空心箔式電抗器降低功耗的結(jié)構(gòu)改進(jìn)

      一、引言：應(yīng)用有限元法對空心、半鐵心、半封閉鐵心、全封閉鐵心4種結(jié)構(gòu)的箔式電抗器渦流場進(jìn)行了仿真分析．分別計算出了磁場分布和銅箔片中的電流密度分布及交流損耗．找出了造成擠流效應(yīng)的因素和減小損耗的途徑．根據(jù)前面的分析結(jié)果，提出圖7(a)所示的一種改進(jìn)結(jié)構(gòu)．即在箔式空心電抗器繞組的頂部和底部各加上鐵磁材料(計算中取／Zr=5 000)的圓板，為了減小圓板中的渦流損耗，圓板可以采取疊片式或在圓板上沿徑向適當(dāng)?shù)拈_槽。

      二、空心箔式電抗器降低功耗的結(jié)構(gòu)改進(jìn)
      為了驗(yàn)證這個思路的有效性．對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行了仿真分析。圖7(a)為磁場分布圖，圖7(b)，(c)表明，此時電抗器中的徑向磁場顯著減小，峰值只是空心結(jié)構(gòu)時的1／3左右。各箔片中電流密度分布見圖8．比較圖8和圖2可知．改進(jìn)后箔片中電流密度均勻性比空心時的要好。對該結(jié)構(gòu)計算出的交流損耗P5=34．329 W，比空心結(jié)構(gòu)時的交流損耗降低16．7％。與直流損耗之比為：K =尸5／Po=34．329／32． 7=1．058。

      計算得空心結(jié)構(gòu)的等效電感L=1．837 E一04 H改進(jìn)結(jié)構(gòu)的等效電感 =2．146 E一04 H．大于空心時的電感，因此在相同電感值下．改進(jìn)結(jié)構(gòu)的箔層可以減少。試把最外包封減少二層．計算得等效電感￡=1．897~104 H．此時交流損耗P=31．949 W．比空心結(jié)構(gòu)時的交流損耗降低22．4％。與直流損耗之比為 =腓31．949／32．444 7=0．985。低于直流損耗。通過合理的優(yōu)化圓板的寬度．厚度及放置的高度可以進(jìn)一步減小損耗

      三、結(jié) 語
      1、箔式電抗器各箔片中電流的擠流程度與磁場的徑向分量 密切相關(guān)， 越大，擠流現(xiàn)象越嚴(yán)重，減小 分量，是改善銅箔片中電流分布不均勻現(xiàn)象達(dá)到減小交流損耗的有效途徑

      2、半鐵心、半封閉、全封閉鐵心結(jié)構(gòu)都不能有效的減小箔式電抗器的交流損耗。

      3、在空心箔式電抗器上下兩端合理附加鐵磁材料圓板，可有效減小電抗器的交流損耗。