浅谈变压器铁心制造

[摘 要]在能源日益紧缺、节能已成为基本国策的今天，降低配电变压器的损耗、节省生产成本，将给全社会带来巨大的经济和环保效益。在变压器的优化设计中，铁心的设计对于其节能、节材十分关键，可以说其质量的好坏直接影响着整个变压器质量的优劣。因此文章重点就变压器铁心的优化设计以及制造工艺进行了详细的探讨，期望对同行有所裨益。

[关键词]变压器；铁心；制造工艺

中图分类号：TM405 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）09-0124-01

铁心和绕组作为变压器的重要组成部分，分别作为变压器内部的磁路与电路，成为电磁能量转换的重要载体。铁心质量直接影响着变压器的整体质量，主要的组成材料包括了铁心的本体、绝缘材料、夹紧件、接地片等等，通常在铁心的本体内，包含有导磁性较好的硅钢片和铁心油道，采用铁损以及硅钢片产生的损耗比值来表现出铁心的质量。如果铁心具有良好的质量，可以对变压器在运行状态中的温度控制在合理的范围之内。铁心的质量由于其制造工艺具有着极大的关系，要提高铁心的质量，延长变压器的使用寿命，必须对变压器铁心的制造工艺进行改造与优化。

一、变压器铁心柱截面优化设计

铁心柱的截面设计是电力变压器设计的一个重要环节。电力变压器铁心柱通常在圆形线圈内，为了充分利用线圈内圆形空间，铁心柱截面被设计成上下轴对称的多级阶梯。设计中，通过合理选择各阶梯矩形尺寸，力争使铁心柱截面几何面积最大。当圆形线圈的直径一定时，铁心柱级数愈多，截面积愈大，变压器的性能越好，但级数过多会造成硅钢片的规格繁杂，制造工时增加，因此需要综合考虑铁心柱的利用系数和制造工艺问题。设计大直径多级铁心柱的传统方法一般采用作图法，即在图纸上经过反复核算，画出较好的铁心截面积设计方案，来确定铁心直径，铁心直径确定后，铁心截面各级硅钠片宽度和叠厚的尺寸就根据设计手册唯一确定。由于没有科学精确的求解过程，这样会导致铁心柱的级数产生不必要的增加，增大电力变压器的成本，降低变压器的使用性能。因此，合理地选择电力变压器铁心柱截面的级数，确定各级的几何尺寸，是提高变压器性能和降低变压器成本的关键。随着计算机的应用及数学软件的发展，对这些实际问题进行抽象、简化，应用优化方法建立数学模型，并用计算机技术进行求解，提供了问题的解决方法。例如利用 MATLAB 优化软件开展规范化求解，就能得出铁心柱截面优化结果。

二、铁心制造工艺的基本介绍

（一）纵向剪切方面

首先，在进行纵向剪切的过程中，由于横截面的填充系数对剪切的精确度产生着直接的影响，因此应当对横截面的填充系数的设置进行关注。通常情况下，带料的纵向边线都是后续制造工序中的基础，为了防止铁心横截面局部有所突出，必须在剪切的时候保持直线。当完成纵向剪切工序后，需要对在绝缘层内的毛刺应当通过专门的设备把毛刺去除。其次，带卷应当卷紧，防止发生变形的情况，并且要使用适当的力度来拉紧带料，不能够过大也不能够过小。一般情况而言，带料的宽度可以出现正值的偏差值，直线度应当符合相关标准的要求。

（二）横向剪切方面

在剪切长度比较长的铁心片的过程中，应当确保长度具有准确度，同时要保证横边和纵边之间的角度符合一定的标准。在剪切斜角片的时候，根据铁心片的长度来进行剪切，如果铁心片宽度比较大，那么斜角片长度比较大。如果二者之间的角度并不大，那么铁心片通常有一边的长度比较长，相反而言则会比较短。

