干式电力变压器的铁芯

铁芯用硅钢片

为使不同绕组能感应出和匣数成正比的电尿，窗要两个绕组链合的磁通量相等，这就需要统组内有磁导率很高的材料制造的铁芯，尽量使全部磁通在铁芯内和两个绕组交链，便只和一个绕组交链合的磁通尽量少。

不同磁导率的材科对产生同样大小的磁通所需要的安匣数是不同的，即产生同样的磁通，磁导率大的材料所需的安臣数小，反之所诺的安臣数大。

由于铁磁材料具奋高的磁导卒，变压器发展的初期，使用普通铁片作为铁芯材料，以后开发出热轧磁性钢片用于变压器铁芯制造。在20世纪40年代，冶金企业斤发出冷轧取向磁性钢片.逐渐取代了热轧磁性钢片。20世组70年代以后，开发出高磁的磁性钢片，其单位损耗和励磁安匣均比普通晶粒取向磁件:钢片要小。20世纪80年代，叉开发出磁畴细化(通过激光照射或机械l主痕方法〉的更低损耗的磁性钢片。目前还有一种叫非晶合金的材料正运步引用在小型变压器上。非晶合企铁芯是继冷轧品精取向硅钢片后的另…种铁芯材料，其特点是空载电流和需载损槌相对硅钢片有很大幅度的下降。尽管在变压器制造中有很好的表

现，但是由于其饱和磁通密度低、厚度薄、加工困难、材料价格较高，目前在大容量变压器制造巾仍未大量使用。

铁;志采用的硅钢片由于在炼钢过程'I'添加入了3%-5%的硅，从而提高了硅钢片的导磁率和电|咀半.减少了硅钢片中磁精损耗和涡流损施。但.若加入硅过多，贝IJ硅铜片会变脆而使加工网难。

硅钢片可分为热轧和冷轧硅制片。目前我国在于式电力变压器的铁芯中都是采用冷轧硅钢片制成。

硅制片接品粒取向性可分成两大类:一类为取向硅钢片，它的结晶排列布一定规律和方向2另一类为无取向硅钢片，它的结晶排列既无一定规律，也无一定方向。

硅钢片中具有许多磁畴，磁畴磁民J分别取不同方向，对外的作用柜互抵消，不呈现磁化的许多磁畴的磁距从各不同方向改变到外加磁场方向时，对外就会显示出较强的磁性，此现象称为励磁磁化或简称磁化如国3-7 (b)和图3-7 (c)所示。

铁芯励磁时，硅钢片内部将发生磁距的转动和磁畴磁壁(相邻磁畴的分界层}的移动，磁畴磁距转动和磁睡移动将受到阻力，要克服此种阻力，外界必须对硅锅片做功。拎轧{庄钢片由于晶料:取向的原因，艾:磁化比热轧硅钢片容易，且励磁需要的能量较小.硅钢片的磁性能也更好e

研究指出:对硅钢片施加拉应力，往往在90•时磁畴减少，而在1800时磁畴增加，这种磁畴结构的改变会使铁损减少。取向性好的硅钢片，其磁鼓伸缩要比取向性差的硅钢片小得多。而磁致伸缩是变压器产生噪声的主要原因，取向性能越好.其磁致伸缩将越小，噪声也就越小。由此可知，取向性好的硅钢片在沿轧向的拉应力作用下.其磁性效果会有较大改善，万!it能施加这种拉应力，就有可能大幅度提高硅钢片的性能ι试验表明，硅钢片表面涂层

拉应力越大铁损降低就越明显冷轧硅钢片导磁性能较好.特别是高导磁硅钢片较普通硅钢片导磁率更高.也就是说冷轧硅钢片达到同样磁通密度B所需的磁场强度H较小。当硅钢片厚度为O.3mm，磁通密度在1. 7T.频率为50Hz时，高导磁硅钢片所需的磁场强度H为普通硅制片的74%，肉此可以减少空载电流。硅钢片性能的好坏用它在相同磁场强度的磁通密度值和单位质量的铁损来表征. I司一磁场强度(即单位长度的安阳数〉下.磁通密度值越大，硅钢片的磁性就越好z在同样频率、同样磁通密度时，单位质量铁损值越小，硅钢片的性能就越好。

硅钢片的厚度一般为O. 23.......0. 35mm，或者更薄-.些，目的是为了限制硅钢片中的涡流损耗。此外，硅钢片的涡流也产生磁场，此磁场将减弱主磁场，硅钢片越厚，则其中的涡流越大，而硅钢片边缘的涡流场较中削弱，因此会造成磁通绝大部分沿表IHi通过， I归•硅钢片中间只通过少量磁通，此现象称为集肤效应。当硅钢片厚度大时，中间部分起不到导磁作用，因此硅制片越薄电磁性能越好。但如果太薄，在相同铁it;柱直径情况下，铁芯的叠片系数会减小，有效面棋会相应降低，那么空载损耗就会增大。此外铁i芯制造时的片数增多，制造工时会增加，工效较差。根据生产实践经验，认为干式变压器中铁芯硅钢片的厚度在O. 23~O. 30mm范围内较为合适。

硅钢片在加工、搬运、叠装等过程中要受到剪、Lit、弯、热等机械外力的作用，从丽i造成硅钢片内部应力的增加，相应的将使得其电磁性能变坏，铁损和宅载电流均报著增大。愈是优质的硅钢片，愈容易受到机械外力等因素的影响。因此，对硅钢片的冲剪要求比较严格，一般大型变压器制造厂均引进国外先进的纵、横剪线。这种生产线有如下优点:

(1）剪切精度高.且精度的稳定性较好。

(2)剪切毛刺小，刀具使用时间氏。

(3)可以剪切各种片形的产品。

(4)可以完成自动堆，垛，堆垛整齐、精度高，提i肖了铁芯的叠装放卒， (5)采用计算机控制，自动化程度高，操作简单。 为了不使硅钢片的磁件:能下降，一般在设计制造时对铁芯采取如下措施:

（1)铁芯结构和铁芯片形要设计合理，便于自动化?II'剪、叠装，尽可能不用穿心螺孔。

(2)要尽可能采用先迸工模具和先迸生产线。

(3)卷料或片料要求摆放合理，搬运和吊装要轻拿轻放，防止划伤。

(4)冲剪后的片料要求摆放，平坦握齐，如放置时间较长刃口处要涂刷防锈襟。

(5)毛刺过大时，要及时对川具、模具进行处理，或熏磨、更换刀具、模具，已经加工 好的毛刺过大的硅铜片必须进行压毛或用其他去毛设备去除毛刺。

(6)个别弯片必须整平，否则不可转入下道t序。

(7)片料宦线度、弧度、波浪度应在纵剪时或纵剪前调草或去除。

(8)仔细调整加工设备和模具的各个环节，使其尺寸精度和毛刺等均在质量标准规定的范围内。

(9)在剪切片料时要性意轧制方向。

(0)预叠时要严格选片，把不合格的硅钢片挑出去。 铁，志在叠装时庇注意以下几点:

(1)坚持文明生产，保持环境清洁、干燥，铁芯片上不得有灰尘、油污，装配完的铁芯要遮盖好。

(2)在装配过程中要防止损伤硅钢片的绝缘漆膜。 (3)严格按工艺规程和设计要求进行操作。

(4)铁芯装配完毕后，起吊铁芯时要平稳，注意不要倾倒碰伤铁芯，成品铁芯应放置在 平稳的地面上。