偶次谐波感应电势的分析探究

将单相饱和电抗器（图1.10）用图1.13所示原理图表示，设图1.13（a）、（b）中每个饱和电抗器的两个铁心分别为a和b，绕组的同极性端用符号 “·”表示。

图1.13　饱和电抗器原理图

先分析图1.13（a）的情况，这时控制绕组串联反接，而工作绕组串联顺接。由于铁心同时受到交流和直流激磁作用，工作在磁饱和区域，即使交流激磁分量是正弦的，铁心中磁感应的波形也是非正弦的，若忽略磁滞影响，则铁心中B 及H 的波形将如图1.14所示。

每个饱和电抗器的两个铁心a及b 所受总的激磁磁场强度分别为

式中：Hk为直流控制磁场强度。

铁心a中Hk为正，磁工作点在第一象限的磁化曲线上变化，铁心b中Hk为负，磁工作点在第三象限的磁化曲线上变化。

因此铁心a及b 中磁感应Ba及Bb波形如图1.14所示，两者都是非正弦的（图1.14只画出第一象限磁化曲线）。

这样控制绕组中总的感应电势应当是每个铁心上控制绕组感应电势之差。

图1.14　用图解法确定饱和电抗器铁心中的磁感应波形

eka及ekb为非正弦，既包括基波分量，也包括高次谐波分量。

由图1.14可见，Ba及Bb满足下列关系

将磁感应强度分解成各次谐波，则得

由式（1.6）可知

由此可见，任一瞬间t，铁心a及b 的磁感应强度奇次谐波分量同向，而偶次谐波分量反向。各控制绕组的交流感应电势应为(www.xing528.com)

如果串联反接，则直流回路侧总的感应电势为

由此可知，交流绕组串联顺接，直流绕组串联反接时，奇次谐波抵消，只剩下偶次谐波分量，因而感应电势被削弱了，其中2倍频率的交流分量是最主要的。

利用这一特点可以做2倍频器，在铁心中除了控制绕组及工作绕组外，再绕输出绕组，将两铁心上的输出绕组串联反接，则可以输出2倍频率的电压。

当工作绕组并联时，如图1.13（b）所示，由于偶次谐波感应电势在并联绕组间形成的短路回路中产生的电流可以自由流通，控制回路两端的谐波感应电势比工作绕组串联的情况下要小得多。这是工作绕组并联时饱和电抗器的主要优点。

按照同样原理，如果在饱和电抗器上设置一个短路回路（包括两个铁心），则控制绕组两端的偶次谐波感应电势可以减小很多。