交直流電抗器(電感)負(fù)載測(cè)試設(shè)備的研究摘 要： 在交直流電抗器的開發(fā)和生產(chǎn)中，要測(cè)量在繞組中通過規(guī)定交流或直流電流時(shí)的電感以及額定電流下的溫升；對(duì)于小功率電抗器的測(cè)試?yán)靡延械臏y(cè)試儀器就可以完成，而對(duì)于電流幾百安培的大功率電抗器或電感的測(cè)量，在沒有現(xiàn)成合用設(shè)備時(shí)，就要自制設(shè)備來進(jìn)行。
關(guān)鍵字： 電抗器，電感器
在交直流電抗器的開發(fā)和生產(chǎn)中，要測(cè)量在繞組中通過規(guī)定交流或直流電流時(shí)的電感以及額定電流下的溫升；對(duì)于小功率電抗器的測(cè)試?yán)靡延械臏y(cè)試儀器就可以完成，而對(duì)于電流幾百安培的大功率電抗器或電感的測(cè)量，在沒有現(xiàn)成合用設(shè)備時(shí)，就要自制設(shè)備來進(jìn)行。
一、交流電感或電抗器的測(cè)試設(shè)備
對(duì)交流電抗器(電感)的繞組施加交流時(shí)，繞組中的電流和繞組端子間的電壓降成正比，和電源的頻率及電感成反比；即
在電感器繞組中通過額定電流I（安培）時(shí)測(cè)出繞組的壓降V（伏），即可以計(jì)算出其電感L值來。
L=3.185×(V/I) (mH) （式1-2）
根據(jù)具體產(chǎn)品所要求的額定電流和規(guī)格電感值，可以估算出其繞組的壓降范圍，選用合適的自耦調(diào)壓變壓器和輸出匹配變壓器以及足夠精度的電壓、電流表進(jìn)行測(cè)量即可。
交流電抗測(cè)試臺(tái)應(yīng)用舉例：
常州博邦電氣為了試制和生產(chǎn)需要，曾研究與開發(fā)了用于200V/55kW (1200A/0.01mH)和400V/75kW(685A/0.04mH)啟動(dòng)電抗器的測(cè)量的電抗測(cè)試臺(tái)。
T1為20kW單相自耦調(diào)壓變壓器；
T2為輸出匹配變壓器；
I為1200A交流數(shù)字電流表（也可以使用鉗形數(shù)字電流表）；
V為20V交流電壓表（精度0.01V）；
Lx為被測(cè)電抗。
其中，T2變壓器為自制，詳細(xì)研究與開發(fā)參數(shù)如下：
1) 鐵芯：使用截面積120cm2的單相EI形疊片鐵心；
2) 初級(jí)繞組：使用2mm×10mm的玻璃絲包銅線繞52匝；
3) 次級(jí)繞組：使用5mm×50mm的扁銅條繞3.5匝，并用同樣的銅條引出到被測(cè)電抗器的接入點(diǎn)。
由于測(cè)試是間歇進(jìn)行的，當(dāng)輸入電壓為200V時(shí)，輸出13V左右，輸出電流可允許1200A以上。
測(cè)試方法：
1) 被測(cè)產(chǎn)品要和測(cè)試接點(diǎn)可靠連接；
2) 電壓要從零伏開始緩緩升高；
3) 注意電流表讀數(shù)，當(dāng)電流達(dá)到預(yù)定值并穩(wěn)定后，迅速記錄電壓表讀數(shù)，然后將電壓恢復(fù)到零；
4) 利用得到的電壓電流值，根據(jù)式1-2計(jì)算電感或電抗器的相應(yīng)電感值。
二、直流電感或電抗器測(cè)試設(shè)備
直流電抗測(cè)試設(shè)備，是在交流測(cè)試設(shè)備的基礎(chǔ)上，將交流整流后得到直流輸出，原理圖如圖2：
直流電感的感值，一般在線圈繞組中通過規(guī)定直流電流時(shí)用電感測(cè)試儀在 1kHz/1V條件下測(cè)試。由于施加直流的電源內(nèi)阻很小，呈交流短路狀態(tài)，因此必須在電源回路中串接一大的電感，使其在給被測(cè)電感施加電流時(shí)，呈現(xiàn)比被測(cè)電感大得多的感抗值，才不會(huì)影響被測(cè)電感的測(cè)試。
由于附加電感L和被測(cè)電感處于并聯(lián)狀態(tài)，如果Lx的測(cè)試讀值和實(shí)際值誤差不大于5%時(shí)，附加電感 L的電感值應(yīng)在被測(cè)電感的電感值的20倍以上。
三、交直流電抗器測(cè)試臺(tái)的研究與開發(fā)和應(yīng)用
(1) 原理圖及部件規(guī)格
在大功率交直流電感或電抗器測(cè)試時(shí)，需要在繞組中通過幾十或幾百安培的額定電流時(shí)進(jìn)行；為了大電流的直流電感或電抗器產(chǎn)品的測(cè)試，我們?cè)诮涣麟姼袦y(cè)試設(shè)備的基礎(chǔ)上，在自備條件下，研究與開發(fā)了交/直電抗器(電感)的測(cè)試設(shè)備，其設(shè)備的電原理圖如下。
K1為300A單相空氣開關(guān)；
T1為功率30kW以上的單相自耦調(diào)壓變壓器；
T2為輸出匹配變壓器；
Ia為4位半300V數(shù)顯交流電流表；
Va為4位半300V數(shù)顯交流電壓表；
Ax1，Ax2是交流電感或電抗器測(cè)試接入端子；
K2 是接入直流測(cè)試用的300A單相空氣開關(guān)；
DRx4 是4只300A的整流管用銅扳搭接成的整流橋；
