摘 要：本文介紹了電抗器的設計特點⒜⒝⒞⒟⒠⒡⒢⒣⒤，重點介紹了平波 電抗器(直流電抗器)的設計方法和具體的計算和設計⒔⒕⒖⒗⒘⒙⒚⒛ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩⅪⅫⅰⅱ，以及平波 電抗器(直流電抗器)電感量的測量方法❋❀⚘☑✓✔√☐☒✗✘ㄨ✕✖✖⋆✢✣。

關鍵詞：電抗器設計웃유ღ♋♂；平波電抗器(直流電抗器)設計方法❣❦❧♡۵； 電感量測試ⒺⒻⒼⒽⒾⒿⓀⓁⓂⓃⓄⓅⓆⓇⓈⓉ；

引  言：電抗器是一種在強弱電技術常用的電器元件⒜⒝⒞⒟⒠⒡⒢⒣⒤，依據適配對象可分為電容器用串聯電抗器☧☬☸✡♁✙♆。，、＇：∶；、變頻器用進線電抗器(輸入電抗器)웃유ღ♋♂、出線電抗器(輸出電抗器)⒜⒝⒞⒟⒠⒡⒢⒣⒤、直流 電抗器(平波電抗器)及電機用限流電抗器⒃⒄⒅⒆⒇⒈⒉⒊⒋⒌⒍⒎⒏⒐⒑⒒⒓、啟動電抗器①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯；從它的應用功能上可分為限流電抗器㈠㈡㈢㈣㈤㈥㈦、濾波 電抗器ⓣⓤⓥⓦⓧⓨⓩ、平波電抗器✵✶✷✸✹✺✻✼❄❅、平衡 電抗器等⒥⒦⒧⒨⒩⒪⒫⒬⒭⒮⒯⒰⒱⒲⒳⒴⒵❆❇❈❉❊†☨✞✝☥☦☓☩☯。根據它們的使用頻率又可分為三相交流電抗器♦☜☞☝✍☚☛☟✌✽✾✿❁❃、直流 電抗器(平波電抗器)ⓣⓤⓥⓦⓧⓨⓩ、低頻電抗器⒜⒝⒞⒟⒠⒡⒢⒣⒤、高頻電抗器웃유ღ♋♂，不同功能和使用條件不同的電抗器♦☜☞☝✍☚☛☟✌✽✾✿❁❃，其外型♀☿☼☀☁☂☄、結構①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯、設計方法差異很大⑰⑱⑲⑳⓪⓿❶❷❸❹❺。本文重點介紹直流電抗器(平波電抗器)的設計方法웃유ღ♋♂。

一 電抗器設計應用原理

電抗器的設計原理主要依據電磁基本理論❻❼❽❾❿⓫⓬⓭⓮⓯⓰，設計過程涉及到材料磁特性♦☜☞☝✍☚☛☟✌✽✾✿❁❃、磁導率✺ϟ☇♤♧♡♢♠♣♥、磁性材料的加工方法ⅲⅳⅴⅵⅶⅷⅸⅹⒶⒷⒸⒹ、電抗器的結構☧☬☸✡♁✙♆。，、＇：∶；、磁路的長度♦☜☞☝✍☚☛☟✌✽✾✿❁❃、電抗器的工作頻率ⓚⓛⓜⓝⓞⓟⓠⓡⓢ、電流㈧㈨㈩⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼⑽⑾⑿⒀⒁⒂、波形特點⒜⒝⒞⒟⒠⒡⒢⒣⒤、是否含有交流分量☈⊙☉℃℉❅、這些都直接影響到電抗器的設計性能✵✶✷✸✹✺✻✼❄❅，因此大都采用工程近似計算法進行初步計算✺ϟ☇♤♧♡♢♠♣♥，然后將樣品電抗器通電試驗后根據其電性能再進行設計調整以獲得******的電氣性能⒃⒄⒅⒆⒇⒈⒉⒊⒋⒌⒍⒎⒏⒐⒑⒒⒓。

二  直流電抗器(平波電抗器)的基本設計方法

1 根據電抗器的工作頻率選擇磁性材料

通常直流 電抗器(平波電抗器)選用硅鋼片作為導磁材料❻❼❽❾❿⓫⓬⓭⓮⓯⓰，當直流電抗器(平波電抗器)工作過程需濾除高頻成分且高頻頻率在10kHz以上100kHz以下也采用超微晶磁性材料或坡莫合金材料來完成㈧㈨㈩⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼⑽⑾⑿⒀⒁⒂。

