CN103219138A - 高压可调电抗器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电路调感设备，具体的说是一种应用于谐振工频高压试验装置中的高压可调电抗器，包括由动铁芯，静铁芯及线圈组成的电抗器主体，以及一个对所述电抗器主体起固定支撑作用的支撑架，还包括一个用于使所述动铁芯进行移动的传动机构，所述传动机构包括一根设置在所述动铁芯内部的第一螺杆，以及套设在所述第一螺杆端部的第一涡轮，还包括一根***所述动铁芯内并与所述第一螺杆端部的第一涡轮进行啮合的第一蜗杆，还包括一个设置在所述第一蜗杆端部的驱动装置。同现有技术相比由于采用高精密的蜗轮蜗杆进行传动，由于涡轮与蜗杆的啮合面为线接触，其承载能力大大高于普通的传动机构。

Description

高压可调电抗器

技术领域

本发明涉及一种电路调感设备，特别涉及一种应用于谐振工频高压试验装置中的高压可调电抗器。

背景技术

如今由于高压可调电抗器是用来限制电网电压突变和操作过电压引起的电流冲击，平滑电源电压中包含的尖峰脉冲，或平滑桥式整流电路换相时产生的电压缺陷,有效地保护变频器和改善功率因数，它既能阻止来自电网的干扰，又能减少整流单元产生的谐波电流对电网的污染。目前以调节磁路间隙长度为调感原理的高压可调电抗器已广泛应用于GIS、电缆、大型发电机等大电容电力设备的交流试验。亦可做为一种新型消弧线圈应用于电力***。

间隙可调电抗器如图1至图3所示，可分为单柱式（壳式）和两柱式（心式）结构。其中两柱式结构可分为铁芯垂直方向移动式（如图2所示），和铁芯水平方向移动式（如图3所示），电抗器绕组布置在铁芯柱间隙周围以大量减少漏磁通。在图2和图3中，两个线圈可以并联，也可以串联。

目前高压可调电抗器是串联谐振工频高压试验装置的核心设备。在间隙调节的过程中，电抗器的铁芯和机械传动构件都要受到很大的电磁力作用，因此会造成振动、噪声，严重时会使整个电抗器的部件损坏，为此需要对电抗器的机械传动构件进行改进。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提供了一种具有良好承载性、稳定性的高压可调电抗器。

为了实现上述目的，本发明设计了一种高压可调电抗器，包括由动铁芯，静铁芯及线圈组成的电抗器主体，以及一个对所述电抗器主体起固定支撑作用的支撑架，还包括一个用于使所述动铁芯进行移动的传动机构，所述传动机构包括一根设置在所述动铁芯内部的第一螺杆，以及套设在所述第一螺杆端部的第一涡轮，还包括一根***所述动铁芯内并与所述第一螺杆端部的第一涡轮进行啮合的第一蜗杆，还包括一个设置在所述第一蜗杆端部的驱动装置。

在调节电感量的过程中，静铁芯以及线圈在支撑架上是固定不动的，通过水平方向移动动铁芯，通过调节动铁芯与静铁芯之间的间隙来改变电感量。具体方法是通过驱动装置带动第一蜗杆转动，并通过第一蜗杆带动第一蜗轮转动，由于第一涡轮安装在第一螺杆的端部，且第一螺杆设置在动铁芯的内部，通过第一螺杆的转动来带动动铁芯进行移动，从而改变该动铁芯与静铁芯相对端面的间隙以调节电抗器的电感量。

本发明的实施方式同现有技术相比，具有以下优点：

1、由于采用高精密的蜗轮蜗杆进行传动，而涡轮蜗杆本身的传动特性是可以得到较大的传动比，并且在传动时结构紧凑。而且涡轮与蜗杆的啮合面为线接触，其承载能力大大高于普通的机械传动机构。

2、当蜗杆传动时相当于螺旋传动，为多齿啮合传动，故传动平稳、噪音很小。

3、具有自锁性，在传动时，当蜗杆的导程角小于啮合轮齿间的当量摩擦角时，机构具有自锁性，可实现反向自锁，即只能由蜗杆带动蜗轮，而不能由蜗轮带动蜗杆。在调节电抗器的电感量时其反向自锁性可起到对电抗器的安全保护作用。

