在交流電路中，電抗是電流的阻力。電抗器也稱為線路電抗器，是在電力系統(tǒng)中的兩點(diǎn)之間串聯(lián)的線圈，用于限度地減少浪涌電流、電壓陷波效應(yīng)和電壓尖峰。電抗器可以分接，以便改變電抗器兩端的電壓，以補(bǔ)償電機(jī)啟動(dòng)負(fù)載的變化。電抗器的額定值是根據(jù)它們?cè)诮o定頻率和電流下提供的阻抗的歐姆數(shù)來(lái)確定的。電抗器也可以通過(guò)在額定電流下特定頻率下設(shè)備上的 I2R 損耗來(lái)評(píng)定。

兩種常見(jiàn)類型的反應(yīng)器是干式和油浸式。干式是開(kāi)放式的，依靠空氣流通而散熱。干式電抗器在低壓應(yīng)用中很常見(jiàn)。

油浸式電抗器在高壓應(yīng)用中很常見(jiàn)。油浸反應(yīng)堆放置在罐內(nèi)，需要磁屏蔽以防止渦流在罐內(nèi)循環(huán)。屏蔽層與變壓器鐵芯和電機(jī)定子一樣由層壓鋼板制成。

電抗器可用作線路電抗器或負(fù)載電抗器。當(dāng)?shù)途€路阻抗允許高浪涌電流、使用功率因數(shù)校正電容器或電機(jī)驅(qū)動(dòng)引起陷波時(shí)，使用線路電抗器。負(fù)載電抗器安裝在電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的輸出處。負(fù)載電抗器通過(guò)減慢驅(qū)動(dòng)輸出電壓的變化率來(lái)幫助消除電壓尖峰或反射波噪聲。然而，由于電機(jī)驅(qū)動(dòng)器輸出波形的諧波含量，負(fù)載電抗器容易過(guò)熱。電抗器的設(shè)計(jì)必須能夠減少諧波失真。

浪涌電流

許多電氣設(shè)備在啟動(dòng)時(shí)會(huì)消耗高電流，或者對(duì)電流的流動(dòng)具有非常低的阻抗。例如，電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)期間通常會(huì)消耗其滿載電流的許多倍。這種浪涌電流可能會(huì)導(dǎo)致電壓驟降，從而導(dǎo)致其他設(shè)備跳閘。許多全電壓電機(jī)啟動(dòng)器使用電抗器來(lái)增加阻抗并限制浪涌電流。當(dāng)電容器組首次接通且電容器開(kāi)始充電時(shí)，用于校正低功率因數(shù)的大型電容器組具有非常低的阻抗。低阻抗意味著電流非常高?？梢源?lián)增加電抗器以增加電抗。增加的電抗會(huì)增加阻抗并減少浪涌電流。

減少缺口

為了減少陷波，需要將陷波源與使用相同配電系統(tǒng)的其他設(shè)備隔離或緩沖。創(chuàng)建分壓器是化陷波的相對(duì)簡(jiǎn)單的方法。參見(jiàn)圖 3。當(dāng)電抗器形式的阻抗與 SCR 控制器串聯(lián)添加時(shí)，陷波電壓分布在新阻抗和饋線中已有的阻抗上。增加的阻抗減小了陷波深度并加寬了陷波寬度。經(jīng)驗(yàn)表明，電抗器應(yīng)具有約3%的阻抗，以將凹口深度減少約50%。這足以消除導(dǎo)致問(wèn)題的額外零交叉。較高的阻抗可能會(huì)導(dǎo)致敏感設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題，因?yàn)檩^寬的凹口可能會(huì)被視為電壓損失。較低的阻抗可能不足以減少陷波深度以消除問(wèn)題。

 

圖 3. 可以添加與 SCR 電源串聯(lián)的反應(yīng)器以減少缺口。

線路上的瞬變可能導(dǎo)致電子設(shè)備產(chǎn)生錯(cuò)誤。數(shù)字電子電路對(duì)低電平數(shù)字信號(hào)進(jìn)行操作，這些信號(hào)可能會(huì)被瞬態(tài)電壓引起的錯(cuò)誤信號(hào)破壞。

飽和鐵芯電抗器

當(dāng)鐵芯飽和時(shí)，基本上所有磁疇都與所施加的磁場(chǎng)對(duì)齊。施加磁場(chǎng)的進(jìn)一步增加不會(huì)導(dǎo)致磁通量的增加。因此，與電流變化相反的感應(yīng)電壓不會(huì)增加。換句話說(shuō)，當(dāng)其磁芯飽和時(shí)，電感器將失去抵抗電流變化的能力。

飽和磁芯電抗器是一種電感器，其電感由與初級(jí)繞組纏繞在同一鐵芯上的次級(jí)繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)調(diào)節(jié)。飽和鐵芯電抗器的“功率”繞組是承載交流負(fù)載電流的繞組。飽和鐵芯電抗器的“控制”繞組是承載直流控制電流的繞組?？刂评@組攜帶足夠強(qiáng)的直流電，足以產(chǎn)生使磁芯飽和的磁場(chǎng)。

