变压器夹件结构与变形的控制

1、变压器夹件结构与变形的控制摘要：本文对夹件在变压器中的作用进行了叙述与表达。主要对夹件焊接变形和影响进行了分析，从多个发面对焊接应力提出了控制措施。关键词：变压器、夹件、机械力、变形、分析、焊接变形控制。 变压器是输变电设备中的主要设备，输变电系统中的网路电压，电流通过变压器将其电压、电流提高或降低以满足变电站输电出或国民经济生产用电电流、电压。变压器是利用电磁感应原理工作的。它的结构式：两个或两个以上互相绝缘的绕组套在一个共同的铁芯上，他们之间通过磁路和耦合相互联系。铁芯在变压器中构成一个闭合的磁路，又是安装绕组的骨架，对变压器电磁性能和机械强度是极为重要的部件。夹件是对铁芯片实施加紧、固定

2、完成机械强度的主要部件，夹件要承受住变压器器身的重量，并安全的吊起器身或铁芯，以及当变压器发生短路时承受线圈所产生的轴向力。呈现夹件及其结构的重要。夹件加紧的结构：对于容量较大的变压器，其铁轭加紧方法采用在铁芯角部的“方铁”结构，对没有方铁的结构则靠拉紧螺杆将上，下夹件连接在一起。来保证器身起吊和线圈的轴向力。但是，如今采用冷扎晶粒取向硅钢片，力图降低铁芯损耗的要求来看，已嫌陈旧，正在被新的结构取代，从制造工艺上看，采用方铁和穿心螺杆，必须在硅钢片上冲孔，从而消耗大量加工工时，同时，大量冲切对加工对晶粒取向硅钢片产生应力影响，使损耗增加。另外由于冲孔的存在，使铁芯内部磁道产生畸变也会增加损耗。

3、新的结构是硅钢片完全不冲孔，满足国家节能降耗标准采用钢带或环氧玻璃丝带、沿铁轭外部将两侧夹件拉紧，为保证吊起器身和承受线圈机械力的要求，上下夹件力传递，有紧靠铁芯表面的“拉板”实现。实际上，夹件两侧及上下夹件的拉板结构是一样的，拉板是通过线圈的，为避免漏磁在拉板中产生过多的损耗、采用低碳材料制造导磁率接近与空气变压器夹紧上轭的叫上夹件，夹紧下部的叫下夹件。一般变压器的线圈引出线高，低压分别布置在线圈的两侧。因此面向高压侧的叫高压上夹件下夹件处于低压侧的则叫低压上夹件下夹件。夹件的夹紧力一般为0.1-0.15Mpa约为1.0-1.5Kgf/cm2此夹紧力实际上是不均匀的。取决于钢带的位置和夹件在

4、受力时的变形。因此不能把夹件看做均匀裁荷的连续梁，可近似的按照“支点力相等的连续去计算，将加紧间距的最大的一段夹件，简化为简支梁计算。夹件不仅承受夹件铁轭的夹紧力，还要承受吊起变压器器身铁芯与线圈的重力和变压器线圈由于短路而产生的轴向力。这个轴向力是通过下夹件上的线圈支撑结构和上夹件的压钉传递于夹件。今天我们主要讨论，探讨容量较大的变压器，有钢板焊接而成的结构件，平行于铁轭表面的钢板成为腹板，垂直于腹板上，下两条加强板称为肢板。为增强夹件的强度和满足变压器器身上的附件安装如引线支架，分接开关支架等，除构成基本截面的腹板与肢板外，还需焊有不同形状，尺寸的加强板或肢板。综上所述，变压器夹件其主要功

5、能就是对铁芯进行加紧，使铁芯的各部位受力均匀，要实现其功能就必须满足两个条件，1夹件必须具备一定的强度刚性。2而且其平整度须达到4%的平整度，要满足以上两个条件，在焊接中就要保证各接缝的高度和饱满，达到设计和工艺要求。均匀加紧就要保证其平整度，这就提出了夹件在焊接过程中的变形问题。焊接变形是固然存在的，而且是复杂的。必须在焊接后对变形进行分析，预防。在焊接过程中加以控制。下面从几个方面对焊接变形进行分析和控制。1.夹件焊接变形的分析夹件在焊接过程中，其母材收到局部的、不均匀的加热和冷却、焊接后在焊缝区和近焊区以及热影响区的金属收缩，焊接接头各部位金属热胀冷缩的程度不同有纵向和横向的收缩，纵向和

