针对变压器铁心制造技术未来发展的思考

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 针对变压器铁心制造技术未来发展 的思考 摘 要本文主要介绍了变压器铁 心制造技术的发展问题。本文在此提出 了自己的一些观点和看法，可供同行工 作人员参考和借鉴。 中国论文网 /1/view-12797757.htm 关键词 变压器铁心； 制造技术； 发展； 中图分类号：TM405 文献标识 码：A 文章编号：1009-914X（2015） 30-0023-01 一、前言 铁心作为变压器的磁路，其质量 的好坏可以说直接影响着整个变压器质 量的优劣。研究变压器铁心制造工艺， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 对于提升铁心质量、延长变压器使用寿 命具有重要的现实意义。 二、铁心的作用 铁心是变压器的基本部件，是变 压器的磁路和安装骨架。铁心的磁导体 是变压器的磁路。它把一次电路的电能 转为磁能，又由自己的磁能转变为二次 电路的电能，是能量转换的媒介。因此， 铁心由磁导率很高的电工钢片（硅钢片） 制成。电工钢片又很薄 （0.230.35mm） ，且有绝缘，涡流损 耗很小。磁导体是铁心的主体，所以后 面所称的铁心实指磁导体。铁心的重量 在变压器各部件中重量最大，在干式变 压器中占总重量的 60%左右。在油浸式 变压器中，由于有变压器油和油箱，重 量的比例稍有下降，约为 40%。变压器 的铁心（即磁导体）是框形闭合结构。 其中套线圈的部分称为心柱，不套线圈 只起闭合磁路作用的部分称为铁轭。现 代铁心的心柱和铁轭均在一个平面内， 即为平面式铁心。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 三、铁心的分类 1、铁心的基本类型 铁心有两大基本结构形式，即壳 式和心式。它们的主要区别在于磁路， 即铁心与线圈的相对位置，线圈被铁心 包围时称为壳式；铁心被线圈包围时称 为心式。 一般情况下，壳式铁心是水平放 置的，心式铁心是垂直放置的。大容量 的心式变压器由高度所限，压缩了上下 铁轭的高度，以增加旁轭的办法做磁路， 将变压器铁心做成单相一柱（一个心柱） 单相四柱（两个心柱）或三相五柱（三 个心柱） 。但是它们仍保留心式结构的 特点，因此它们虽有包围线圈的旁轭， 仍属于心式结构。1） 、壳式铁心结构具 有下列特点：每种容量的铁似叠片只 有一种片宽，故加工比较方便。因铁 心戴面为长方形，故与之相配合的线圈 截面也应为长方形，同时线饼之间面积 较大，这样可使饼间电容增大，对地电 容与饼间电容之比小，故可改善线圈中 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 的冲击电位分布，因此超高变压器采用 壳式铁心结构时可简化线圈结构。壳 式电力变压器的引线都在上部，故出线 方便，这一点对三相三线圈及自耦变压 器则更方便。当低压线圈流过大电流 时，因线圈被铁心所包围，故电流引起 的附加损耗较小。2） 、心式铁心结构是 我国变压器制造厂普遍采用的铁心结构 形式。它具有以下优点：铁心可先叠 装成形，然后在铁心柱上套装已绕好的 线圈。线圈为圆形，故绕制方便。心 式铁心分为单相双柱、单相三柱、三相 三柱、三相五柱式等结构。选择铁心结 构时，主要是考虑使空载电流和空载损 耗小、噪声低、电压波形保证正弦波形。 2、铁心的分类 按铁心外形分类 ：（1）辐射式 心柱叠片列成辐射状，旁轭沿心柱圆周 径向对装。这种结构可降低铁轭的高度， 减少附加损耗，并可采用圆形的油箱， 以减少变压器体积，但是制造时费工。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 这是一种特殊的结构。 （2）渐开线式心 柱由叠片经成形机压成渐开线以后，再 叠装而成空心圆柱体，铁轭用带料卷成 三角形，铁轭截面为心柱截面的 l/3。 心柱外径与内径之比为 4.56。