磁軛的寬度基本相同。因此，線圈段89a、89b和89c以及線圈101設(shè)置在分支83、84和85周圍，從而它們延伸超過磁軛的寬度。同樣，線圈段99a、99b和99c以及線圈102設(shè)置在分支93、94和95周圍，從而它們延伸超過磁軛的寬度。
[0124]圖15示出了 FCL 140的輸入單元141。盡管每個分支83、84和85的寬度與磁軛的寬度基本相同，但將理解，在其他實(shí)施方式中，分支83、84和85的寬度可小于磁軛的寬度。在分支83、84和85的寬度小于磁軛的寬度的某些實(shí)施方式(諸如圖11中所示的磁芯段81)中，線圈段89a、89b和89c基本位于磁軛的寬度內(nèi)，并且僅線圈101延伸超過磁軛的寬度。然而，在其他實(shí)施方式中，線圈段89a、89b和89c以及線圈101基本位于磁軛的寬度內(nèi)。將理解，在本發(fā)明的實(shí)施方式中，線圈段和DC線圈在不同的程度上延伸超過磁軛的寬度。
[0125]圖16示出了與圖4相似的單相FCL 160，但是在該圖中，線圈51與線圈段30縱向間隔開并相鄰，并且設(shè)置在分支23周圍。線圈52同樣與線圈段31縱向間隔開并相鄰，并且設(shè)置在分支24周圍。在該實(shí)施方式中，分支23的其中設(shè)置線圈51的部分161由與設(shè)置線圈段30的部分162不同的材料形成。同樣，分支24的其中設(shè)置線圈52的部分163由與設(shè)置線圈段31的部分164不同的材料形成。部分161和163由非層壓的磁性材料形成，以防止AC電力頻率磁通量穿過，同時允許DC偏置通量穿過。
[0126]圖17示出了利用三個相似的單相FCL 160的三相FCL 170，每個相具有一個單相FCL 160。FCL 170包括三個相似的間隔開的磁芯段171a、171b和171c。每個磁芯段171a、171b和171c具有與FCL 160的磁芯21相似的設(shè)置。
[0127]圖18示出了在圖4中所示的單相FCL 50的局部剖面透視圖。箱體33包括AC輸入端子181和AC輸出端子182以及兩個冷卻散熱器125。線圈51包括DC輸入端子183，并且線圈52包括DC輸入端子183。在該實(shí)施方式中，每個分支23和24的寬度與磁軛26和27的寬度基本相同。因此，線圈段30和31以及線圈51和52延伸超過磁軛26和27的寬度。圖19示出了圖18的局部剖面?zhèn)纫晥D。
[0128]圖20示出了在圖2中所示的單相FCL 20的截面頂視圖。每個分支23和24的寬度與磁軛的寬度基本相同，從而線圈32以及線圈段30和31延伸超過磁軛的寬度。箱體33包括兩個冷卻散熱器125。
[0129]圖21示出了 FCL 20的磁芯21，并且最佳地示出了分支23和24的寬度與磁軛26和27的寬度基本相同。分支23和24大致為圓柱形，并且具有基本為圓形的橫截面區(qū)域。然而，將理解，在其他實(shí)施方式中，分支并非大致圓柱形，并且不具有基本為圓形的橫截面區(qū)域。分支23和24由堆疊的層壓構(gòu)成。在某些實(shí)施方式中，層壓結(jié)構(gòu)是定向變壓器層壓結(jié)構(gòu)。在其他實(shí)施方式中，層壓結(jié)構(gòu)是非定向變壓器層壓結(jié)構(gòu)，諸如，以商標(biāo)LYCORE銷售的鋼層壓結(jié)構(gòu)。然而，將理解，在本發(fā)明的某些實(shí)施方式中，使用其他非定向?qū)訅航Y(jié)構(gòu)材料。而且，將理解，在某些實(shí)施方式中，磁芯21完全由以商標(biāo)LYCORE銷售的鋼層壓結(jié)構(gòu)形成。然而，將理解，磁芯21可由其他材料形成。還將理解，在某些實(shí)施方式中，分支23和24由與分支22和25不同的材料形成。
[0130]圖22示出了與圖18相似的單相FCL 220，但是在該圖中，每個分支23和24的寬度小于磁軛26和27的寬度。因此，線圈段30和31以及線圈51和52基本位于磁軛26和27的寬度內(nèi)。圖23示出了圖22的局部剖面?zhèn)纫晥D。
[0131]圖24示出了與圖20相似的單相FCL 240的剖面頂視圖，但是在該圖中，每個分支23和24的寬度小于磁軛的寬度，從而線圈32和線圈段30和31基本位于磁軛的寬度內(nèi)。由于FCL 240的磁軛比FCL 20的磁軛更寬，所以FCL 240的磁軛的長度小于FCL 20的磁軛的長度。
[0132]圖25示出了利用三個相似的單相FCL 240的三相FCL 250，每個相具有一個FCL240。
