摘要：本文主要阐述了磁阀式的可控制电抗器基本概念及其性能优势，并从基础参数设计、信号仿真模拟及实验论证三个方面入手，对磁阀式的可控制电抗器实施了进一步的设计研究，以能够更好突出磁阀式的可控制电抗器各项性能优势，提高磁阀式的可控制电抗器实际运行效果，保证电力系统实现可靠稳定的运行。
关键词：磁阀式；可控；电抗器；设计；性能；分析；
前言
磁阀式的可控制电抗器，主要用来对感性的无功功率提供补偿，属于电力系统实际运行期间最为关键的无功补偿及电压控制装置，对于电力系统实际运行的稳定性可起到至关重要的作用。为此，就需电力单位对磁阀式的可控制电抗器整体设计工作提高重视程度，结合以往设计工作经验，深度剖析磁阀式的可控制电抗器基本运行原理及性能，开展磁阀式的可控制电抗器整体优化设计工作，不断提升磁阀式的可控制电抗器整体设计水平，确保磁阀式的可控制电抗器各项性能得以提升，为电力系统持续稳定的运行奠定基础。
1.简析磁阀式的可控制电抗器
磁阀式的可控制电抗器，简称为磁控式电抗器，以磁放大器为基本原理实现运行，属于交直流共同磁化控制饱和度的一种铁芯类电抗器。在实际运行期间，可应用在较小直流功率状况下，以改变对铁芯实际运行点的控制及感抗值，最终实现对电抗电流大小的调节，并对无功功率进行平滑调节。磁阀式的可控制电抗器，它具有着较高灵活度、较低成本、较小体积、极高的可靠性及稳定性等各项性能优势。为了能够进一步突出磁阀式的可控制电抗器各项性能，还需对磁阀式的可控制电抗器综合设计，开展细致的分析与研究，以能够不断提升磁阀式的可控制电抗器整体设计效果，充分发挥磁阀式的可控制电抗器各项性能优势，提升电力系统运行的稳定性。
2.基础参数设计
到目前为止，国内针对于磁阀式的可控制电抗器整体设计已经有一套完整的设计标准，本次实践研究主要是结合材料水平及制作成本，制定一套可行性设计方案，充分考虑到提升铁芯自身导磁力，让磁通可在该电抗器铁心当中实现均匀性的分布。故电抗器、变压器铁心主要运用电工钢片的叠放压制方式。在一定程度上，越薄的硅钢片对于铁心加工能够起到有利作用，可促进涡流实际损耗的降低。但是，倘若硅钢片过于薄，将会降低铁心叠片系数。那么，为了能够将导磁实际面积缩小，确保空载实际消耗逐渐增加，广大设计者应当择选0.23-0.3mm范围的硅钢片，电抗器的铁心直径即为：D=K4 。在该公式当中，K4代表经验的系数，与电抗器的载流导体实际材质有着直接关系，SP代表电抗器各个柱容量（KVA）。电抗器的单匝绕组实际电势即为：e0=（4.11fNBcAc*10-4）/N。在该公式当中，f代表频率，N代表单柱的绕组匝数，Bc代表铁心最大运行状况下磁感应的强度（T），Ac代表铁心有效的截面积（cm2）。在选择铁心柱磁感的强度时，广大设计者应当以实际运行磁密及控制磁密两个方面予以充分考虑，实际运行磁密应当在0.7T以上范围。电抗器的绕组高度公式即为：HZ=BZ+m+h1+h2；BZ=bn（n1+1）б。在该公式当中，h1代表绕组其与上铁轭实际距离，h2代表绕组其与下铁轭实际距离，m代表上下的绕组距离，b代表单根导体宽度（因绕线方式为圆筒绕制，故该导线为扁导线），б代表绝缘的厚度，n1代表每层导线的数量，n代表导线的并联股数。电抗器的阀体长度公式即为：LL=7.9fLLN2αAqx/103（U-ULб）。在该公式当中，ULб代表漏电抗电压，Aqx代表导线的厚度，Aqx=1.15Ac。电抗器的抽头比公式即为：б=R0/1-R0、R0=（πBsllR/2Nu0Em）*10-3。在该公式当中，ll代表磁阀长度，Bs代表铁心饱及磁感应的强度，R代表电抗器实际绕组的总电阻，Em代表运行期间电压的峰值，u0代表真空的磁导率。电抗器最大、最小的电感公式分别为：Lmin=LL（LL+L0）/LL+L2+L0、Lmin=0.5{（N2/RM）+L0}。其中，LL=N2u0Ac/LL、L3=N2/RM。在该公式当中，L0代表漏感，RM代表磁阻。如图1所示，通过以上公式的运用，即可计算分析出单相小容量磁阀式的可控制电抗器整体设计参数。