能节省 硅钢片，但是结构不尽合理，因为对接 式空载电流大。它是半卷半叠式铁心。 只适用于成批生产的容量较小的三相变 压器。3）Y 形铁心 Y 形铁心的优点是： 磁路对称，三相平衡，结构紧凑，经济 性好。 （4）环形卷铁心采用带料硅钢片 连续卷成，不需叠装，磁通方向符合轧 制方面，导磁性极佳，空载性能好，但 是线圈需用专用设备绕制。它是卷制铁 心中最简单的结构，适用于电流互感器、 接触式调压器。另外，还有矩形的卷铁 铁心和多级卷制铁心，多用于小容量的 单相变压器，由于铁心的制造工艺决定 于铁心的结构且彼此相差很大，一旦选 定了某一种结构，就很难转而生产另一 种结构。由于国内大多数厂家都习惯于 采用心式铁心，故下面主要以心式铁心 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 为主介绍有关数据和结构。 四、卷铁心制造技术 近几年，卷铁心变压器发展较快， 铁心大都是封闭式铁心，有多级型和 R 型铁心，铁心结构有平面布置的也有立 体布置的。卷铁心的制造工序主要有硅 钢片的纵剪、铁心卷制、铁心真空退火 等。卷铁心机、铁心退火炉、专用绕线 机等卷铁心变压器制造专用设备大量使 用。为解决效率问题，减少专用绕线机 的投资，开口卷铁心制造技术在国内也 发展起来。 国内制造的开口卷铁心数控生产 线采用连续剪切包绕卷制技术，由开卷 机、放料控制装置、卷绕机、控制柜四 部分组成。设备的主要特点有：剪切、 卷制一体化，自动化程度较高；开卷 机变频调速，缓冲控制；送料采用交 流伺服电机驱动；剪床气动控制，采 用了标准精密直线导轨导向，精度高、 毛刺小；刀具为硬质合金材料，使用 寿命长；卷绕与送料速度同步跟随控 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 制，不停顿剪切，效率高；铁心重量 自动平衡补偿，不需要人工干预；片 宽无级调节；采用工业 PLC 自动控 制，触摸屏人机界面，操作方便快捷。 由开口卷铁心数控生产线卷制的 铁心是圆形的，还要进行整形。然后退 火、测试。退火的目的是消除硅钢片在 卷制过程中产生的有害机械应力，使塑 变部位“再结晶 ”，并最大限度地恢复择 优取向结构和电磁性能。 五、非晶合金铁心制造技术 当前，非晶合金变压器成为广泛 关注的热点。由于非晶铁心的带材厚度 仅 0.025mm，还不到普通硅钢片的十分 之一、并特别脆，硬度是取向硅钢片的 5 倍，加工剪切很困难，对设备、刀具 要求较高，一般变压器制造厂家很难加 工成铁心，现在一般都是购买现成的铁 心。目前，扩大非晶合金变压器生产规 模的趋势日强，非晶合金变压器铁心制 造发展较快。 通常非晶合金铁心变压器铁心结 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 构为有接缝卷铁心的形式，接缝的方式 有对接和搭接两种，虽然搭接的方式较 对接用料多一点，但是搭接的工艺较对 接容易得多，所以应用较广泛。 目前，用于制造变压器的非晶合 金带材有 142L、170 L、213 L 三 种宽度，非晶合金铁心制造时，要先根 据铁心需要的长度剪断非晶合金带材， 然后，再用工模器具加工成矩形框。 非晶合金铁心剪切线是非晶合金 铁心制造的关键设备，前些年依靠进口， 现在已可以国产化。该设备主要完成非 晶合金铁心的自动剪切和自动堆垛，剪 切线采用 PLC 控制方式、伺服执行系 统、触摸屏人机操作界面及高精度机械 传动机构，以保证设备的高精度、高自 动化、高生产率、高可靠性。在系统功 能上可以满足非晶合金铁心系列对成型 铁心的剪切要求以及对叠接级数、搭接 方式、气隙间距等参数的设置、调整。 剪切刀具也是该设备的关键部件之一。 非晶合金带在冲剪、卷制加工铁 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 心时产生应力，为了获得良好的空载损 耗特性，非晶合金铁心成型后必须采用 氮气保护、在适当温度、一定的磁场条 件下进行退火处理，退火工艺比较复