[0133]圖26示出了圖24的FCL 240的磁芯21。圖26最佳地示出了分支23和24的寬度小于磁軛26和27的寬度。分支23和24大致為圓柱形，并且具有基本為圓形的橫截面區(qū)域。然而，將理解，在其他實(shí)施方式中，分支并非大致圓柱形，并且不具有基本為圓形的橫截面區(qū)域。
[0134]圖27示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方式的單相FCL 270。如在圖29中最佳示出的，F(xiàn)CL 270包括兩個相鄰的細(xì)長的并且間隔開的大致為矩形的層壓鋼線圈接收分支271和272，這兩個分支在垂直間隔開的兩個基本水平的層壓鋼磁軛273與274之間縱向共同延伸。分支271和272分別具有基本為正方形橫截面區(qū)域。再次參照圖27，F(xiàn)CL 270包括銅基絕緣AC線圈275，該AC線圈275包括兩個串聯(lián)連接并且在空間上分開的線圈段276和277，該線圈段276和277在相反方向設(shè)置在相應(yīng)分支271和272周圍。具有兩個縱向間隔開的銅基賽道形(race track) DC線圈278和279的形式的磁偏置系統(tǒng)設(shè)置在線圈段276和277以及分支271和272周圍。磁軛273和274、分支271和272、線圈段276和277以及線圈278和279均容納在包含油281的箱體280內(nèi)。箱體280包括兩個冷卻散熱器282和16個相似的間隔開的縱向延伸的層壓鋼返回分支283(其設(shè)置在箱體280的外壁上)。磁軛273和274以及分支283限定分支271和272的磁通返回路徑。在該實(shí)施方式中，每個分支271和272的寬度明顯小于磁軛273和274的寬度。因此，線圈段276和277以及線圈278和279完全位于磁軛273和274的寬度內(nèi)。然而，將理解，在其他實(shí)施方式中，線圈段276和277以及線圈278和279并非完全位于磁軛273和274的寬度內(nèi)。
[0135]圖28為圖27的FCL 270的局部剖面透視圖。圖29示出了 FCL 270的分支271和272、磁軛273和274、線圈段276和277以及線圈278和279。
[0136]圖30示出了與圖27的FCL 270相似的單相FCL 300，但是在該圖中，每個分支271和272具有基本為圓形的橫截面區(qū)域。圖31為圖30的FCL300的局部剖面透視圖。圖32示出了 FCL 300的分支271和272、磁軛273和274、線圈段276和277以及線圈278和279。
[0137]圖33示出了與圖27的FCL 270相似的單相FCL 330，但是在該圖中，每個分支271和272具有基本為矩形的橫截面區(qū)域。圖34為FCL 330的局部剖面透視圖。圖35示出了FCL 330的分支271和272、磁軛273和274、線圈段276和277以及線圈278和279。
[0138]圖36分別示出了單相FCL 270,300和330的尺寸的表格。將理解，在圖36的表格中所示的尺寸僅是實(shí)例，并且在本發(fā)明的其他實(shí)施方式中，使用其他尺寸?？紤]到本文中的教導(dǎo)內(nèi)容的好處，技術(shù)人員將理解，本發(fā)明的實(shí)施方式適用于不同尺寸的更寬范圍。在某些實(shí)施方式中，關(guān)鍵性設(shè)計(jì)尺寸是總體積，在某些實(shí)施方式中是占用面積，某些實(shí)施方式中是高度，某些實(shí)施方式中是一個預(yù)定的尺寸。本發(fā)明適用于在滿足使本發(fā)明適用于各種安裝地點(diǎn)的那些標(biāo)準(zhǔn)中的一個或多個的寬范圍的實(shí)施方式中的實(shí)施。將理解，很多安裝地點(diǎn)是其中FCL被改裝成延長現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的使用壽命的現(xiàn)有配電站。這通常對所需要的FCL的一個或多個尺寸施加了非常嚴(yán)格的限制。本發(fā)明能夠提供FCL的相當(dāng)靈活的設(shè)計(jì)。例如，在需要三相FCL時，能夠通過以下元件構(gòu)成該三相FCL:容納在三個單獨(dú)的箱體內(nèi)的三個單相磁芯；容納在一個單獨(dú)的箱體內(nèi)的三個單相磁芯；容納在單個箱體內(nèi)的兩個半相磁芯；或者容納在兩個單獨(dú)的箱體內(nèi)的兩個半相磁芯。還能夠具有如在示圖中所示的定向的磁芯(即，水平延伸的磁芯)，或者具有另外延伸的磁芯。例如，在某些實(shí)施方式中，磁芯垂直延伸，而在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，磁芯被放平，從而分支在共同的水平面中延伸。