优选的，还包括一块设置在所述支撑架顶部的端板，驱动装置置于所述端板上。将驱动装置设置在支撑架的上方，使整个电抗器传动布局更为合理。

优选的，所述动铁芯及静铁芯采用硅钢片叠成两个C形结构，且相对设置；所述动铁芯与静铁芯的C形延伸处分别形成两组相对设置的铁芯柱，线圈采用并联方式分别缠绕在两组铁芯柱的周围。由于动铁芯和静铁芯是采用两个C形结构的硅钢片拼合成的闭合电路，所以铁芯和线圈可分开制作再进行装配，减少了生产时间。另外线圈采用并联方式缠绕在动铁芯和静铁芯的芯柱上，由于线圈并联可以补偿线路中的容性充电电流，限制***电压升高以及操作时过电压的产生，所以可以保证电抗器的可靠运行。

优选的，所述驱动装置包括一个电机以及一个减速机，所述减速机具有一根主轴，所述减速机主轴的端部通过一连接杆与所述第一蜗杆的端部连接。本实施方式中电抗器的动力有电机提供，并通过减速机经连接杆带动第一蜗杆进行转动。由于采用电机和减速机作为驱动装置，在动力传递时，减速机可降低电机的转速，增加其转矩，以保证足够的动力输出。

优选的，所述减速机主轴的尾部为螺纹部并贯穿所述减速机的顶端，并且所述减速机主轴的尾部还连接一个用于控制所述动铁芯移动距离的限位装置。限位装置可有效控制动铁芯的移动距离，避免动铁芯因移动距离过远或过近而造成设备损坏。

优选的，所述限位装置包括一个顶部带有开口的壳体，以及相对设置在所述开口两侧的定位端头，还包括一根横向贯穿所述壳体的第二螺杆，以及套设在所述第二螺杆主体并位于所述壳体内的限位块，所述限位块具有一个凸起部并穿过所述壳体顶部的开口；还包括套设在所述第二螺杆端部的齿轮，所述齿轮与所述减速机主轴的螺纹部进行啮合。当减速机带动动铁芯进行移动时，此时减速机主轴的螺纹部带动齿轮以及与齿轮连接的第二螺杆进行转动，此时限位块在第二螺杆的传动下进行移动，当限位块顶部的凸起部移动到位于开口两侧的定位端头时，通过定位端头抵住限位块，使限位块停止移动，并带动减速机的主轴停止转动，迫使动铁芯无法再进行左右移动。由此可知限位装置可有效控制动铁芯的移动距离，避免动铁芯因移动距离过远或过近造成的设备损坏。

优选的，所述第二螺杆的端部具有一根第二蜗杆，所述第二蜗杆连接一个用于目测所述动铁芯移动距离的指针机构。工作人员可通过指针机构所指的位置来确定动铁芯的移动距离，更加人性化。

优选的，所述指针机构包括一个箱体，以及一根设置在所述箱体内的传动轴，还包括套设在所述传动轴主体处的第二涡轮，所述第二涡轮与所述第二螺杆端部的第二蜗杆进行啮合；还包括套设在所述传动轴端部的指针，所述指针置于所述箱体外。当减速机带动动铁芯进行移动时，限位块在第二螺杆的转动下也随之进行移动，又因第二涡轮与第二螺杆端部的第二蜗杆啮合，所以当第二螺杆转动时，第二涡轮带动传动轴进行转动，此时位于箱体外的指针也随之进行转动，工作人员可根据指针所指的位置来确定动铁芯的移动距离，并且当电抗器内部发生故障时，工作人员可根据指针所指的位置预先停止设备继续工作，更加人性化。

附图说明

图1为背景技术中的单柱式电抗器铁芯示意图；

图2和图3为背景技术中的两柱式电抗器铁芯示意图；

图4为本发明实施例一的结构示意图；

图5为图4的侧视图；

图6为本发明实施例二的结构示意图；

图7为图6的侧视图；

图8为本发明实施例三的结构示意图；

图9为图8的侧视图；

图10为图8中B处的局部放大图；

图11为图9中A处的局部放大图；

参见图3至图11，1为动铁芯；2为静铁芯；3为线圈；4为第一螺杆；5为第一涡轮；6为第一蜗杆；7、8为铁芯柱；9为电机；10为减速机；11为连接杆；12为壳体；13为定位端头；14为第二螺杆；15为限位块；16为凸起部；17为齿轮；18为第二蜗杆；19为箱体；20为传动轴；21为第二涡轮；23为指针；24为支撑架；25为端板；26为螺纹部。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及高压可调电抗器。如图4和5所示，该电抗器包括由动铁芯1，静铁芯2及线圈3组成的电抗器主体，以及一个对电抗器主体起固定支撑作用的支撑架24，还包括一个用于使动铁芯1进行移动的传动机构。

