鐵心設(shè)計(jì)及計(jì)算

　　1．鐵心的作用：變壓器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制造的，磁路是電能轉(zhuǎn)換的媒介，由于鐵心是采用導(dǎo)磁率較高的硅鋼片疊積而成，只要通入較小的勵(lì)磁電流，就能得到所需要的磁通。

　　2．鐵心的材料：常用冷軋硅鋼片的牌號(hào)及疊片系數(shù)如下表。由于硅鋼片表面已有附著性較好的絕緣薄膜，故可不涂漆。疊片系數(shù)取決于絕緣膜厚度、波浪度、同板差及毛刺的大小。

　　3．鐵心截面形狀：鐵心柱截面形狀為圓內(nèi)接階梯形，鐵心直徑φ70~φ1600的級(jí)數(shù)為6~26級(jí)（1/4圓內(nèi)）。當(dāng)鐵心直徑為φ70~φ395時(shí)，鐵軛截面形狀與鐵心柱截面形狀相同；當(dāng)鐵心直徑φ340~φ1600時(shí)鐵軛截面形狀為D形。

　　4.鐵心直徑：D0=KDPzh0.25

　　式中：KD—直徑經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，冷軋硅鋼片，銅導(dǎo)線KD=52~57

　　Pzh—每柱容量（kVA）

　　5．磁通密度選擇原則：

　　鐵心磁密一般熱軋硅鋼片取1.4~1.47T；冷軋硅鋼片取1.6~1.75T

　　6.空載損耗：

　　變壓器在空載時(shí)測得的損耗，空載損耗主要包含鐵心硅鋼片中磁滯損耗（與頻率成正比）和渦流損耗（與頻率平方成正比）等。

　　7.空載電流：

　　變壓器在空載時(shí)測得的電流，空載電流中主要是勵(lì)磁電流無功分量（與頻率成正比）和空載損耗產(chǎn)生的有功分量。

　　8.影響空載性能的因素

　　8.1鐵心材質(zhì)：熱軋比冷軋硅鋼片空載損耗及電流大；硅鋼片每片厚度愈厚，空載損耗及電流也愈大，但太薄又會(huì)增加工藝附加系數(shù)；一般采用每片厚度為0.23、0.27、0.3mm；

　　8.2鐵心磁密：鐵心磁密選過高，空載損耗及空載電流均會(huì)增加。

　　8.3疊片形式：每疊片數(shù)多，空載損耗及空載電流均會(huì)增加，一般采用2片一疊。

　　8.4接縫形式：有取向冷軋硅鋼片，一般采用全斜接縫，如采用半直半斜接縫時(shí)，每增加一個(gè)直接縫會(huì)使空載損耗增加3.5%左右；

　　8.5毛刺大小：毛刺大，空載損耗及空載電流均會(huì)增加，一般≤0.03mm；

　　8.6夾緊方式：采用穿心螺桿比用粘帶及綁扎帶綁扎，空載損耗及空載電流增加。

　　8.7制造工藝：如剪切、搬運(yùn)、摔打均會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，從而使空載損耗及空載電流增加；

　　8.8清潔程度：保持鐵心清潔無灰塵、無異物，否則也會(huì)使空載損耗及空載電流增加。

　　繞組設(shè)計(jì)及計(jì)算

　　1．導(dǎo)線材質(zhì)：變壓器繞組的導(dǎo)線常采用電解銅或無氧銅桿（電阻率約低1%~1.5%）拉制的圓銅線及銅扁線制成縮醛漆包線、紙包線、組合導(dǎo)線及換位導(dǎo)線。也曾用過鋁導(dǎo)線，但由于鋁導(dǎo)線電阻率較高、機(jī)械強(qiáng)度較差、焊接較困難現(xiàn)已很少采用。

　　2．繞組形式：圓筒式（層式）：單層、雙層、多層圓筒式及分段圓筒式。常用于中小型的高壓或低壓繞組。

　　螺旋式：單、單半、雙、雙半、四、四半螺旋式；常用于中大型的低壓繞組。

　　連續(xù)式：常用于中大型的高壓及低壓繞組。

　　糾結(jié)式：常用于66kV及以上大型的高壓繞組。

　　內(nèi)屏式：常用于66kV及以上大型的高壓繞組。

　　3．繞組排列：雙繞組：高—低排列。三繞組：降壓變壓器為高—中—低；升壓變壓器為高—低—中排列。

　　4．電壓比偏差：

　　額定電壓比是一個(gè)繞組的額定電壓與另一個(gè)具有較低或相等額定電壓繞組的額定電壓之比。

　　電壓比（變比或匝比）的偏差是產(chǎn)品的實(shí)測的空載電壓比與規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)電壓比之差，常以規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)電壓比的百分?jǐn)?shù)表示。