[0139]圖37示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方式的三相FCL 370。FCL 370具有與FCL270相似的設(shè)置，但是包括在磁軛273與274之間縱向共同延伸的六個線圈接收分支271a、272a、271b、272b、271c 和 272c。與 FCL 270 一樣，每個分支 271a、272a、271b、272b、271c和272c具有基本為正方形的橫截面區(qū)域。FCL 370包括三個銅基絕緣AC線圈275a、275b和275c，每個相具有一個線圈，每個AC線圈分別包括在相反方向設(shè)置在相應(yīng)分支271a和272a,271b和272b以及271c和272c周圍的兩個線圈段276a和277a,276b和277b以及276c 和 277c。線圈 278 和 279 設(shè)置在線圈段 276a、277a、276b、277b、276c 和 277c 以及分支 271a、272a、271b、272b、271c 和 272c 周圍。磁軛 273 和 274、分支 271a、272a、271b、272b、271c和272c、線圈段276a、277a、276b、277b、276c和277c以及線圈278和279均容納在包含油281的箱體280中。箱體280包括兩個冷卻散熱器282以及設(shè)置在箱體280的外壁上的18個相似的間隔開的返回分支283。
[0140]圖38為圖37的FCL 370的局部剖面透視圖。圖39示出了 FCL 370的分支271a、272a、271b、272b、271c 和 272c、磁軛 273 和 274、線圈段 276a、277a、276b、277b、276c 和 277c以及線圈278和279。
[0141]圖40示出了與圖37的FCL 370相似的三相FCL 400，但是在該圖中，每個分支271a、272a、271b、272b、271c和272c具有基本為圓形的橫截面區(qū)域。圖41為圖40的FCL400的局部剖面透視圖。圖42示出了圖40的FCL 400的分支271a、272a、271b、272b、271c和 272c、磁軛 273 和 274、線圈段 276a、277a、276b、277b、276c 和 277c 以及線圈 278 和 279。
[0142]圖43示出了與圖37的FCL 370相似的三相FCL 430，但是在該圖中，每個分支271a、272a、271b、272b、271c和272c具有基本為矩形的橫截面區(qū)域。圖44為FCL 430的局部剖面透視圖。圖45示出了 FCL 430的分支271a、272a、271b、272b、271c和272c、磁軛273 和 274、線圈段 276a、277a、276b、277b、276c 和 277c 以及線圈 278 和 279。
[0143]圖46示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方式的單相FCL 460。FCL 460與圖18相似，但是在該圖中，磁偏置系統(tǒng)包括四個銅基DC線圈461、462、463和464。線圈461和462設(shè)置為與線圈段30相鄰并縱向間隔開，并且設(shè)置在分支23周圍和相對端處。同樣，線圈463和464設(shè)置為與線圈段31相鄰并縱向間隔開，并且設(shè)置在分支24周圍和相對端處。分支23包括兩個相似的端部465和466，線圈461和462分別設(shè)置在這兩個端部周圍。分支23包括兩個相似的端部465和466，線圈461和462分別設(shè)置在端部465和466周圍。分支24同樣包括兩個相似的端部467和468，線圈463和464分別設(shè)置在端部467和468周圍。每個端部465、466、467和468的直徑大于各個分支23和24的中間部分469和470的直徑。
[0144]圖47示出了與FCL 460相似的FCL 471，但FCL 471包括一個額外的設(shè)置在分支22與25的中間的大致為圓柱形的層壓鋼線圈接收分支472。與分支22、23、24和25 —樣，分支472在磁軛26與27之間縱向延伸。FCL 471還包括設(shè)置在分支472周圍的線圈段473。而且，F(xiàn)CL 471包括兩個額外的銅基DC線圈474和475，這兩個線圈設(shè)置為與線圈段473相鄰并縱向間隔開，并且設(shè)置在分支472周圍和相對端處。分支472包括兩個相似的端部476和477，線圈474和475分別設(shè)置在端部476和477周圍。每個端部476和477的直徑大于分支472的中間部分478的直徑。