具体的说，传动机构包括一根设置在动铁芯1内部的第一螺杆4，以及套设在第一螺杆4端部的第一涡轮5，还包括一根***动铁芯1内并与第一螺杆4端部的第一涡轮5进行啮合的第一蜗杆6，第一蜗杆6的端部设置有用于驱动第一蜗杆6旋转的驱动装置。该驱动装置由电机9和减速机10构成，减速机10传动轴的端部通过一连接杆11与第一蜗杆6的端部连接。

在调节电感量的过程中，静铁芯2以及线圈3在支撑架24上是固定不动的，通过水平方向移动动铁芯1来改变电感量。具体方法为：由于采用电机9和减速机10作为动力的驱动装置，在动力传递时，减速机10可降低电机的转速，增加其转矩，以保证足够的动力输出，其动力通过减速机10的主轴经连接杆11带动第一蜗杆6进行转动，通过第一蜗杆6带动第一蜗轮5转动，由于第一涡轮5安装在第一螺杆4的端部，且第一螺杆4设置在动铁芯1的内部并采用螺纹连接，通过第一螺杆4的转动来带动动铁芯1进行左右移动，通过改变动铁芯1与静铁芯2相对端面的间隙来调节电抗器的电感量。

本实施例由于采用涡轮蜗杆的传动方式，所以具有以下优点：

1、由于采用高精密的蜗轮蜗杆进行传动，而涡轮蜗杆本身的传动特性是可以得到较大的传动比，并且在传动时结构紧凑。而且涡轮与蜗杆的啮合面为线接触，其承载能力大大高于普通的传动机构。

2、当蜗杆传动时相当于螺旋传动，为多齿啮合传动，故传动平稳、噪音很小。

3、具有自锁性，在传动时，当蜗杆的导程角小于啮合轮齿间的当量摩擦角时，机构具有自锁性，可实现反向自锁，即只能由蜗杆带动蜗轮，而不能由蜗轮带动蜗杆。在调节电抗器的电感量时其反向自锁性可起对电抗器的安全保护作用。

另外本实施方式中电抗器的动铁芯1和静铁芯2采用两柱式结构，动铁芯1为水平方向移动，如图3所示，其中动铁芯1及静铁芯2采用硅钢片叠成两个C形结构，且相对设置；动铁芯1与静铁芯2的C形延伸处分别形成两组相对设置的铁芯柱7、8，线圈3用并联方式分别缠绕在两组铁芯柱的周围以大量减少漏磁通。由于动铁芯1和静铁芯2是采用两个C形结构的硅钢片拼合成的闭合电路，所以铁芯和线圈可分开制作再进行装配，以减少生产时间。另外线圈采用并联方式缠绕在动铁芯和静铁芯的芯柱上，由于线圈并联可以补偿线路中的容性充电电流，限制***电压升高以及操作时过电压的产生，所以可以保证电抗器的可靠运行。

本发明的第二实施方式涉及一种高压可调电抗器。第二实施方式是在第一实施方式的基础上做了进一步改进获得。具体改进如图6和图7所示，减速机10的主轴尾部为螺纹部26并贯穿减速机10的顶端，并且该减速机10的主轴尾部还连接一个用于控制动铁芯1移动距离的限位装置。限位装置可有效控制动铁芯1的移动距离，避免动铁芯1因移动距离过远或过近而造成设备损坏。

具体的说，限位装置包括一个顶部带有开口的壳体12，以及相对设置在开口两侧的定位端头13，还包括一根横向贯穿壳体12的第二螺杆14，以及套设在第二螺杆14主体并位于壳体12内的限位块15，限位块15具有一个凸起部16且穿过壳体12顶部的开口；还包括套设在第二螺杆14端部的齿轮17，齿轮17与减速机主轴的螺纹部26进行啮合。

