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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(yīng)出和匣數(shù)成正比的電尿，窗要兩個(gè)繞組鏈合的磁通量相等，這就需要統(tǒng)組內(nèi)有磁導(dǎo)率很高的材料制造的鐵芯，盡量使全部磁通在鐵芯內(nèi)和兩個(gè)繞組交鏈，便只和一個(gè)繞組交鏈合的磁通盡量少。

不同磁導(dǎo)率的材科對(duì)產(chǎn)生同樣大小的磁通所需要的安匣數(shù)是不同的，即產(chǎn)生同樣的磁通，磁導(dǎo)率大的材料所需的安臣數(shù)小，反之所諾的安臣數(shù)大。

由于鐵磁材料具奮高的磁導(dǎo)卒，變壓器發(fā)展的初期，使用普通鐵片作為鐵芯材料，以后開發(fā)出熱軋磁性鋼片用于變壓器鐵芯制造。在20世紀(jì)40年代，冶金企業(yè)斤發(fā)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(fā)出高磁的磁性鋼片，其單位損耗和勵(lì)磁安匣均比普通晶粒取向磁件:鋼片要小。20世紀(jì)80年代，叉開發(fā)出磁疇細(xì)化(通過激光照射或機(jī)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(yùn)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(diǎn)是空載電流和需載損槌相對(duì)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(xiàn)，但是由于其飽和磁通密度低、厚度薄、加工困難、材料價(jià)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(dǎo)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(huì)變脆而使加工網(wǎng)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(jié)晶排列布一定規(guī)律和方向2另一類為無取向硅鋼片，它的結(jié)晶排列既無一定規(guī)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(duì)外的作用柜互抵消，不呈現(xiàn)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(shí)，對(duì)外就會(huì)顯示出較強(qiáng)的磁性，此現(xiàn)象稱為勵(lì)磁磁化或簡稱磁化如國3-7 (b)和圖3-7 (c)所示。

鐵芯勵(lì)磁時(shí)，硅鋼片內(nèi)部將發(fā)生磁距的轉(zhuǎn)動(dòng)和磁疇磁壁(相鄰磁疇的分界層}的移動(dòng)，磁疇磁距轉(zhuǎn)動(dòng)和磁睡移動(dòng)將受到阻力，要克服此種阻力，外界必須對(duì)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(lì)磁需要的能量較小.硅鋼片的磁性能也更好e

研究指出:對(duì)硅鋼片施加拉應(yīng)力，往往在90•時(shí)磁疇減少，而在1800時(shí)磁疇增加，這種磁疇結(jié)構(gòu)的改變會(huì)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(chǎn)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(yīng)力作用下.其磁性效果會(huì)有較大改善，萬!it能施加這種拉應(yīng)力，就有可能大幅度提高硅鋼片的性能ι試驗(yàn)表明，硅鋼片表面涂層

拉應(yīng)力越大鐵損降低就越明顯冷軋硅鋼片導(dǎo)磁性能較好.特別是高導(dǎo)磁硅鋼片較普通硅鋼片導(dǎo)磁率更高.也就是說冷軋硅鋼片達(dá)到同樣磁通密度B所需的磁場強(qiáng)度H較小。當(dāng)硅鋼片厚度為O.3mm，磁通密度在1. 7T.頻率為50Hz時(shí)，高導(dǎo)磁硅鋼片所需的磁場強(qiáng)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(qiáng)度的磁通密度值和單位質(zhì)量的鐵損來表征. I司一磁場強(qiáng)度(即單位長度的安陽數(shù)〉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(shí)，單位質(zhì)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(chǎn)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(huì)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(xiàn)象稱為集膚效應(yīng)。當(dāng)硅鋼片厚度大時(shí)，中間部分起不到導(dǎo)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(shù)會(huì)減小，有效面棋會(huì)相應(yīng)降低，那么空載損耗就會(huì)增大。此外鐵i芯制造時(shí)的片數(shù)增多，制造工時(shí)會(huì)增加，工效較差。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為干式變壓器中鐵芯硅鋼片的厚度在O. 23~O. 30mm范圍內(nèi)較為合適。

硅鋼片在加工、搬運(yùn)、疊裝等過程中要受到剪、Lit、彎、熱等機(jī)械外力的作用，從麗i造成硅鋼片內(nèi)部應(yīng)力的增加，相應(yīng)的將使得其電磁性能變壞，鐵損和宅載電流均報(bào)著增大。愈是優(yōu)質(zhì)的硅鋼片，愈容易受到機(jī)械外力等因素的影響。因此，對(duì)硅鋼片的沖剪要求比較嚴(yán)格，一般大型變壓器制造廠均引進(jìn)的縱、橫剪線。這種生產(chǎn)線有如下優(yōu)點(diǎn):

(1）剪切精度高.且精度的穩(wěn)定性較好。

(2)剪切毛刺小，刀具使用時(shí)間氏。

(3)可以剪切各種片形的產(chǎn)品。

(4)可以完成自動(dòng)堆，垛，堆垛整齊、精度高，提i肖了鐵芯的疊裝放卒， (5)采用計(jì)算機(jī)控制，自動(dòng)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(shè)計(jì)制造時(shí)對(duì)鐵芯采取如下措施:

（1)鐵芯結(jié)構(gòu)和鐵芯片形要設(shè)計(jì)合理，便于自動(dòng)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(chǎn)線。

(3)卷料或片料要求擺放合理，搬運(yùn)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(shí)間較長刃口處要涂刷防銹襟。

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

(6)個(gè)別彎片必須整平，否則不可轉(zhuǎn)入下道t序。

(7)片料宦線度、弧度、波浪度應(yīng)在縱剪時(shí)或縱剪前調(diào)草或去除。

(8)仔細(xì)調(diào)整加工設(shè)備和模具的各個(gè)環(huán)節(jié)，使其尺寸精度和毛刺等均在質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi)。

(9)在剪切片料時(shí)要性意軋制方向。

(0)預(yù)疊時(shí)要嚴(yán)格選片，把不合格的硅鋼片挑出去。 鐵，志在疊裝時(shí)庇注意以下幾點(diǎn):

(1)堅(jiān)持文明生產(chǎn)，保持環(huán)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(yán)格按工藝規(guī)程和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行操作。

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