[0145]圖48示出了與FCL 460相似的單相FCL 480，但是在該圖中，磁偏置系統(tǒng)包括六個相似的銅基DC線圈481、482、483、484、485和486。線圈481、483和485水平隔開并且設(shè)置在磁軛26周圍，從而線圈481位于分支22和23的中間，線圈483位于分支23和24的中間，并且線圈485位于分支24和25的中間。線圈482、484和486同樣水平間隔開，并且設(shè)置在磁軛27周圍，從而線圈482位于分支22和23的中間，線圈484位于分支23和24的中間，并且線圈486位于分支24和25的中間。
[0146]圖49示出了與FCL 471相似的FCL 490，但是在該圖中，磁偏置系統(tǒng)與FCL 480的磁偏置系統(tǒng)相似。FCL 490包括分別設(shè)置在磁軛26和27周圍的兩個額外的相似的銅基DC線圈491和492。在該實(shí)施方式中，線圈481、483、485和491水平間隔開并且設(shè)置在磁軛26周圍，從而線圈481位于分支22和23的中間，線圈483位于分支23和24的中間，線圈485位于分支24和472的中間，并且線圈491位于分支472和25的中間。線圈482、484、486和492同樣水平隔開，并且設(shè)置在磁軛27周圍，從而線圈482位于分支22和23的中間，線圈484位于分支23和24的中間，并且線圈486位于分支24和472的中間，并且線圈492位于分支472和25的中間。
[0147]圖50示出了與圖2的FCL 20相似的單相FCL 500，但是在該圖中，磁芯21包括兩個磁芯段21a和21b。磁芯段21a包括在磁軛26a與27a之間縱向延伸的分支22和23。磁芯段21b包括在磁軛26b與27b之間縱向延伸的分支24和25。線圈段30和31在相反方向依然設(shè)置在相應(yīng)分支23和24周圍，并且線圈段32依然設(shè)置在兩個線圈段30和31以及兩個分支23和24周圍。磁軛26a與磁軛26b通過氣隙501間隔開。同樣,磁軛27a與磁軛27b通過氣隙502間隔開。圖51為在圖50中所示的FCL 500的磁芯段21a和21b的透視圖。
[0148]圖52示出了與在圖51中所示的磁芯段21a和21b相似的兩個磁芯段520a和520b，但是在該圖中，分支23包括位于分支23的相對端處的兩個相似的端部521和522，并且分支24包括位于分支24的相對端處的兩個相似的端部523和524。每個端部521、522、523和524的直徑大于相應(yīng)分支23和24的中間部分525和526的直徑。
[0149]除非另有規(guī)定，否則在本文中使用的術(shù)語“占用面積(footprint) ”應(yīng)理解為容納結(jié)構(gòu)或裝置所需要的下層(underlying)表面面積。由于通常在現(xiàn)有電力配電站或其他設(shè)施中改裝FCL(其中，由于以高壓進(jìn)行操作的不同設(shè)備需要保持安全物理分離，所以限制可利用的表面區(qū)域)，所以可用于容納FCL的占用面積通常是臨界設(shè)計(jì)參數(shù)。占用面積通常表示為在表面上的可用面積。該說明書可按照在表面上的絕對最大面積或占用面積，或者在表面上具有最大長度和最大寬度中的一個或多個的區(qū)域或占用面積。將理解，術(shù)語“占用面積”也可被解釋為表示由某個物體所占據(jù)的面積或者在一個邊界內(nèi)包圍的二維表面的空間或面積。即，占用面積的形狀不需要是規(guī)則的，并且在某些實(shí)施方式中，它由復(fù)雜的或不規(guī)則的形狀來限定。
[0150]如在本文中所使用的，除非另有規(guī)定，否則使用序數(shù)形容詞“第一”、“第二”、“第三”等來描述共同的物體僅僅表示正在提及相似物體的不同實(shí)例，而并非旨在暗含必須按時間或空間上的規(guī)定順序、以排列或任何其他方式來這樣描述物體。
[0151]而且，盡管在本文中描述的某些實(shí)施方式包括在其他實(shí)施方式中包括的某些而非其他特征，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，不同實(shí)施方式的特征的組合也意味著落在本發(fā)明的范圍內(nèi)，并且構(gòu)成不同的實(shí)施方式。例如，在所附權(quán)利要求中，可以任何組合的形式使用任何所保護(hù)的實(shí)施方式。
[0152]在本文提供的描述中，闡述了大量具體細(xì)節(jié)。然而，應(yīng)理解，無需這些具體細(xì)節(jié)，也可實(shí)踐本發(fā)明的實(shí)施方式。在其他情況下，未詳細(xì)示出熟知的方法、結(jié)構(gòu)和技術(shù)，以免混淆對該描述的理解。