通过以上的技术方案可知，当减速机10带动动铁芯1进行移动时，此时减速机主轴的螺纹部26带动齿轮17以及与齿轮17连接的第二螺杆14进行转动，此时限位块15在第二螺杆14的传动下进行移动，当限位块15顶部的凸起部16移动到位于开口两侧的定位端头13时，通过定位端头13可抵住限位块15，使限位块15停止移动，并带动减速机10的主轴停止转动，迫使动铁芯1无法再进行移动。由此可知限位装置可有效控制动铁芯1的移动距离，避免动铁芯1因移动距离过远或过近而造成设备损坏。

本发明的第三实施方式涉及一种高压可调电抗器。第三实施方式是在第二实施方式的基础上做了进一步改进获得。具体改进如图8至图11所示，在第二螺杆14的端部连接有第二蜗杆18，并且该第二蜗杆18连接一个用于直接目测动铁芯1移动距离的指针机构。工作人员可根据指针所指的位置来确定动铁芯1的移动距离。

具体的说，该指针机构包括一个箱体19，以及一根设置在箱体19内的传动轴20，还包括套设在传动轴20主体处的第二涡轮21，第二涡轮21与第二螺杆14端部的第二蜗杆18进行啮合；还包括套设在传动轴20端部的指针23，指针23置于箱体19外。当减速机10带动动铁芯1进行移动时，限位块15在第二螺杆14的转动下也随之进行移动，又因第二涡轮21与第二螺杆14端部的第二蜗杆18啮合，所以当第二螺杆14转动时，第二涡轮21带动传动轴20进行转动，此时位于箱体19外的指针23也随之进行转动，工作人员可根据指针所指的位置来确定动铁芯1的移动距离，并且当电抗器内部发生故障时，工作人员可根据指针所指的位置预先停止设备继续工作，更加人性化。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (8)

1.一种高压可调电抗器，包括由动铁芯，静铁芯及线圈组成的电抗器主体，以及一个对所述电抗器主体起固定支撑作用的支撑架，还包括一个用于使所述动铁芯进行移动的传动机构，其特征在于：所述传动机构包括一根设置在所述动铁芯内部的第一螺杆，以及套设在所述第一螺杆端部的第一涡轮，还包括一根***所述动铁芯内并与所述第一螺杆端部的第一涡轮进行啮合的第一蜗杆，还包括一个设置在所述第一蜗杆端部的驱动装置。

2.根据权利要求1所述的高压可调电抗器，其特征在于：还包括一块设置在所述支撑架顶部的端板，驱动装置置于所述端板上。

3.根据权利要求1或2所述的高压可调电抗器，其特征在于：所述动铁芯及静铁芯采用硅钢片叠成两个C形结构，且相对设置；所述动铁芯与静铁芯的C形延伸处分别形成两组相对设置的铁芯柱，线圈采用并联方式分别缠绕在两组铁芯柱的周围。

4.根据权利要求1或2所述的高压可调电抗器，其特征在于：所述驱动装置包括一个电机以及一个减速机，所述减速机具有一根主轴，所述减速机主轴的端部通过一连接杆与所述第一蜗杆的端部连接。

5.根据权利要求4所述的高压可调电抗器，其特征在于：所述减速机主轴的尾部为螺纹部并贯穿所述减速机的顶端，并且所述减速机主轴的尾部还连接一个用于控制所述动铁芯移动距离的限位装置。

6.根据权利要求5所述的高压可调电抗器，其特征在于：所述限位装置包括一个顶部带有开口的壳体，以及相对设置在所述开口两侧的定位端头，还包括一根横向贯穿所述壳体的第二螺杆，以及套设在所述第二螺杆主体并位于所述壳体内的限位块，所述限位块具有一个凸起部且穿过所述壳体顶部的开口；还包括套设在所述第二螺杆端部的齿轮，所述齿轮与所述减速机主轴的螺纹部进行啮合。

7.根据权利要求6所述的高压可调电抗器，其特征在于：所述第二螺杆的端部具有一根第二蜗杆，所述第二蜗杆连接一个用于目测所述动铁芯移动距离的指针机构。

8.根据权利要求7所述的高压可调电抗器，其特征在于：所述指针机构包括一个箱体，以及一根设置在所述箱体内的传动轴，还包括套设在所述传动轴主体处的第二涡轮，所述第二涡轮与所述第二螺杆端部的第二蜗杆进行啮合；还包括套设在所述传动轴端部的指针，所述指针置于所述箱体外。

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