串联零线电流滤波器及其在用电设备上的应用的制作方法

本发明涉及滤波器技术领域，尤其是对一种用电系统中串联相线的零线电流滤波器，以及该滤滤器在用电设备上的应用。

背景技术：

随着电力技术的不断发展，大量的非线性负载，特别是越来越多的采用电力电子技术的用电负荷急剧增加，加上没有合理的分配用电设备，由此产生大量的零线电流、三次谐波电流及零序电流存在系统的中性线，回馈到供电系统。在三相四线电力系统中，如大型商场的荧光灯、节能灯及其大型显示屏幕等非线性负荷产生大量的三次谐波电流，如果三次谐波回馈到供电系统中，在中性线（零线）进行叠加，使供配电线路的变压器以及系统中的零线异常发热，导致以下一系列的影响：(1)、三次谐波电流将增加变压器的损耗，长期运行会造成变压器零序电流过大，局部金属件温升增高，可能造成烧毁变压器的严重后果；(2)、国内普遍选取中性线导体的截面积是相线的50%，三次谐波电流的叠加将引起中性线的发热，增加线路损耗，加速绝缘老化，减少使用寿命，严重时引起火灾；(3)、三次谐波对照明光源闪烁而损坏，图像显示设备频闪，显示失真，影响正常的工作;(40、现有的零线电流消除器是并联的，占用面积较大，且滤波效果低于70%，远远不能满足供电系统的要求;(5)、并联的零线电流吸收器存在体积大，散热效果差，损耗高，安装方式有限的问题。

终上所述，系统中的三次谐波及零序电流已经影响到设备运行，存在安全隐患，需要有效治理用电系统内三次谐波电流、零序电流。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种结构新颖，安装及接线简单、且体积小，滤波效果好的串联于相线的零线电流滤波器。

本发明的目的还在于提供一种实施容易，有效阻挡三次谐波电流、零线电流及零序电流流入，但不影响用电设备正常运行，从而达到更高的滤波效果的串联零线电流滤波器在用电设备上的应用。

本发明的目的是这样实现的：

一种串联零线电流滤波器，包括框架，框架包括中间大铁芯和两侧的小铁芯，其特征是，还包括有三组独立的线圈，所述三组独立的线圈分别绕设在中间大铁芯上，且每组线圈的两端分别作为该组线圈的进线端和出线端、并分别延伸出框架外，所述框架近呈方形，方形框架的周边设置有方便安装的固定件；此款串联零线电流滤波器，通过在中间大铁芯上绕设三组独立的线圈，并通过各组线圈两端的进线端和出线端分别连接三相输入电源和用电设备电源输入端，使中间大铁芯产生的磁场通过两侧小铁芯形成闭合循环磁路，当零线电流、零序电流以及三次谐波电流通过中间大铁芯时，中间大铁芯与两侧小铁芯形成闭合回路，形成一个很大的零序电流以及三次谐波电流的阻抗，使其不能通过，以达到滤除谐波的效果；而且，由于框架近似方形，且周边设置有方便安装的固定件，这种方形框架方便多个不同角度固定，如：水平或倒放固定，其安装起来极为方便，且各组线圈均绕设在同一中间大铁芯上，使其整体体积较小，并配合其进线端和出线端的接线方式，其接线也极为简单、快捷，整个结构新颖。

进一步地，所述方形框架前侧和后侧的四个角位位置分别设置有形状对称、大小相同的所述固定件，固定件上开有安装孔，这种方形框架，配合四个角位形状对称、大小相同的固定件，使滤波器在多个不同角度，都能安装和固定，方便了不同用户的使用。

进一步地，所述固定件的横截面近似“7”字形，“7”字形的固定件包括横片段和竖片段，横片段和竖片段均开有所述安装孔，这种“7”字形的固定件，利用其横片段和竖片段上的安装孔，方便与外部的连接固定。

进一步地，所述小铁芯的体积是中间大铁芯体积的一半，且小铁芯的高度与中间大铁芯高度相同，小铁芯的宽度为中间大铁芯宽度的一半；这既符合材料成本的控制，又满足绝缘等级的温升要求，中间铁芯与两侧小铁芯形成磁路，使得中间大铁芯内的磁通以相同的量向两侧小铁芯循环，且中间大铁芯的热量向两侧小铁芯散发，增加散热面积，温升符合要求。

进一步地，所述中间大铁芯与两侧小铁芯之间的间距相等，其效果更好。

进一步地，所述三组独立的线圈按先后顺序分别绕设在中间大铁芯上的第一线圈层、第二线圈层和第三线圈层，以使中间大铁芯上形成内、中、外三层线圈层；这种绕线方式，形成三相的电流将会形成环流，通过电磁感应定律（右手螺旋定律），环流产生的磁场存在中间大铁芯，而三相的零序电流以及三次谐波电流也由此形成磁场，存在中间大铁芯内，形成很大的阻抗，使得三相的零线电流、零序电流以及三次谐波电流流入装置。