[0153]應(yīng)注意，當(dāng)術(shù)語耦接的用于權(quán)利要求中時，不應(yīng)被解釋為僅限于直接連接?？墒褂眯g(shù)語“耦接的”和“連接的”及其派生詞。應(yīng)理解，這些術(shù)語并非旨在彼此同義。因此，裝置A耦接至裝置B這一表示的范圍不應(yīng)限于其中裝置A的輸出端直接連接至裝置B的輸入端的裝置或系統(tǒng)。它是指在A的輸出端與B的輸入端之間具有路徑，該路徑可為包括其他裝置或器件的路徑?！榜罱拥摹笨杀硎緝蓚€或更多個元件進(jìn)行直接物理或電氣接觸，或者兩個或更多個元件彼此不直接接觸，但是依然彼此協(xié)作或交互。
[0154]本發(fā)明的實(shí)施方式的主要優(yōu)點(diǎn)基于:
[0155].由銅或其他金屬構(gòu)成的線圈；
[0156].不存在超導(dǎo)線圈；
[0157].AC和DC線圈極為靠近；
[0158].在保持脫離飽和狀態(tài)的磁路中的低磁阻返回路徑；
[0159].利用標(biāo)準(zhǔn)的變壓器制造技術(shù)的能力；
[0160].低制造成本；
[0161]?低材料成本。
[0162]技術(shù)人員將認(rèn)識到，這些實(shí)例適用于所制造的特定設(shè)計(jì)，并且具有不同的構(gòu)造細(xì)節(jié)的其他設(shè)計(jì)的詳細(xì)結(jié)果將不同。要考慮這些結(jié)果的主要結(jié)論和模式。
[0163]雖然已經(jīng)參照特定實(shí)例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，本發(fā)明可以很多其他形式來體現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種故障限流器，包括: 輸入端子，用于電連接至提供負(fù)載電流的電源； 輸出端子，用于與汲取所述負(fù)載電流的負(fù)載電路電連接； 磁飽和磁芯，包括設(shè)置在至少兩個返回分支中間的至少一個線圈接收分支，其中，所述分支在至少兩個磁軛之間縱向延伸，并且其中，所述至少兩個磁軛和所述至少兩個返回分支限定所述至少一個線圈接收分支的一個或多個磁通返回路徑的至少一部分； 至少一個AC線圈，設(shè)置在所述至少一個線圈接收分支周圍，以在所述輸入端子與所述輸出端子之間輸送負(fù)載電流；以及 磁偏置系統(tǒng)，用于磁偏置所述磁芯，從而響應(yīng)于所述負(fù)載電流的一個或多個特性，所述至少一個AC線圈從低阻抗?fàn)顟B(tài)移動到高阻抗?fàn)顟B(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的故障限流器，其中，所述磁芯包括兩個線圈接收分支，并且所述AC線圈包括兩個線圈段，每個線圈段設(shè)置在相應(yīng)線圈接收分支周圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的故障限流器，其中，所述偏置系統(tǒng)包括設(shè)置在所述兩個線圈接收分支周圍的DC線圈。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的故障限流器，其中，所述DC線圈設(shè)置在所述AC線圈和所述兩個線圈接收分支周圍。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的故障限流器，其中，所述偏置系統(tǒng)包括分別設(shè)置在相應(yīng)線圈接收分支周圍的兩個DC線圈。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的故障限流器，其中，所述兩個DC線圈分別設(shè)置在相應(yīng)線圈段和相應(yīng)線圈接收分支周圍。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的故障限流器，其中，所述偏置系統(tǒng)設(shè)置在所述兩個磁軛的至少一個周圍。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的故障限流器，其中，所述磁芯包括多個間隔開的磁芯段。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的故障限流器，其中，所述磁芯段是類似的并且每個磁芯段包括在至少兩個磁軛之間縱向延伸的至少一個線圈接收分支和至少一個返回分支。