基本原理

磁閥式可控電抗器，簡(jiǎn)稱磁控電抗器（MCR），是基于磁放大器原理來(lái)工作的，它是一種交直流同時(shí)磁化的可控其飽和度的鐵芯電抗器，工作時(shí)，可以用極小的直流功率（約為電抗器額定功率的0.1%～0.5%）來(lái)改變控制鐵芯的工作點(diǎn)（即鐵芯的飽和度或者說(shuō)改變鐵芯的導(dǎo)磁率μ），來(lái)改變其感抗值，從而達(dá)到調(diào)節(jié)電抗電流的大小并平滑調(diào)節(jié)無(wú)功功率的目的。其突出的優(yōu)點(diǎn)是：穩(wěn)定、可靠、體積小、成本較低、控制靈活、維護(hù)管理簡(jiǎn)便。

圖 2 磁控電抗器工作原理圖  如上圖所示，磁控電抗器的主鐵心分裂為兩半（即鐵心1和鐵心2），截面積為A,每一半鐵心截面積具有減小的一段，四個(gè)匝數(shù)為N/2的線圈分別對(duì)稱地繞在兩個(gè)半鐵心柱上（半鐵心柱上的線圈總匝數(shù)為N），每一半鐵心柱的上下兩繞組各有一抽頭比為δ=N2/N的抽頭，它們之間接有晶閘管K1(K2),不同鐵心上的上下兩個(gè)繞組交叉連接后，并聯(lián)至電網(wǎng)電源，續(xù)流二極管則橫跨在交叉端點(diǎn)上。在整個(gè)容量調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，只有小面積段的磁路飽和，其余段均處于未飽和的線性狀態(tài)，通過(guò)改變小截面段磁路的飽和程度來(lái)改變電抗器的容量。MCR制造工藝簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，對(duì)于提高電網(wǎng)的輸電能力、調(diào)整電網(wǎng)電壓、補(bǔ)償無(wú)功功率以及限制過(guò)電壓都有非常大的應(yīng)用潛力。 

圖 3 MCR電路結(jié)構(gòu)圖  由上圖可以看出，若K1、K2不導(dǎo)通，根據(jù)繞組結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性可知，MCR相當(dāng)于一個(gè)空載變壓器。假設(shè)電源e處于正半周，晶閘管K1承受正向電壓，K2承受反向電壓。若K1被觸發(fā)導(dǎo)通（即a、b兩點(diǎn)等電位），電源e經(jīng)變比為δ的線圈自耦變壓后由匝數(shù)為N2的線圈向電路提供直流控制電壓（δEm sinωt）和電流iy′、iy′′。不難得出K1導(dǎo)通時(shí)的等效電路如下圖(a)所示。同理，若K2在電源的負(fù)半周導(dǎo)通（即c、d兩點(diǎn)等電位），則可以得出如下圖(b)所示的等效電路。

圖 4 晶閘管導(dǎo)通的等效電路圖  由圖可見(jiàn)，K2導(dǎo)通所產(chǎn)生的控制電流iy′和iy′′的方向與K1導(dǎo)通時(shí)所產(chǎn)生的一致，也就是說(shuō)在電源的一個(gè)工頻周期內(nèi)，晶閘管K1、K2的輪流導(dǎo)通起了全波整流的作用，二極管起著續(xù)流作用。改變K1、K2的觸發(fā)角便可改變控制電流的大小，從而改變電抗器鐵心的飽和度，以平滑連續(xù)地調(diào)節(jié)電抗器的容量。