进一步地，所述各组线圈的进线端和出线端上分别设置有接线端口，接线端口上设置有标识，方便接线。

进一步地，所述框架包括均为正方形的底板和面板，中间大铁芯和两侧的小铁芯分别固定在底板和面板之间，以便框架安装灵活，多样。

本发明的另一目的是这样实现的：

一种串联零线电流滤波器在用电设备上的应用，其特征是，所述滤波器的三组进线端和三组出线端分别与三相输入电源和用电设备电源输入端连接，以使滤波器串联在三相输入电源与用电设备之间，从而形成相当大的阻抗，阻挡零序电流以及三次谐波电流，以达到滤波效果；此款滤波器在用电设备上的应用，通过将滤波器上的进线端和出线端分别与三相输入电源和用电设备电源输入端连接，即可实现本专利之目的，其实施容易，连接方便、灵活。

进一步地，所述滤波器与三相输入电源之间还增设有三相开关，以便控制滤波器工作。

进一步地，串联于相线的零线电流滤波器，滤波（电抗）器的中间大铁芯大，两侧小铁芯小的组装结构，符合电抗器运行特性，且满足国家标准，符合绝缘等级的温升要求等，再有滤波（电抗）器的绕线（三组独立的线圈）是按顺序绕设，其绕设顺序以第一线圈层→第二线圈层→第三线圈层，以使中间大铁芯上形成内、中、外三层线圈层；再有，滤波电抗器的绕线方式使得进线端与出线端可以相互交换，方便现场的施工人员安装，再有滤波电抗器的安装结构以正方形的形状结构为底，上端及下端的安装孔是一致的，倒着固定及卧着固定也是一致的，方便现场的施工人员安装，再有结构的特殊性使得串联零序滤波器形成一个只针对三次谐波电流、零线电流及零序电流的阻抗，使得滤波效果达到97%且不影响设备的正常运行，再有串联型零线电流吸收器的整体结构是合理。

本发明的有益效果如下：

（1）此款串联零线电流滤波器，通过在中间大铁芯上绕设三组独立的线圈，并通过各组线圈两端的进线端和出线端分别连接三相输入电源和用电设备电源输入端，使中间大铁芯产生的磁场通过两侧小铁芯形成闭合循环磁路，当零线电流、零序电流以及三次谐波电流通过中间大铁芯时，中间大铁芯与两侧小铁芯形成闭合回路，形成一个很大的零序电流以及三次谐波电流的阻抗，使其不能通过，以达到滤除谐波的效果；而且，由于框架近似方形，且周边设置有方便安装的固定件，这种方形框架方便多个不同角度固定，如：水平或倒放固定，其安装起来极为方便，且各组线圈均绕设在同一中间大铁芯上，使其整体体积较小，并配合其进线端和出线端的接线方式，其接线也极为简单、快捷，整个结构新颖。

（2）再有，此款滤波器，通过中间大铁芯、两侧小铁芯，且两侧小铁芯的体积是中间大铁芯体积一半的结构，使得电抗器成本大大的降低，加工安装方面一目了然，提高生产效益。

（3）另，串联零线电流滤波器的绕线方式，是以三条相线按顺序同绕在中间大铁芯上，这新颖的结构使得滤波效果大大提升的同时也加快铁芯绕线的速度；当三相的三次谐波及零序电流通过同一铁芯时，在铁芯内部形成相当大的阻抗来阻挡谐波电流的流入，使得滤波效果可达97%以上，再有在中间大铁芯绕线时，当第一层线圈层绕完后，延长一部分出线，稍微反方向折，然后再绕第二层线圈层，当第二层线圈层绕完后，延长一部分出线，稍微反方向折，继续绕第三层线圈层，当线圈绕完后，把刚才反方向折的地方剪短，三层线圈层的两边就形成三进（a、b、c）三出（x、y、z）的端子头，这样的绕线方式有利于加快生产进度，提高生产效率；再有就是两侧的线圈引出的端子均互换为进线端或出线端，方便现场工作人员的安装。

（4）串联零线电流滤波器以正方体的结构，因对安装方面也有很大的优势，滤波（电抗器）的上下固定安装件均提供大小相等，尺寸相同的固定孔，使得滤波器可以倒着安装（顶部安装在底），也可以卧着安装（侧面安装在底），多种的安装方式满足现场各种不同的安装需求。

（5）此款滤波器在用电设备上的应用，通过将滤波器上的进线端和出线端分别与三相输入电源和用电设备电源输入端连接，即可实现本专利之目的，其实施容易，连接方便、灵活。

附图说明

图1是本发明串联零线电流滤波器的框架示意图。

图2是本发明串联零线电流滤波器（已绕设线圈）的立体图。

图3是本发明串联零线电流滤波器的工作原理图。

图4是本发明串联零线电流滤波器另一方向的工作原理图。

图5是本发明的串联零线电流滤波器的电气接线原理图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的详述。

