电抗器用铁基非晶纳米晶磁芯

摘要

铁心电抗器作为电网、机械、化工、电力传输等场所的重要组成部分，起到滤波和无功补偿作用，但其在工作时会产生温升、噪音、漏磁等问题，严重影响其正常工作，因而研究电抗器磁芯具有重要意义。
　　 本文针对大功率电抗器磁芯存在的主要问题，首先优化了铁基非晶纳米晶磁芯封装胶的配比，其次较系统地研究了影响磁芯电感特性和损耗特性的主要因素，最后根据研究结果成功设计制备了电抗器磁芯。
　　 研究结果表明，与硅橡胶、聚氨酯树脂相比，环氧树脂更适于作为电抗器磁芯的固化绝缘材料，环氧树脂/丙酮为1/50时，磁芯的固化绝缘效果最好。
　　 气隙是影响磁芯在大磁场条件下等效磁导率和Hj值的关键因素。当气隙比小于3％时，FeSiB磁芯和FeCuNbSiB磁芯的等效磁导率随着气隙比的增加显著下降，但其Hj值随着气隙比的增大而增大;当气隙比大于3％时，随着气隙比的增大，磁芯的等效磁导率和Hj值的变化幅度减小;当气隙比为1％、3％、5％，磁芯尺寸为(φ)30×(φ)20.5×15mm时，FeSiB磁芯的等效磁导率和Hj值分别为155和6500 A/m、87和8500 A/m、65和10500 A/m，FeCuNbSiB磁芯的等效磁导率和Hj值分别为182和4000 A/m、100和6400 A/m、80和8100 A/m。另外，在相同气隙比情况下，热处理工艺和磁芯结构对磁芯在大磁场条件下的等效磁导率和Hj值也有一定的影响。
　　 根据热处理工艺对磁芯损耗研究结果，热处理工艺对铁基非晶纳米晶磁芯的损耗有很大的影响。未切气隙时，随着热处理温度的升高，FeCuNbSiB磁芯的损耗降低;当频率为20 kHz，B值为0.2 T时，淬火态磁芯、400℃热处理后磁芯及550℃热处理后磁芯的损耗分别为130 W/kg、14.33 W/kg、3.53 W/kg;当气隙比为5％时，随着热处理温度的升高，FeCuNbSiB磁芯的损耗增大，当频率为20 kHz，B值为0.1T时，淬火态磁芯、350℃热处理后磁芯、450℃热处理后磁芯及550℃热处理后磁芯的损耗分别为8.059 W/kg、20.41 W/kg、42.71 W/kg、56.04 W/kg。
　　 根据研究结果设计和制备了尺寸为(φ)160×(φ)90×90 mm电抗器磁芯，磁芯气隙宽度为20 mm，电感系数为0.36μH左右。磁芯经绕线封装成为电抗器，电抗器在1.35倍额定测试电流时，最大温升值为42℃，符合电抗器温升要求。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 电抗器概述

1．2 电抗器铁心研究现状

1．3 铁基非晶纳米晶磁芯使用现存在的问题

1．3．1 直流叠加特性问题

1．3．2 大电流条件下的饱和磁感应强度问题

1．3．3 封装问题

1．2 本课题选题依据及研究内容

1．2．1 选题依据

1．2．2 主要研究内容

第2章 磁芯封装技术研究

2．1 磁芯封装材料的要求

2．2 磁芯封装胶的研究

2．2．1 主要药品及仪器

2．2．2 实验方法

2．2．3 性能表征

2．2．4 结果讨论与分析

2．2．5 小结

2．3 电抗器磁芯固化胶研究

2．3．1 环氧树脂胶概述

2．3．2 实验内容

2．3．3 小结

2．4 本章小结

第3章 大磁场条件下磁芯软磁性能研究

3．1 大磁场条件下磁芯软磁特性概述

3．2 实验内容

3．2．1 试样制备

3．2．2 大磁场下软磁性能测试

3．3 FeSiB磁芯在大磁场条件下的软磁特性

3．1．1 未切气隙FeSiB磁芯在大磁场条件下软磁特性

3．1．2 切气隙后FeSiB磁芯在大磁场条件下的软磁特性

3．2 FeCuNbSiB磁芯在大磁场条件下的软磁特性

3．2．1 未切气隙FeCuNbSiB磁芯在大磁场条件下的软磁特性

3．2．2 切气隙后FeCuNbSiB带材在大磁场条件下的软磁特性

3．3 本章小结

第4章 有源滤波电抗器磁芯的设计与制备及相关问题探讨

4．1 电抗器设计与制备

4．1．1 电抗器磁芯设计注意问题

4．1．2 电抗器磁芯的设计

4．1．3 电抗器磁芯的制备

4．2 电抗器磁芯温升问题分析

4．2．1 未切气隙时磁芯损耗测试分析

4．2．2 切气隙后磁芯的损耗测试分析

4．2．3 电抗器磁芯在工频测试条件下的温升

4．3 本章小结

第5章 结论

5．1 研究工作总结

5．2 研究特色及不足

致谢

参考文献