电抗器是一种电器。它用在电力系统中。电力系统有交流电。交流电的方向一直变化。电抗器能限制电流。它还能稳定电压。人们设计电抗器需要看书。书里讲了很多知识。这些知识很重要。

有一本书叫《电抗器设计手册》。这本书很厚。书里写了电抗器是什么。电抗器有很多种类。有的叫并联电抗器。它用在输电线路上。输电线很长。电线对地有电容。电容会产生多余的功率。并联电抗器可以吸收这些功率。这样电压就稳定了。还有串联电抗器。它和电器串着连接。它能限制短路电流。短路电流很大。会烧坏设备。串联电抗器能保护设备。还有滤波电抗器。它和电容器一起用。它能消除谐波。谐波是电流中的杂波。杂波对设备不好。

设计电抗器要看铁芯。铁芯有两种。一种是铁芯电抗器。它的铁芯是闭合的。磁通主要走在铁芯里。它的电感值稳定。不容易受外面影响。另一种是空芯电抗器。它没有铁芯。或者只有很小的铁柱。磁通走在空气里。它的电感值线性好。不会饱和。饱和就是铁芯磁通太多。铁芯不工作了。书里画了铁芯的形状。有卷铁芯。有叠片铁芯。叠片是一片一片的硅钢片。叠片能减少涡流。涡流是铁芯里的环流。涡流产生热量。热量浪费电。

书里算了电抗器的线圈。线圈用铜线或铝线绕。线外面有绝缘漆。线圈绕在骨架上。绕多少圈很重要。圈数多电感大。圈数少电感小。电流大小也要算。电流大要用粗线。电流小可以用细线。粗线占地方多。细线占地方少。设计时要平衡。书里有计算公式。公式里有磁导率。磁导率是材料导磁的能力。空气磁导率小。铁磁导率大。公式里有线圈直径。有线圈长度。这些数一起算电感。

电抗器会发热。电流流过线圈产生热量。铁芯也有损耗。损耗变成热。热太多了电抗器会坏。书里教人算温升。温升是温度升高多少。线圈有绝缘等级。绝缘等级决定最高温度。A级绝缘最高105度。B级绝缘最高130度。F级绝缘最高155度。H级绝缘最高180度。设计时要留余地。不能太靠近最高温度。书里说了散热方法。自然散热靠空气对流。风冷用电扇吹。水冷用水管冷却。冷却方式不同结构不同。

电抗器有绝缘问题。电压高绝缘要厚。线圈和铁芯之间要绝缘。线圈层和层之间要绝缘。书里列了绝缘材料。有绝缘纸。有绝缘漆。有环氧树脂。有硅橡胶。电压很高时要用油。油浸在电抗器里。油能绝缘也能冷却。油是变压器油。油久了会老化。设计时要考虑换油。

电抗器有机械问题。电流大时电磁力大。电磁力让线圈振动。振动久了线圈会松。线圈松了会磨损。磨损会短路。书里讲了怎么压紧线圈。用压板压住线圈。用绑带绑紧。铁芯也要固定好。铁芯片不能响。振动会发出噪音。噪音在电站里不好。书里教人算电磁力。算固有频率。避免共振。共振时振动非常大。会损坏设备。

电磁兼容也要考虑。电抗器有磁场。磁场会影响旁边设备。书里说可以加屏蔽。屏蔽用铝板或钢板。钢板能把磁路引开。空芯电抗器磁场大。常常放在围栏里。围栏是金属的。它能挡住磁场。

有一本书叫《电力电抗器设计与应用》。这本书讲了很多实例。实例有具体数字。比如设计一个35千伏并联电抗器。容量是10000千乏。电压是多少。电流是多少。铁芯截面多大。铁芯重量多少。线圈多少匝。导线尺寸多大。损耗多少瓦。温升多少度。这些例子很好。初学者可以跟着算。算完就明白了。

还有国际标准可以参考。标准有IEC标准。IEC是国际电工委员会。标准规定了测试方法。测试电感值。测试电阻值。测试温升。测试绝缘强度。绝缘强度是加高电压。看会不会击穿。标准还规定了噪音水平。电抗器在工厂要测试。测试合格才能用。

设计要用软件。软件能帮助计算。以前人们用手算。手算很慢。现在用电脑算。软件能算磁场。磁场分布图能画出来。软件能算温度场。温度哪里高哪里低看得清。软件能优化设计。优化就是找到最好的尺寸。最好的尺寸省钱省材料。性能还达标。

材料科学在进步。新的铁芯材料出现了。非晶合金是一种新材料。它的损耗非常低。比硅钢片低很多。用它做铁芯省电。但是非晶合金很脆。加工不容易。设计时要小心。高温超导材料也有研究。超导材料没有电阻。没有电阻就没有损耗。现在超导电抗器还在试验。将来可能用处很大。

电抗器设计要看书。书是前人的经验。书里有理论。理论是基础。理论包括电磁学原理。电路原理。还有热力学原理。这些原理写在教科书里。《电机学》教科书有相关章节。《电磁场》教科书也重要。这些书是大学的书。大学生要学。工程师也要经常看。

实际设计和书上有差别。工厂做电抗器要考虑工艺。线圈怎么绕方便。铁芯怎么叠容易。怎么组装省时间。这些经验在工厂老师傅手里。书里可能没写全。设计人员要去工厂看。要和工人交流。工人知道哪些设计难做。哪些设计容易做。好设计要兼顾性能和成本。成本包括材料成本。材料成本用多少钱。成本还包括加工成本。加工要用多少人工。设计太复杂人工就贵。

电抗器用在新能源领域。风电场地里有电抗器。太阳能发电站也有电抗器。新能源发电不稳定。电抗器能帮助并网。并网就是把电送到大电网。设计电抗器要考虑新要求。这些新要求写在论文里。论文在期刊上能找到。《IEEE电力电子汇刊》上有好文章。中国杂志《变压器》上也有文章。论文讲最新研究。设计人员要读论文。

电抗器设计需要耐心。计算要仔细。一个小错误会导致失败。画图要准确。尺寸不能错。选材料要合适。材料选错了会出事。测试要认真。测试发现问题要改设计。改进需要反复。反复很多次才能成功。

参考文献列在设计报告后面。参考文献让别人知道知识来源。参考的书名要写对。作者名字要写对。出版社和出版年份要写对。页码也可以写上。这样别人可以去找书。找到书继续学习。

电抗器很重要。电力系统离不开它。设计电抗器是重要工作。工程师认真设计。工人认真制造。电抗器在变电站里工作。在工厂里工作。在我们的生活后面工作。我们用电的时候它就在那里。它不发出声音。它默默地保护电网。电网安全了。我们的灯就亮了。机器就转了。生活就方便了。