2 根據電抗器的工作性質選擇電抗器的結構

當電抗器作為限流用時ⒺⒻⒼⒽⒾⒿⓀⓁⓂⓃⓄⓅⓆⓇⓈⓉ，幸运pk10快艇希望它的電抗能隨著通過的電流增大而增大❣❦❧♡۵，因此在設計時應采用較長的磁路㈠㈡㈢㈣㈤㈥㈦，以增加磁路損耗ⒺⒻⒼⒽⒾⒿⓀⓁⓂⓃⓄⓅⓆⓇⓈⓉ。由于直流電抗器(平波電抗器)工作時有直流分量通過時✵✶✷✸✹✺✻✼❄❅，應適當增加磁路的氣隙㊀㊁㊂㊃㊄㊅㊆㊇㊈㊉。以免受鐵芯磁化的影響ⓊⓋⓌⓍⓎⓏⓐⓑⓒⓓⓔⓕⓖⓗⓘⓙ。同時還要根據電抗器通過的電流合理選擇導線的截面積♀☿☼☀☁☂☄，以降低損耗㈠㈡㈢㈣㈤㈥㈦，合理選擇窗口面積和鐵芯結構形式㈠㈡㈢㈣㈤㈥㈦。

3直流電抗器(平波電抗器)設計計算

首先根據所要求的電感量L來計算出鐵心尺寸✵✶✷✸✹✺✻✼❄❅；線圈圈數W①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯；選定導線截面S并決定最合適的氣隙웃유ღ♋♂，由于這些數據相互有影響ⓣⓤⓥⓦⓧⓨⓩ，特別是可供選用的鐵芯尺寸也可能有好幾種웃유ღ♋♂，所以電抗器的設計往往需要反復幾次ⅲⅳⅴⅵⅶⅷⅸⅹⒶⒷⒸⒹ。

3.1先算出 I²d/L的數值（單位為安/亨）⒃⒄⒅⒆⒇⒈⒉⒊⒋⒌⒍⒎⒏⒐⒑⒒⒓，再根據電流的大小選定通過線圈的電流密度

j(單位為A/mm²)⑰⑱⑲⑳⓪⓿❶❷❸❹❺，在圖1中查出對應的鐵芯重量公斤數ⅲⅳⅴⅵⅶⅷⅸⅹⒶⒷⒸⒹ，并求出大致的L/R值♦☜☞☝✍☚☛☟✌✽✾✿❁❃，即電抗器本身的時間常數T=L/R值✵✶✷✸✹✺✻✼❄❅。一個電抗器的尺寸大小與導線線徑❣❦❧♡۵、圈數♦☜☞☝✍☚☛☟✌✽✾✿❁❃、甚至L的大小等均無直接關系⒥⒦⒧⒨⒩⒪⒫⒬⒭⒮⒯⒰⒱⒲⒳⒴⒵❆❇❈❉❊†☨✞✝☥☦☓☩☯，主要取決于容量的大小❻❼❽❾❿⓫⓬⓭⓮⓯⓰。

3.2確定鐵芯的形狀和尺寸☧☬☸✡♁✙♆。，、＇：∶；。

將鐵芯設計為如圖2所示的E字型或口字型形狀♀☿☼☀☁☂☄，圖中帶箭頭虛線表示計算磁路⓱⓲⓳⓴⓵⓶⓷⓸⓹⓺⓻⓼⓽⓾。鐵芯其磁路平均長度l(cm)㈧㈨㈩⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼⑽⑾⑿⒀⒁⒂、鐵芯截面積S（cm²）和鐵芯的重量有如下關系：T =（ab –2cd）×f×7.8  式中：T為鐵芯重量a♀☿☼☀☁☂☄；b☧☬☸✡♁✙♆。，、＇：∶；；c⓱⓲⓳⓴⓵⓶⓷⓸⓹⓺⓻⓼⓽⓾；d ☾☽❄☃；e為鐵芯各部尺寸（見圖2）✺ϟ☇♤♧♡♢♠♣♥；f 為鐵芯疊厚㈧㈨㈩⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼⑽⑾⑿⒀⒁⒂。

在E字型鐵芯中通常取b = 0.7 - 0.8a✺ϟ☇♤♧♡♢♠♣♥；c = 0.3–0.4d⑰⑱⑲⑳⓪⓿❶❷❸❹❺；

在口字型鐵芯中通常取b = 1.3 - 1.5a❋❀⚘☑✓✔√☐☒✗✘ㄨ✕✖✖⋆✢✣；c = 0.3–0.4d☧☬☸✡♁✙♆。，、＇：∶；；

E字型鐵芯各部分尺寸的關系需滿足：a = 2( e + c )

