剖析新型磁屏蔽電抗器PK普通電抗器的優(yōu)越性

　　摘 要：為了解決普通電抗器的漏磁等問題，人們開發(fā)出了新型磁屏蔽電抗器，其具有諸多優(yōu)點。通過分析新型磁屏蔽電抗器的結(jié)構(gòu)和原理，對其的特點與優(yōu)越性進(jìn)行了總結(jié)。
　　
　　關(guān)鍵詞：新型磁屏蔽電抗器；普通電抗器；漏磁；
　　
　　一、引 言
　　我國電力系統(tǒng)曾經(jīng)廣泛應(yīng)用普通電抗器，因為其結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行維護(hù)方便。盡管普通電抗器有許多優(yōu)點如機(jī)械強(qiáng)度高，絕緣程度高，以及良好的感抗值線性度等等，但是也存在明顯的缺點，特別是在電抗器周圍存在嚴(yán)重的磁通泄露，損耗加大，噪音明顯，低功率影響電能質(zhì)量，漏磁嚴(yán)重會對周圍電子儀器產(chǎn)生影響，電磁污染嚴(yán)重。
　　
　　進(jìn)入二十一世紀(jì)，電氣產(chǎn)品的發(fā)展趨勢傾向于節(jié)能、安全、環(huán)保，為了解決普通電抗器使用中的問題，人們成功地設(shè)計出了新型磁屏蔽電抗器，在普通電抗器的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，既解決了漏磁等問題，又保留著普通電抗器的特點，具有了安全環(huán)保、節(jié)能、可靠性強(qiáng)的特點。
　　
　　二、新型磁屏蔽電抗器的原理
　　空氣和導(dǎo)線的導(dǎo)磁率相似，普通電抗器的通路徑主要暴露在空氣中，在空氣中的磁通會發(fā)散到電抗器以外，出現(xiàn)漏磁現(xiàn)象。電抗器隨著體積的增加，由于磁通增大而使得漏磁現(xiàn)象加重。漏磁現(xiàn)象產(chǎn)生的感應(yīng)渦流，會影響附近的金屬導(dǎo)體和閉合回路，使其發(fā)熱而損壞，所以我們安裝普通空心電抗器時，會有安全距離來保證漏磁現(xiàn)象不會對周圍設(shè)備造成損害。事實上，即便在安全距離之外，電抗器的漏磁現(xiàn)象也會影響到一些電子儀器的使用。而磁屏蔽電抗器多出了鐵心，鐵心的導(dǎo)磁率比空氣要大的多，很大程度上控制了磁通經(jīng)過的路徑，盡可能避免了磁通發(fā)散到外圍。加裝鐵心可以使磁通的絕大部分路徑在鐵心內(nèi)，有效地減少了漏磁。
　　
　　三、新型磁屏蔽電抗器的優(yōu)越性
　　1、與普通電抗器相比，新型磁屏蔽電抗器的結(jié)構(gòu)優(yōu)越性
　　普通的電抗器沒有屏蔽筒，磁通經(jīng)過的路徑大部分是空氣，相比之下新型磁屏蔽電抗器中內(nèi)外鐵心構(gòu)成閉合回路，鐵心成為了磁通的主要路徑。新型磁屏蔽電抗器在主要結(jié)構(gòu)上沒有太多變化，多根導(dǎo)線多層并聯(lián)組成了電抗器的圓筒式結(jié)構(gòu)。圓筒式的屏蔽筒放置在電抗器線圈的內(nèi)側(cè)和外側(cè)，屏蔽筒由許多鐵心片堆疊而成，（圖1）可以采取整體澆注的方法整體固化屏蔽筒與線包，避免鐵心受潮和震動，降低電抗器的噪音，有助于電抗器的安裝和使用。

　   2、與普通電抗器相比，新型磁屏蔽電抗器的防漏磁優(yōu)越性
　　空氣的導(dǎo)磁率比較低，鐵的導(dǎo)磁率比較大，相同的大小電感，新型磁屏蔽電抗器中線圈匝數(shù)遠(yuǎn)比普通普通電抗器少，電抗器的磁通發(fā)散嚴(yán)重，在導(dǎo)線上的渦流損耗很大，對周圍的電器設(shè)備影響大；而磁屏蔽電抗器就能夠縮小體積，同時減小了電阻，磁力線被控制在內(nèi)外鐵心里，新型磁屏蔽電抗器中內(nèi)外鐵心構(gòu)成閉合回路，磁通經(jīng)過的大部分是鐵心，降低了電抗器導(dǎo)線的渦流損耗，也避免了漏磁，保證了電磁安全，使得外圍空氣中的漏磁大大減少，也減小了安裝時的安全距離。
　　
　　我們來對比兩種電抗器的磁通路徑，普通電抗器內(nèi)的磁通經(jīng)過：空氣和導(dǎo)線（電抗器內(nèi)部）—空氣（線圈上端）—空氣（電抗器外部）—空氣（線圈下端）—空氣和導(dǎo)線（電抗器內(nèi)部）。