通過(guò)控制繞組的直流電壓的增加會(huì)在電抗器鐵芯中產(chǎn)生增加的磁通量。磁通量的增加使電抗器鐵芯接近飽和并降低功率繞組的電感。功率繞組中電感的減小增加了通過(guò)功率繞組傳送到負(fù)載的電流。因此，飽和鐵芯電抗器可以用作放大器，其中通過(guò)控制繞組的相對(duì)較小的直流電可以通過(guò)功率繞組控制相對(duì)較大的交流電。

在實(shí)際應(yīng)用中，飽和鐵芯電抗器由兩對(duì)繞組組成（見(jiàn)圖 4）。飽和鐵芯電抗器線圈附近的小點(diǎn)表示極性。功率繞組彼此同相，控制繞組彼此異相。這使得可飽和鐵芯電抗器在交流循環(huán)的正負(fù)交替中均等地使鐵芯飽和。

圖 4. 飽和鐵芯電抗器可以使用小直流電來(lái)控制電源電路中的大交流電。

在用于控制電鍍?nèi)芤弘娏鞯闹绷黩?qū)動(dòng)器出現(xiàn)之前，飽和鐵芯電抗器在電鍍行業(yè)中非常流行。對(duì)于電鍍機(jī)來(lái)說(shuō)，被電鍍的部分就是負(fù)載。如果控制線圈中沒(méi)有直流電流流動(dòng)，則 IR 壓降將由電抗器中的電流量控制。當(dāng)控制線圈中有直流電流時(shí)，直流磁通將在磁芯中流動(dòng)，并限制磁芯中的交流磁通量。較低的交流磁通意味著電路電流的電抗和阻抗較小。少量的直流電流可以控制大量的交流電流。這種控制非常線性并且非?？煽?。飽和鐵芯電抗器在此類應(yīng)用中已不再使用，因?yàn)榻ㄔ祀娍蛊鞯某杀颈冉ㄔ熘绷黩?qū)動(dòng)器高得多。

高功率水平下使用的飽和堆芯電源是極其可靠的設(shè)備，因?yàn)闆](méi)有移動(dòng)部件。

扼流圈

扼流圈也稱為線路扼流圈，是一種電抗器，用于在驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部發(fā)生短路時(shí)限制流向交流或直流驅(qū)動(dòng)器的電流。當(dāng)從電源汲取大的短路電流時(shí)，扼流圈開(kāi)始建立反電壓，并且驅(qū)動(dòng)器可用的電壓降低。電壓降低會(huì)導(dǎo)致瞬時(shí)電子跳閘 (IET) 電路使驅(qū)動(dòng)器脫機(jī)以避免損壞。扼流圈具有匝數(shù)較少的大導(dǎo)體，并為進(jìn)入驅(qū)動(dòng)器的線路提供低阻抗。

共模扼流圈是一種電抗器，可減少快速電機(jī)驅(qū)動(dòng)或設(shè)備開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的共模噪聲電流（見(jiàn)圖 5）。負(fù)載電流通過(guò)共模扼流圈的一個(gè)繞組流向負(fù)載，然后流經(jīng)另一繞組遠(yuǎn)離負(fù)載。這會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)相反的磁動(dòng)勢(shì)，相互抵消并導(dǎo)致零電感。對(duì)于共模噪聲，流經(jīng)共模扼流圈兩個(gè)繞組的電流方向相同。因此，每個(gè)繞組中產(chǎn)生的同相磁通將加在一起，而不是像差分噪聲分量的情況那樣被抵消。這將產(chǎn)生抵抗共模噪聲流動(dòng)的磁動(dòng)勢(shì)。

這些共模組件將流向地面，如圖 5 所示。終結(jié)果是共模扼流圈允許負(fù)載電流幾乎不受阻礙地流動(dòng)，同時(shí)阻止共模噪聲電流的流動(dòng)。

圖 5. 共模扼流圈用于降低驅(qū)動(dòng)器引起的共模噪聲的嚴(yán)重性。圖片由電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供

共模扼流圈通常用于降低驅(qū)動(dòng)引起的共模噪聲。共模扼流圈提供高電感，以對(duì)抗驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)期間產(chǎn)生的共模噪聲電流。噪聲電流的幅度和上升時(shí)間降低到低于受影響設(shè)備的噪聲閾值。

諧振

電容器組通常用于糾正低功率因數(shù)的情況。在使用大量電容來(lái)校正功率因數(shù)的系統(tǒng)中，高電壓失真可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)諧波頻率發(fā)生諧振。這會(huì)產(chǎn)生串聯(lián)或并聯(lián)諧振電流，對(duì)電氣系統(tǒng)造成很大損害。

 

圖 6. 與變速電機(jī)驅(qū)動(dòng)器串聯(lián)的電抗器將諧振頻率移離線路上的任何諧波。