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干式電力變壓器的鐵芯

鐵芯用硅鋼片

為使不同繞組能感應出和匣數成正比的電尿，窗要兩個繞組鏈合的磁通量相等，這就需要統組內有磁導率很高的材料制造的鐵芯，盡量使全部磁通在鐵芯內和兩個繞組交鏈，便只和一個繞組交鏈合的磁通盡量少。

不同磁導率的材科對產生同樣大小的磁通所需要的安匣數是不同的，即產生同樣的磁通，磁導率大的材料所需的安臣數小，反之所諾的安臣數大。

由于鐵磁材料具奮高的磁導卒，變壓器發展的初期，使用普通鐵片作為鐵芯材料，以后開發出熱軋磁性鋼片用于變壓器鐵芯制造。在20世紀40年代，冶金企業斤發出冷軋取向磁性鋼片.逐漸取代了熱軋磁性鋼片。20世組70年代以后，開發出高磁的磁性鋼片，其單位損耗和勵磁安匣均比普通晶粒取向磁件:鋼片要小。20世紀80年代，叉開發出磁疇細化(通過激光照射或機械l主痕方法〉的更低損耗的磁性鋼片。目前還有一種叫非晶合金的材料正運步引用在小型變壓器上。非晶合企鐵芯是繼冷軋品精取向硅鋼片后的另…種鐵芯材料，其特點是空載電流和需載損槌相對硅鋼片有很大幅度的下降。盡管在變壓器制造中有很好的表

現，但是由于其飽和磁通密度低、厚度薄、加工困難、材料價格較高，目前在大容量變壓器制造巾仍未大量使用。

鐵;志采用的硅鋼片由于在煉鋼過程'I'添加入了3%-5%的硅，從而提高了硅鋼片的導磁率和電|咀半.減少了硅鋼片中磁精損耗和渦流損施。但.若加入硅過多，貝IJ硅銅片會變脆而使加工網難。

硅鋼片可分為熱軋和冷軋硅制片。目前我國在于式電力變壓器的鐵芯中都是采用冷軋硅鋼片制成。

硅制片接品粒取向性可分成兩大類:一類為取向硅鋼片，它的結晶排列布一定規律和方向2另一類為無取向硅鋼片，它的結晶排列既無一定規律，也無一定方向。

硅鋼片中具有許多磁疇，磁疇磁民J分別取不同方向，對外的作用柜互抵消，不呈現磁化的許多磁疇的磁距從各不同方向改變到外加磁場方向時，對外就會顯示出較強的磁性，此現象稱為勵磁磁化或簡稱磁化如國3-7 (b)和圖3-7 (c)所示。

鐵芯勵磁時，硅鋼片內部將發生磁距的轉動和磁疇磁壁(相鄰磁疇的分界層}的移動，磁疇磁距轉動和磁睡移動將受到阻力，要克服此種阻力，外界必須對硅鍋片做功。拎軋{莊鋼片由于晶料:取向的原因，艾:磁化比熱軋硅鋼片容易，且勵磁需要的能量較小.硅鋼片的磁性能也更好e

研究指出:對硅鋼片施加拉應力，往往在90?時磁疇減少，而在1800時磁疇增加，這種磁疇結構的改變會使鐵損減少。取向性好的硅鋼片，其磁鼓伸縮要比取向性差的硅鋼片小得多。而磁致伸縮是變壓器產生噪聲的主要原因，取向性能越好.其磁致伸縮將越小，噪聲也就越小。由此可知，取向性好的硅鋼片在沿軋向的拉應力作用下.其磁性效果會有較大改善，萬!it能施加這種拉應力，就有可能大幅度提高硅鋼片的性能ι試驗表明，硅鋼片表面涂層