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的故障限流器，其中，所述AC線圈包括兩個線圈段，并且每個線圈段設(shè)置在一個線圈接收分支周圍。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的故障限流器，其中，所述偏置系統(tǒng)包括設(shè)置在每個磁芯段的所述至少一個線圈接收分支周圍的DC線圈。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的故障限流器，其中，每個磁芯段包括不止一個的線圈接收分支，并且所述DC線圈設(shè)置在每個磁芯段的所述線圈接收分支周圍。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的故障限流器，其中，所述偏置系統(tǒng)包括設(shè)置在所述磁芯的所述線圈接收分支周圍的DC線圈。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的故障限流器，其中，所述磁芯、所述AC線圈和所述偏置系統(tǒng)浸入在電介質(zhì)內(nèi)。
15.一種故障限流器，包括: 輸入端子，用于電連接至提供負(fù)載電流的電源； 輸出端子，用于與汲取所述負(fù)載電流的負(fù)載電路電連接； 磁飽和磁芯，用于限定具有至少一個線圈接收部分和至少一個返回部分的磁路； 至少一個AC線圈，設(shè)置在所述至少一個線圈接收部分周圍，以在所述輸入端子與所述輸出端子之間輸送負(fù)載電流；以及 至少一個金屬線圈，設(shè)置在所述返回部分周圍并且與所述至少一個線圈接收部分相鄰并間隔開，以磁偏置所述磁芯，從而響應(yīng)于所述負(fù)載電流的一個或多個特性，所述至少一個AC線圈從低阻抗?fàn)顟B(tài)移動到高阻抗?fàn)顟B(tài)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的故障限流器，其中，所述磁芯包括第一分支，并且所述線圈接收部分沿著所述第一分支的至少一部分延伸。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的故障限流器，其中，所述磁芯包括與所述第一分支平行并間隔開的第二分支以及兩個磁軛，所述分支在所述兩個磁軛之間延伸，其中，所述第二分支和所述磁軛限定所述返回部分的至少一部分。
18.一種故障限流器，包括: 輸入端子，用于電連接至提供負(fù)載電流的電源； 輸出端子，用于與汲取所述負(fù)載電流的負(fù)載電路電連接； 磁飽和磁芯，用于限定具有至少一個線圈接收部分和至少一個返回部分的磁路； 至少一個AC線圈，設(shè)置在所述至少一個線圈接收部分周圍，以在輸入端子與輸出端子之間輸送負(fù)載電流；以及 至少一個永磁體，設(shè)置在所述返回部分中并且與所述至少一個線圈接收部分相鄰并間隔開，以磁偏置所述磁芯，從而響應(yīng)于所述負(fù)載電流的一個或多個特性，所述至少一個AC線圈從低阻抗?fàn)顟B(tài)移動到高阻抗?fàn)顟B(tài)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的故障限流器，其中，所述磁芯包括第一分支，并且所述線圈接收部分沿著所述第一分支的至少一部分延伸。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的故障限流器，其中，所述磁芯包括與所述第一分支平行并間隔開的第二分支以及兩個磁軛，所述分支在所述兩個磁軛之間延伸，其中，所述第二分支和所述磁軛限定所述返回部分的至少一部分。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的故障限流器，其中，所述永磁體設(shè)置在一個或多個所述磁輒中。
22.根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的故障限流器，其中，所述永磁體設(shè)置在所述第一分支中。
23.—種基本如在本文中參照在附圖和/或?qū)嵗惺境龅谋景l(fā)明的任一個實(shí)施方式所描述的故障限流器。
【文檔編號】H02H9/02GK104412479SQ201280069422
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月9日
【發(fā)明者】弗朗西斯·安東尼·達(dá)曼, 約恩·帕特里克·霍奇 申請人:Asg超導(dǎo)體股份公司