图110 k VA/ 220 V单相的磁阀电抗器总体设计参数示图
3.信号仿真模拟
本文主要运用Saber该信号模拟仿真系统，进行小容量磁阀式的可控制电抗器基础模型构建，以获取不同的触发角α二级管的电流值及主电流值。触发角α，主要定义成晶闸管自承受着正向的电压初期至接收到触发的脉冲期间实际电角度。结合图1中单相的磁阀电抗器总体设计参数，进行电抗器建模设计，铁心材料是无取向的电工钢，主铁心的有效导磁实际长度是280mm，该铁心气隙的长度是0，叠片的系数是0.95，硅钢片实际厚度是0.3mm。两个运行铁心的有效磁导实际长度均为480mm，磁阀有效的磁导长度是200mm，分段设计铁心，建立磁阻电路。外电路设置成220v的交流式电压源、晶闸管为2个、二级管为2个、晶闸管的触发源为2个。设计者需充分考虑到阀体，其与空气之间并联等效的磁路，将空气磁阻等效的长度是阀体自身长度1.2倍以上，导磁的截面积是实际的截面积1.5倍以上。如图2所示，为磁阀式的电抗器仿真模型，主要通更改触发的晶闸管实际方波类信号源延迟相位，矿晶闸管实际触发角α更改为55°、60°……，分别获取相应电流；如图3所示，为MCR处于不同的触发角α状况下电流线性度，伴随着触发角α不断增大，该电流呈现着逐渐减小趋势。
图2 Saber基础下磁阀式的可控制电抗器的仿真模型示图
图3 MCR处于不同的触发角α状况下电流线性度示图
4.实验论证
本实验设计主要采用的是Atmage128作为控制的核心，借助电位器的调节相角，把电位器0-5v电压运送至MCU，合理转化成0-180°触发相角，该触发脉冲的宽度是100μs。脉冲宽度时间可将函数实现时间予以延长，把外部的控制信号当中电位器电压实际变化，完整的采集归入至MCU当中，进而转化成时间量，最后成为定时器计数值。如图4所示，因开展了晶闸管的触发电路精准测试，故本次实验设计当中所获取到电流波形较为可靠，相比较 Saber 当中仿真模拟数据，仿真及实验当中电流变化趋势为相同状态，可验证 MCU设计具有较高精准度，且控制的触发角其与输出的电流值相互间有着极佳的线性度，在实际应用期间可实现快速及高精准度的调节。
图4 不同的触发角α（a为 55°、b为90°、c为135）对应电流波形示图
结语
综上所述，基于磁阀式的可控制电抗器在电力系统当中占据重要位置，直接影响着电力系统实际运行的稳定性。那么，为了能够维持电力系统良好的运行状态，进一步提高磁阀式的可控制电抗器实际运行效果，就需广大设计者能够积极投身于实践探索当中，积累更多的设计实践经验，严格按照电力系统运行对于磁阀式的可控制电抗器整体设计真实需求及相关标准，开展磁阀式的可控制电抗器整体优化设计工作，全面提升磁阀式的可控制电抗器整体设计效果，确保磁阀式的可控制电抗器可一直处于最佳的运行状态，充分凸显出磁阀式的可控制电抗器整体设计的真实价值及意义，为电力系统的持续稳定运行提供保障。
参考文献：
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论文作者:丛凯
论文发表刊物:《基层建设》2018年第32期
论文发表时间:2018/12/25
标签：电抗器论文; 铁心论文; 代表论文; 电流论文; 绕组论文; 公式论文; 晶闸管论文; 《基层建设》2018年第32期论文;