如图1至图5图所示，一种串联零线电流滤波器，包括方形框架10，框架10也可以是近似方形，所述框架10包括中间大铁芯1和两侧的小铁芯2，其特征是，还包括有三组独立的线圈，所述三组独立的线圈分别绕设在中间大铁芯1上，且每组线圈的两端分别作为该组线圈的进线端6和出线端7、并分别延伸出框架10外，方形框架10的周边设置有方便安装的固定件8，本实施例中，所述方形框架10前侧和后侧的四个角位位置分别设置有形状对称、大小相同的所述固定件8，固定件8上开有安装孔83。

图中所示，所述固定件8的横截面近似“7”字形，“7”字形的固定件8包括横片段81和竖片段82，横片段81和竖片段82均开有所述安装孔83。

本实施例中，所述小铁芯2的体积是中间大铁芯1体积的一半，且小铁芯2的高度与中间大铁芯1高度相同，小铁芯2的宽度为中间大铁芯1宽度的一半，中间大铁芯1与两侧小铁芯2之间的间距相等。

所述各组线圈的进线端6和出线端7上分别设置有接线端口11，接线端口11上设置有标识12，用户可通过标识，方便与外部接线。

所述框架10包括均为正方形的底板1001和面板1002，中间大铁芯1和两侧的小铁芯2分别固定在底板1001和面板1002之间。

本发明，还公开一种串联零线电流滤波器在用电设备上的应用，其特征是，所述滤波器1000的三组进线端6和三组出线端7分别与三相输入电源a、b、c和用电设备13电源输入端连接，以使滤波器串联在三相输入电源a、b、c与用电设备13之间，从而形成相当大的阻抗，阻挡零序电流以及三次谐波电流，以达到滤波效果.

作为更佳的实施例，所述滤波器1000与三相输入电源a、b、c之间还增设有三相开关14，方便用户通过三相开关14控制滤波器1000工作。

见图2所示，中间大铁芯1与两侧的小铁芯2，以及面板1002和底板1001组合成串联型零线电流吸收器铁芯框架1000，其中，中间大铁芯1的宽度是两侧小铁芯2的2倍，组合起来形成图中所示的磁路9，中间大铁芯1产生的磁场通过两边的小铁芯2形成闭合循环的磁路9，当零线电流、零序电流以及三次谐波电流11通过中间大铁芯1时，中间大铁芯与两侧小铁芯2形成闭合回路，形成一个很大的零序电流以及三次谐波电流11的阻抗，使其不能通过，以达到滤除谐波的效果。

又见图3和图4所示，三组独立的线圈（即：三相的线圈）均绕在中间大铁芯1上，所述三组独立的线圈按先后顺序分别绕设在中间大铁芯1上的第一线圈层3、第二线圈层4和第三线圈层5，以使中间大铁芯1上形成内、中、外三层线圈层，这种特殊的绕线方式，三相的电流将会形成环流10-1，通过电磁感应定律（右手螺旋定律），环流产生的磁场存在中间大铁芯1，而三相的零序电流以及三次谐波电流11也由此形成磁场，存在中间大铁芯1内，结合与图2所示磁路9形成闭合磁路，形成很大的阻抗，使得三相的零线电流、零序电流以及三次谐波电流流入装置。

三组独立的线圈均绕在中间大铁芯1后，分别引出三相进线端6与三相出线端7，由于三组独立的线圈分别绕在中间大铁芯1上，产生的环流方向、磁路方向，以及磁阻均以电流流进方向改变而改变，但是不影响串联型零线电流吸收器的滤波效果，所以三相进线端6与三相出线端7均可以反向接线，即：三相进线端6可以更改为出线端7，而三相出线端7可以更改为进线端6，这样接线方式满足客户不同的接线要求。

串联零线电流滤波器（即：串联零线电流吸收器）是通过固定件8固定，由于串联型零线电流吸收器的结构为正方体，所以把固定件8改成“7”字型的样式，增加多种固定方式，使得串联型零线电流吸收器可以水平固定，也可以倒放固定，结合附图所示的进出线方式，使得串联型零线电流吸收器有多种固定方式，更加满足客户不同的安装要求。

最后，见图5所示，图中为串联型零线电流吸收器的一次系统图（电气接线原理图），串联型零线电流吸收器串联在三相输入电源a、b、c（即：用电系统）与用电设备13之间，由于串联型零线电流吸收器结构特殊性，使之成为一个针对三次零线电流及零序电流的大阻抗，阻挡三次谐波电流、零线电流及零序电流11流入，但允许其他电流流进，不影响用电设备13的正常运行，从而达到更高的滤波效果。