拉應力越大鐵損降低就越明顯冷軋硅鋼片導磁性能較好.特別是高導磁硅鋼片較普通硅鋼片導磁率更高.也就是說冷軋硅鋼片達到同樣磁通密度B所需的磁場強度H較小。當硅鋼片厚度為O.3mm，磁通密度在1. 7T.頻率為50Hz時，高導磁硅鋼片所需的磁場強度H為普通硅制片的74%，肉此可以減少空載電流。硅鋼片性能的好壞用它在相同磁場強度的磁通密度值和單位質量的鐵損來表征. I司一磁場強度(即單位長度的安陽數〉下.磁通密度值越大，硅鋼片的磁性就越好z在同樣頻率、同樣磁通密度時，單位質量鐵損值越小，硅鋼片的性能就越好。

硅鋼片的厚度一般為O. 23.......0. 35mm，或者更薄-.些，目的是為了限制硅鋼片中的渦流損耗。此外，硅鋼片的渦流也產生磁場，此磁場將減弱主磁場，硅鋼片越厚，則其中的渦流越大，而硅鋼片邊緣的渦流場較中削弱，因此會造成磁通絕大部分沿表IHi通過， I歸?硅鋼片中間只通過少量磁通，此現象稱為集膚效應。當硅鋼片厚度大時，中間部分起不到導磁作用，因此硅制片越薄電磁性能越好。但如果太薄，在相同鐵it;柱直徑情況下，鐵芯的疊片系數會減小，有效面棋會相應降低，那么空載損耗就會增大。此外鐵i芯制造時的片數增多，制造工時會增加，工效較差。根據生產實踐經驗，認為干式變壓器中鐵芯硅鋼片的厚度在O. 23~O. 30mm范圍內較為合適。

硅鋼片在加工、搬運、疊裝等過程中要受到剪、Lit、彎、熱等機械外力的作用，從麗i造成硅鋼片內部應力的增加，相應的將使得其電磁性能變壞，鐵損和宅載電流均報著增大。愈是優質的硅鋼片，愈容易受到機械外力等因素的影響。因此，對硅鋼片的沖剪要求比較嚴格，一般大型變壓器制造廠均引進國外先進的縱、橫剪線。這種生產線有如下優點:

(1）剪切精度高.且精度的穩定性較好。

(2)剪切毛刺小，刀具使用時間氏。

(3)可以剪切各種片形的產品。

(4)可以完成自動堆，垛，堆垛整齊、精度高，提i肖了鐵芯的疊裝放卒， (5)采用計算機控制，自動化程度高，操作簡單。 為了不使硅鋼片的磁件:能下降，一般在設計制造時對鐵芯采取如下措施:

（1)鐵芯結構和鐵芯片形要設計合理，便于自動化?II'剪、疊裝，盡可能不用穿心螺孔。

(2)要盡可能采用先迸工模具和先迸生產線。

(3)卷料或片料要求擺放合理，搬運和吊裝要輕拿輕放，防止劃傷。

(4)沖剪后的片料要求擺放，平坦握齊，如放置時間較長刃口處要涂刷防銹襟。

(5)毛刺過大時，要及時對川具、模具進行處理，或熏磨、更換刀具、模具，已經加工 好的毛刺過大的硅銅片必須進行壓毛或用其他去毛設備去除毛刺。

(6)個別彎片必須整平，否則不可轉入下道t序。

(7)片料宦線度、弧度、波浪度應在縱剪時或縱剪前調草或去除。

(8)仔細調整加工設備和模具的各個環節，使其尺寸精度和毛刺等均在質量標準規定的范圍內。

(9)在剪切片料時要性意軋制方向。

(0)預疊時要嚴格選片，把不合格的硅鋼片挑出去。 鐵，志在疊裝時庇注意以下幾點:

(1)堅持文明生產，保持環境清潔、干燥，鐵芯片上不得有灰塵、油污，裝配完的鐵芯要遮蓋好。

(2)在裝配過程中要防止損傷硅鋼片的絕緣漆膜。 (3)嚴格按工藝規程和設計要求進行操作。

(4)鐵芯裝配完畢后，起吊鐵芯時要平穩，注意不要傾倒碰傷鐵芯，成品鐵芯應放置在 平穩的地面上。

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