口字型鐵芯各部分尺寸的關系需滿足：a = 2 e + c

3.3根據計算出的鐵芯重量①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯，和確定的鐵形狀尺寸和疊厚❣❦❧♡۵，就可以算出鐵芯的磁路平均長度l(cm),鐵芯截面積S（cm²）和鐵芯窗口面積Q（cm²）ⓣⓤⓥⓦⓧⓨⓩ。即：l = 2(d + e + c ) ㈧㈨㈩⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼⑽⑾⑿⒀⒁⒂；S = e×f ⓱⓲⓳⓴⓵⓶⓷⓸⓹⓺⓻⓼⓽⓾；Q = c×d⑰⑱⑲⑳⓪⓿❶❷❸❹❺；電抗器的鐵芯尺寸確定后可以繞線圈的鐵芯總截面也確定了♀☿☼☀☁☂☄，則電抗器固有時間常數也基本確定了ⓊⓋⓌⓍⓎⓏⓐⓑⓒⓓⓔⓕⓖⓗⓘⓙ。

3.4計算線圈的圈數： L=μW²S/l 上式中: L為電抗器的電感量（mH）㊀㊁㊂㊃㊄㊅㊆㊇㊈㊉；μ為導磁系數⒜⒝⒞⒟⒠⒡⒢⒣⒤；W為線圈圈數☧☬☸✡♁✙♆。，、＇：∶；；l為磁路長度(cm)①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯。 對于通過直流電的電抗器必須留有一定的氣隙ⓚⓛⓜⓝⓞⓟⓠⓡⓢ，但氣隙的大小影響著μ導磁系數✺ϟ☇♤♧♡♢♠♣♥，通常氣隙取磁路長度的0.5–1%✵✶✷✸✹✺✻✼❄❅。如果電抗器中還有一定成分的交流電流通過①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯，則交流分量也影響著μ值的選取♀☿☼☀☁☂☄。通常μ值取1.25/10³（mH/cm）㈠㈡㈢㈣㈤㈥㈦。

3.5根據電流的大小選定導線的截面積q： q = I/j  上式中：q 為導線截面積（mm²）⒥⒦⒧⒨⒩⒪⒫⒬⒭⒮⒯⒰⒱⒲⒳⒴⒵❆❇❈❉❊†☨✞✝☥☦☓☩☯；I 為電抗器額定電流（A）☾☽❄☃；j為選定的導線電流密度（A/mm²）☧☬☸✡♁✙♆。，、＇：∶；。

3.6根據導線截面和線圈圈數驗算鐵芯窗口面積Q：  Q = qW/k  上式中：Q為鐵芯窗口截面積♀☿☼☀☁☂☄；q為導線截面積♀☿☼☀☁☂☄；W為線圈圈數⓱⓲⓳⓴⓵⓶⓷⓸⓹⓺⓻⓼⓽⓾；k為填充系數ⓚⓛⓜⓝⓞⓟⓠⓡⓢ，通常取0.4□0.6☈⊙☉℃℉❅。

三 直流電抗器(平波電抗器)的測量

電抗器加工完成后 ⓱⓲⓳⓴⓵⓶⓷⓸⓹⓺⓻⓼⓽⓾，可以按圖3連接測算出電抗器的參數：圖3中ⅲⅳⅴⅵⅶⅷⅸⅹⒶⒷⒸⒹ，Id為額定直流電流⓱⓲⓳⓴⓵⓶⓷⓸⓹⓺⓻⓼⓽⓾；U～為交流電壓表讀數❋❀⚘☑✓✔√☐☒✗✘ㄨ✕✖✖⋆✢✣；I～為交流電流表讀數✺ϟ☇♤♧♡♢♠♣♥；L為被測電感♦☜☞☝✍☚☛☟✌✽✾✿❁❃。從下式可得被測電感量:L =U～/ωI～

四  結束語

本文介紹了電抗器的種類和用途并重點介紹直流電抗器(平波電抗器)的設計和計算以及直流電抗器(平波電抗器)的電感量測試方法⑰⑱⑲⑳⓪⓿❶❷❸❹❺。由于影響電抗器設計的參數較多♦☜☞☝✍☚☛☟✌✽✾✿❁❃，設計完成后應反復驗算幾遍⑰⑱⑲⑳⓪⓿❶❷❸❹❺，以求獲得******的設計效果⑰⑱⑲⑳⓪⓿❶❷❸❹❺。