空调电抗器优化设计及工艺
2006-02-28 09:13:00
来源：《国际电子变压器》2006年3月刊
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本文介绍对现有的空调用电抗器进行设计改良，选择最优化的设计方案，以同时满足对较好的电器性能及较好经济材料使用的要求。
我们都知道，空调器中的压缩机中所需电流是通过市用交流电源经过电流保险丝、滤音器、电抗器、桥式电路及电容器整流滤波后得出直流电流，借助控制电路来驱动压缩机运行的。工作原理图见图1。
我们在使用空调时，经常需要急速制冷或制热，使空调迅速到达所希望的温度。为提高变温效率，就要控制马达的运转频率，使其迅速发生变化，如若使用电抗器后，波峰随之降低，周期变长，减少无功功率消耗，增加有用功率来驱动马达迅速工作的功效。
下面是使用电抗器前后的电流波形，见图2，很显然，效果是明显的。
设计者必须考虑的问题是小型化及提高功效。对现有的电抗器部品进行设计改良，铁心是电抗器设计中最主要部件之一。我们通过多种方案和实验，选择最优化的设计方案，同时选择满足的电器性能的材料。
一台性价比好的电抗器，既要考虑成本，又要考虑性能，找出两者结合点是我们设计首先考虑的问题。在图3中，可看“4”是最佳点。
设计电抗器选择铁心参数是十分关键的，选的过大是浪费材料，成本增加，因此我们对此进行一系列的验证和探讨，得出以下铁心选择。
首先是对现状的铁心进行体积改小，为了达到增加铁心与线圈间绝缘距离，采用下面的开槽式，再进行深化，下铁轭加宽，增加下面导磁率，而上面的铁轭则降低导磁率，间隙距离可缩小，达到更好的效果，图5为最终的磁力线分布和绝缘距离分布图，见图4。
以上是通过改善铁心的结构来到达电抗器的特性，下面我们就通过试验电气特性和温升来验证。
图6是效率和电流的曲线，可见样品4效率很高的。
图7是电压和电流的曲线，可见样品4负载特性是很好的。
图8是电感和电流的曲线，可见样品电抗特性也是不错的。
图9是温升和负荷电流的曲线，样品4的温升特性是不错的。
此外，我们在含浸油工艺上下功夫，由于电抗器属于H级绝缘等级，所用的原材料都是耐热为180℃以上，温升在130℃以下都是满足要求的，如果我们能通过含浸油来降低温升是一种不可多得的好方案，采用新工艺的黑色含浸油进行含浸，实践证明该方案比一般变压器无色含浸油温升下降为近20K左右。
电抗器虽然在结构上比变压器简单，但对绝缘材料要求十分严格，如何选取一个好性价比电抗器的设计和制作工艺，乃是设计者下功夫的一环。
我们都知道，空调器中的压缩机中所需电流是通过市用交流电源经过电流保险丝、滤音器、电抗器、桥式电路及电容器整流滤波后得出直流电流，借助控制电路来驱动压缩机运行的。工作原理图见图1。
我们在使用空调时，经常需要急速制冷或制热，使空调迅速到达所希望的温度。为提高变温效率，就要控制马达的运转频率，使其迅速发生变化，如若使用电抗器后，波峰随之降低，周期变长，减少无功功率消耗，增加有用功率来驱动马达迅速工作的功效。
下面是使用电抗器前后的电流波形，见图2，很显然，效果是明显的。
设计者必须考虑的问题是小型化及提高功效。对现有的电抗器部品进行设计改良，铁心是电抗器设计中最主要部件之一。我们通过多种方案和实验，选择最优化的设计方案，同时选择满足的电器性能的材料。
一台性价比好的电抗器，既要考虑成本，又要考虑性能，找出两者结合点是我们设计首先考虑的问题。在图3中，可看“4”是最佳点。
设计电抗器选择铁心参数是十分关键的，选的过大是浪费材料，成本增加，因此我们对此进行一系列的验证和探讨，得出以下铁心选择。
首先是对现状的铁心进行体积改小，为了达到增加铁心与线圈间绝缘距离，采用下面的开槽式，再进行深化，下铁轭加宽，增加下面导磁率，而上面的铁轭则降低导磁率，间隙距离可缩小，达到更好的效果，图5为最终的磁力线分布和绝缘距离分布图，见图4。
以上是通过改善铁心的结构来到达电抗器的特性，下面我们就通过试验电气特性和温升来验证。
图6是效率和电流的曲线，可见样品4效率很高的。
图7是电压和电流的曲线，可见样品4负载特性是很好的。
图8是电感和电流的曲线，可见样品电抗特性也是不错的。
图9是温升和负荷电流的曲线，样品4的温升特性是不错的。
此外，我们在含浸油工艺上下功夫，由于电抗器属于H级绝缘等级，所用的原材料都是耐热为180℃以上，温升在130℃以下都是满足要求的，如果我们能通过含浸油来降低温升是一种不可多得的好方案，采用新工艺的黑色含浸油进行含浸，实践证明该方案比一般变压器无色含浸油温升下降为近20K左右。
电抗器虽然在结构上比变压器简单，但对绝缘材料要求十分严格，如何选取一个好性价比电抗器的设计和制作工艺，乃是设计者下功夫的一环。
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