C 是4x4300μF/150V電容器并聯(lián)組；
R 是200Ω/50W電阻；
Vd 是4位半200V數(shù)顯直流電壓表；
L 為直流測(cè)試附加電感；
Id 為4位半300A數(shù)顯直流電流表；
Dx1，Dx2為直流電感或電抗器測(cè)試接入端子。
注：交流電表的電源在K1閉合時(shí)接入，直流電表的電源在K2閉合時(shí)接入。
(2) 重要部件的研究與開發(fā)方法
T2變壓器的研究與開發(fā)：
1) 鐵芯：使用截面積120cm2的單相EI形疊片鐵心；
2) 初級(jí)繞組：使用2mm×10mm的銅線繞52匝；
3) 次級(jí)繞組：使用4根3×7mm的扁銅線并繞14匝。
由于測(cè)試是間歇進(jìn)行的，當(dāng)交流輸入電壓為200V時(shí)，輸出52V左右，輸出電流可允許到300A。因?yàn)橐ぷ髟诖箅娏鳡顟B(tài)，所以設(shè)備的電流回路部件之間的聯(lián)接必須可靠，并使用足夠面積的聯(lián)接線。
L電感的規(guī)格的確定與研究與開發(fā)：
在直流電感或電抗器測(cè)試時(shí)，回路中的測(cè)試附加電感的大小直接影響到測(cè)試的精確度，整臺(tái)設(shè)備中，附加電感 L應(yīng)該是測(cè)試設(shè)備研究與開發(fā)中關(guān)鍵部件之一，應(yīng)根據(jù)測(cè)試能力確定合適的電感L（參考第二部分：直流電抗測(cè)試設(shè)備），以下是常州博邦電氣 L電感的研究與開發(fā)說明：
測(cè)試附加電感也就是一個(gè)在大電流下具有較大電感的直流電感，具體研究與開發(fā)方法如下：
1) 鐵芯：可使用如 圖5 的“口”字形的H50疊片鐵心，鐵芯截面積約為325cm2；
2) 線包：線包用2根2×10mm的玻璃絲包扁銅線并聯(lián)，卷繞 4個(gè)210匝的線圈，兩個(gè)線圈串連作為一組，鐵心的每柱上安裝一組線圈；
3) 鐵芯磁路間隙：鐵心的磁路間隙為32mm左右，間隙板使用環(huán)氧玻璃鋼板，上部間隙板厚約10mm，下部間隙板厚約6.0mm；
4) 鐵芯用量：約400kg；
5) 銅線用量：四個(gè)線圈共用銅線約400kg；
6) 總重：整個(gè)電感重量約900kg。
研究與開發(fā)完成的附加電感，每組線圈的直流電阻約200mΩ，2組線圈串聯(lián)不加電流時(shí)電感約為897mH（實(shí)測(cè)值910mH），在150A電流下應(yīng)有280mH的電感（估算值）；2組線圈并聯(lián)時(shí)直流電組約100mΩ，不加電流時(shí)電感約227mH（實(shí)測(cè)值258mH），在300A電流下應(yīng)有75mH的電感（估算值）。
除附加電感在外放置外，所有部件安裝在一個(gè)測(cè)試臺(tái)中，為了防止測(cè)試產(chǎn)品時(shí)發(fā)生短路現(xiàn)象，放置產(chǎn)品的臺(tái)面要用厚玻璃鋼板研究與開發(fā)。
常州博邦電氣研究與開發(fā)的測(cè)試設(shè)備中 L電感目前的連接狀態(tài)為并聯(lián)方式，設(shè)備測(cè)試能力如下：
交流測(cè)試時(shí)，測(cè)試范圍為1A/165mH到300A/0.5mH；
直流測(cè)試時(shí)，測(cè)試范圍受附加電感的直流疊加特性所限，當(dāng)測(cè)試誤差不大于5%時(shí)，測(cè)試范圍為1A/23mH到300A/3.5mH。
需要特別注意的是，本設(shè)備是按間歇式工作設(shè)計(jì)的，當(dāng)測(cè)試電流在200A以上，產(chǎn)品和產(chǎn)品測(cè)試的間隔時(shí)間很短時(shí)，要注意整流器件和附加電感的發(fā)熱情況，必要時(shí)可增加散熱設(shè)備。
(3) 本設(shè)備在使用方法和注意事項(xiàng)
A交流電抗器(電感)測(cè)試
操作方法：
1) 打開電源開關(guān)K1，T1輸出電壓調(diào)整到“0”V，將被測(cè)電感接入測(cè)試端子Ax1和Ax2間；
2) 緩緩轉(zhuǎn)動(dòng)變壓器T1的旋柄，調(diào)整輸出電壓，觀察電流表Iac；
3) 當(dāng)電流達(dá)到被測(cè)電感的額定電流值I時(shí)，記錄此時(shí)電壓表Vac的電壓值V；
4) 將T1的輸出回到“0”，取出已測(cè)電抗，此次測(cè)試完成；
5) 如還有電抗需要測(cè)試，重復(fù)以上有關(guān)步驟即可；
6) 如果測(cè)試完成，關(guān)斷電源開關(guān)K1（交流測(cè)試時(shí)，不打開開關(guān)K2）；
7) 被測(cè)電抗器（電感器）的電感值Lx（或稱ACL值）可用下式計(jì)算；
Lx≈V/(2×π×f×I)=V/(314×I) (H)
或 Lx≈3.185×(V/I) (mH)
B直流電抗器(電感)測(cè)試
操作方法：
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