6、横向的收缩、使其焊缝区存在焊缝的残余应力，在焊缝区的冷却过程中、残余应力为拉应力，使其原来母材变形如图一所示：还有夹件的腹板。在组焊前本身固有的应力，在焊接过程中释放出来。金属材料的应力变形是互相联系的。互相制约的，不能自由的伸长和缩短，焊接应力和变形在一定条件下，还影响焊接结构性能。如：减低结构的承载能力。受压时的稳定性、尺寸和准确性，直接影响到产品的质量和使用安全。因此，了解、分析焊接应力和 变形产生的原因和影响因素，以及控制和防止方法。具有十分重要的意义。夹件的变形受其结构参数、材料参数、焊接过程的工艺参数的综合影响，在焊缝的周围和近焊全都产生应力。在较远的区域产生压应力，其应力分布如图

7、二所示，在这样的应力作用下，各种结构的夹件腹板式都基本遵循这一原则。2.焊接变形的影响。焊接变形对结构的影响可以表现在三个方面。1、降低装配质量：夹件上下肢板的变形导致腹板的变形。使得前期加工的孔位量发生相对位移，严重时无法装配。2、增加制造成本，降低接头性能：夹件产生焊接变形，常需要矫形后才能组装。因此，使产生率下降，成本增加，冷矫形会产生局部塑性变形，使材料发生冷作硬化，降低了接头材料的塑形。3、降低结构承载能力：由于焊接变形产生的附加应力会使得结构的实际承载能力下降。3.夹件焊接应力和变形控制：焊接电弧对于焊件的加热是局部而又是较为集中的。在电弧下面的金属被加热到最高温度，而电弧两侧的各

8、点加热温度则逐渐降低，故而各个部位在同一时间里具有不同的温度，从而造成焊件上的温度分布不均匀。同样，在冷却过程中各点的温度分布也就不均匀。正是由于焊件上温度分布的不均匀，使焊件产生应力和变形是必然的。虽然不能全部阻止，但是可以减少采用相对措施和方法。使共应力和变形最小。下面对变形的控制加以探讨。1要防止和阻止夹件的焊接变形量。首先要选用和保证部件的质量，夹件零件包括腹板、上下肢板、加强板以及其他部件，这些零部件经下料加工后，在下料过程中，产生了内应力，在夹件零件、部件组对点固前，对各个零件、部件进行应力消除并矫正最大程度的消除内应力待有效消除内应力后组对点固。2选用合理的焊接参数。采用过大的焊

9、接电流和焊缝尺寸时，焊缝变形也必随之加大，但是过小的焊接电流和焊缝时，将降低结构夹件的承载能力。并使接头的冷却速度加快，将会产生一系列的焊接缺陷，如未焊透、裂纹、热影响区硬度增加。因此，应该在满足夹件结构的承载能力和保证焊接质量的前提下，随着材料板厚来选取工艺上可能的最小焊接电流和焊缝尺寸。3尽可能减少焊缝的数量。适当选择腹板的厚度，可减少肢板的数量，从而可以减少焊缝和变形校正量。4选择合理的焊接顺序不同的焊接顺序焊后将产生的不同的不同的变形量，不同的方法有不同的结果，所以在焊接时采用下列的焊接工艺方法。 对称焊缝时采用对称焊接：因为先焊的焊缝具有较大的变形，所以整个结构焊后仍会有一定的变形量

10、。两个焊工同时对称焊接，每条焊缝引起的变形可以相互抵消，焊后变形大为减少。 不对称焊缝，则先焊焊缝少的一侧，因焊缝少引起的焊缝变形相对不大。再用另一侧多的焊缝引起的变形加以抵消，就可以减少整个夹件的变形。 采用不同的焊接方向。通常可采用逐步退焊法，跳焊法，交替焊法等不同的焊接方向。5刚性固定法焊前对夹件零部件在组装点固后，采用外加刚性约束。强制工件在焊接时不能自由变形、改变我们传统的在焊接架上夹件处于自由的状态，变形自由，对焊接过程的变形没有控制。将组装点固好的夹件，移至带“T”槽的焊接平台上，对腹板，肢板的响应位置给以对称约束，用压板将夹件紧贴焊接平面给以定位进行焊接，待焊接全部结束，焊接冷却后，松动压板螺栓，解除约束，经多台现场施工，其变形可减少，效果良好，并走到行业控制范围。要在此说明的是，焊后当外加约束去除后，工件上仍会残余一些形变，不过要比没加约束的小得多，这种方法将使焊接接头中产生应力，对于一些焊后易裂材料，密封体应该慎用。综合以上叙述，对于大型变压器夹件的焊接变形控制，可以调节合