　　
　　磁屏蔽電抗器內(nèi)磁通經(jīng)過：鐵心（線圈內(nèi)）—空氣（線圈上端）—鐵心（線圈外）—空氣（線圈下端）—鐵心（線圈內(nèi)），在通過鐵心時會有少量磁通經(jīng)過鐵心附近的空氣。對比兩種電抗器的磁通路徑，因為鐵心的存在，新型磁屏蔽電抗器具有更好的導(dǎo)磁效果，比普通電抗器更具優(yōu)越性。新型磁屏蔽電抗器減小了體積，減少了線圈匝數(shù)，也就減小了導(dǎo)線電阻，進(jìn)一步減少了損耗，防漏磁優(yōu)越性明顯，在電抗器實際使用中十分有效，也更安全。
　　
　　3、與普通電抗器相比，新型磁屏蔽電抗器的低損耗優(yōu)越性
　　普通電抗器的損耗嚴(yán)重，一方面是導(dǎo)線渦流，導(dǎo)線渦流在損耗中比例很大，另一方面是電阻損耗。從普通電抗器的磁通路徑可以看出，磁通穿過導(dǎo)線，產(chǎn)生渦流損耗。我們在選普通電抗器取導(dǎo)線直徑時，為了降低損耗選取直徑較小的導(dǎo)線。而新型磁屏蔽電抗器由于多出了鐵心，使得其線圈匝數(shù)不到原來的一半，減小了電阻，降低電阻損耗。導(dǎo)線渦流損耗方面，鐵心的加入改變了磁通路徑，磁通幾乎不穿過導(dǎo)線的，導(dǎo)線渦流被很大程度上削弱，損耗控制在很小的范圍內(nèi)。加入鐵心之后，其鐵心由于磁通經(jīng)過而產(chǎn)生損耗，不過電抗器降低的導(dǎo)線渦流損耗和電阻損耗，遠(yuǎn)大于鐵心損耗，并不影響降耗的整體效果。新型磁屏蔽電抗器在實際應(yīng)用中低損耗優(yōu)越性也得到驗證，為電力系統(tǒng)節(jié)約大量能量。
　　
　　4、與普通電抗器相比，新型磁屏蔽電抗器的抗短路優(yōu)越性
      考慮一根導(dǎo)線上的電動力F:
　　F=BIL
　　其中：B——磁密，
　　L——導(dǎo)線長度，
　　I——電流；
　　由于多根導(dǎo)線多層并聯(lián)組成了電抗器的圓筒式結(jié)構(gòu)，使得新型磁屏蔽電抗器的磁場分布十分復(fù)雜，我們分析線圈的受力情況，考察線圈上每根導(dǎo)線的電動力，它們的矢量和就是線圈所受合力。鐵心會把大部分磁通路徑控制在其內(nèi)部，導(dǎo)線上的磁通減少，同時降低了導(dǎo)線磁密B。另外較少的線圈匝數(shù)使得導(dǎo)線可以更短，由磁密B和導(dǎo)線長度L以及電流I與電動力F的關(guān)系，可知此時導(dǎo)線的電動力比普通情況下減弱，整個線圈所受的力也變小，顯然能更好的抵抗短路電流產(chǎn)生的電動力的沖擊。在實際面對短路電動力沖擊時，新型磁屏蔽電抗器表現(xiàn)出了良好的抗沖擊能力。
　　
　　5、與普通電抗器相比，新型磁屏蔽電抗器的低噪聲優(yōu)越性
　　在交變磁場的作用下，鐵心會發(fā)生磁場伸縮，在勵磁頻率的變換下，鐵心會發(fā)生振動，產(chǎn)生噪音。為了降低噪聲水平，采取鐵心和線包整體固化的方法，用環(huán)氧樹脂整體澆注，鐵心外包裹了牢固的保護(hù)層，同時被固定住，減弱了鐵心的振動，同時也降低了電抗器整體噪聲。在應(yīng)用中，噪聲是影響使用環(huán)境十分重要的因素，電抗器的低噪聲優(yōu)越性使其應(yīng)用更加方便和廣泛。
　　
　　6、與普通電抗器相比，新型磁屏蔽電抗器的安裝使用優(yōu)越性
　　同等情況下，其線圈匝數(shù)遠(yuǎn)少于普通電抗器，線圈匝數(shù)減少使得我們可以減小電抗器的體積，對空間大小要求降低，安裝使用更方便。
　　
　　四、新型磁屏蔽電抗器優(yōu)越性的總結(jié)
普通電抗器的磁通在其外發(fā)散，出現(xiàn)漏磁的現(xiàn)象，在電抗器周圍傳播，嚴(yán)重影響了周圍電子儀器正常工作，甚至危害人們的生活。新型磁屏蔽電抗器，降低了漏磁現(xiàn)象的危害，保證了磁通無法泄露到自身外部，周圍環(huán)境中的電子儀器得以正常工作，確保了人們的安全，并且節(jié)約了能量，提高了能量利用效率，保護(hù)了環(huán)境。與普通電抗器相比，新型磁屏蔽電抗器在每一個方面都更有優(yōu)越性，更加適合實際使用。