（三）退火

对于铁心制造工艺而言，退火的主要作用在于避免铁心在机械加工的过程中出现磁性降低的情况，通过这个步骤，可以让铁心表面更加光滑、质量更为理想。在退火的过程中，必须对温度以及加热冷却的节奏进行合理与严格的控制，以免造成硅钢片发生不规则的变形。当退火工序完毕之后，应当清洁铁心表面，并对其氧化的痕迹进行检查以及处理。

（四）涂抹绝缘层

在涂膜绝缘层的工序中，应当注意的事情主要是控制好绝缘层的厚度，在保证安全性的前提下，避免过厚的绝缘层导致元件之间发生短路的情况，并且在涂抹的时候应当使涂层光滑平整以及颜色均匀。

三、装配铁心的工艺要求

在进行装配铁心的过程中，应当严格根据装配的尺寸与规格进行装配，以免变形情况的发生。确保铁心轴线的偏差不能够超出规定的标准，并且对接缝大小以及叠片的波浪度进行检查，应当在铁心片之间保持一定合理的缝隙，避免搭接情况的出现。通过单位压力的调整来促使填充系数达到所规定的标准。对电力变压器的铁心和绕组的运行状况进行监测，并对其所发生的故障进行诊断，对于及时发现变压器的安全隐患问题具有着极为重要的意义。变压器在发生故障之前和发生故障之后，其振动信号基顿频率分量随着电压的变化而变化，第一点，铁心在发生松动之前和之后其振动信号100hz的基频幅值和所施加的电压的平方具有线性的关联性，如果电网电压出现明显的波动或者变化，那么应当考虑到铁心振动的影响因素与电网电压的大小具有相关性；第二点，振动的基频幅度值随着铁心的松动而有所改变，在铁心松动3毫米的时候，其基频幅度值要小于正常状态下的基频幅度值。基频幅度值要接近于正常状态下的基频幅度值，难以对故障进行准确的判断。在铁心松动3毫米的时候，其基频幅度值要大于正常状态下的基频幅度值。根据这些特点可以对铁心松动的故障进行一定的诊断与定位。电力变压器的铁心和绕组的压紧程度与运输、安装、运行的绝缘老化与短路事故的发生具有密切的关联性。运输、安装、运行的绝缘老化与短路事故的发生会导致电力变压器的铁心和绕组变得越来越松，如此一来将会降低电力变压器对短路电流冲击的抵御能力，增加了事故的发生率。所以，对电力变压器的铁心和绕组的运行状况进行监测，并对其所发生的故障进行诊断，对于及时发现变压器的安全隐患问题具有着极为重要的意义。

四、如何提高变压铁芯制造工艺水平

（1）对铁心制造工艺进行细化，加强对工序加工的监控，务必促使工序的质量达到标准，同时对生产的实际情况进行及时的反馈，一旦发现不合的产品，必须立即对整条生产线进行检查，减少无效工序，避免无用功，促进生产效率的提高。

（2）通过计算的方式来对定性的技术指标进行定量化，增加了技术指标的科学性与可靠性，同时也确保了生产人员在生产的过程中具有可操作性的依据。在检查铁心的质量的时候，应当选择具有高精度的检查仪器，通过定制来对产品的合格率进行准确的测量，并且采用国家相应的检验标准来进行对比，切忌检验规范的标准出现不统一的情况。

（3）引入先进的技术来制造变压器的铁心，例如，具有高科技含量的清理磁盘技术，对制造工艺进行优化，从而提高变压器铁心的质量。在检测铁心的质量的过程中可以使用微机技术，有利于提高数据的精准度以及科学性。

综上所述，铁心的质量与变压器质量具有直接的关系。如果变压器使用的铁心质量比较差，将会直接导致变压器的运行状态受到负面的影响。而变压器铁心的质量主要取决与制造工艺的质量，必须提高铁心制造工艺的技术水平，通过对新工艺技术的研究与应用，并制定严格的检验规范，严格控制好铁心的制造质量。

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