　　國家標(biāo)準(zhǔn)GB1094.1規(guī)定的空載電壓比允許偏差，如表所示。為考慮制造和測量的偏差，在計(jì)算時(shí)，一般不應(yīng)超過下表中規(guī)定的允許偏差值的一半，即空載電壓比允許偏差的計(jì)算值，常取V%≤±0.25%

　　當(dāng)高壓繞組電壓較低，且容量較大的產(chǎn)品，電壓比（特別是分接電壓比）的允許偏差，如達(dá)不到要求時(shí)，應(yīng)要及時(shí)與用戶協(xié)商。

　　自耦變壓器和增壓變壓器，因其阻抗很小，則應(yīng)有更大的偏差。高壓及中壓各分接位置的電壓比的計(jì)算偏差（V%），分別按下式計(jì)算：

　　式中：et—每匝電勢（V）；et=U2/W2W2—低壓繞組的每相匝數(shù)；

　　U2—低壓繞組的相電壓（v）

　　W—高壓或中壓繞組各分接位置的每相匝數(shù)；

　　U—高壓或中壓繞組各分接位置的相電壓（v）。

　　5．電流密度選擇原則：

　　繞組導(dǎo)線的電流密度是根據(jù)負(fù)載損耗（Pk）；長期工作電流的溫升；突發(fā)短路的溫升；承受突發(fā)短路時(shí)的電動(dòng)力（機(jī)械力）；經(jīng)濟(jì)性等來選擇。銅導(dǎo)線電流密度一般選3.0A2左右。

　　6．主縱絕緣選擇：主要考慮承受電壓：長期工作電壓；感應(yīng)試驗(yàn)電壓；短時(shí)工頻耐受電壓；沖擊耐受電壓（全被、截波、操作波）等。

　　7．負(fù)載損耗

　　7.1繞組導(dǎo)線的電阻損耗：I2R注意應(yīng)換算到參考溫度（一般為75C）。

　　7.2繞組導(dǎo)線的渦流損耗：由于漏磁通穿過導(dǎo)線而產(chǎn)生渦流，造成渦流損耗，它與頻率及垂直于漏磁的導(dǎo)線厚度等的平方成正比，常以占電阻損耗的百分?jǐn)?shù)表示。

　　注意：三繞組變壓器在計(jì)算外－內(nèi)（一般為高－低壓）繞組的負(fù)載損耗時(shí)，這時(shí)中間（一般為中壓）繞組，雖然沒有電流通過，但它處于漏磁場最大的位置，故需另加上中間（一般為中壓）繞組的3倍渦流損耗。

　　7.3、繞組損耗的環(huán)流損耗：導(dǎo)線在漏磁場中所處的位置不一樣，或?qū)Ь€的長度不一樣，而又換位不完全，導(dǎo)線間產(chǎn)生環(huán)流，造成環(huán)流損耗，常以占電阻損耗的百分?jǐn)?shù)表示。

　　7.4、引線的損耗：包含引線的電阻損耗及附加損耗（渦流損耗）。

　　7.5、雜散的損耗：漏磁通穿過夾件、拉板、油箱等鋼鐵零件而產(chǎn)生渦流，從而造成雜散損耗。

　　8．繞組在電氣方面常發(fā)生的故障

　　8.1、三相電阻不平衡：由于材質(zhì)、焊接、結(jié)構(gòu)（B相引線較短）會(huì)造成三相電阻不平衡，注意，引線配制和焊接質(zhì)量，使三相電阻不平衡率，一般不超過2%。

　　8.2、匝間短路：由于導(dǎo)線的毛刺或換位不當(dāng)，而損傷匝絕緣，造成匝間短路。應(yīng)將墊塊去毛刺、加強(qiáng)制造工藝。

　　8.3、感應(yīng)或沖擊擊穿：由于材質(zhì)、設(shè)計(jì)、工藝等原因，造成匝間、段間、層間擊穿。選擇合理的絕緣結(jié)構(gòu)（如高電壓的繞組采用分部電容補(bǔ)償?shù)龋＜訌?qiáng)制造工藝，注意清潔度。

　　8.4、對(duì)地放電：由于材質(zhì)、設(shè)計(jì)、工藝等原因，造成高壓繞組間或?qū)Φ胤烹姟?/p>

　　選擇合理的絕緣結(jié)構(gòu)（如采用薄紙筒小油隙及角環(huán)結(jié)構(gòu)），采用靜電板改善端部電場等。加強(qiáng)制造工藝，注意清潔度。

　　9．提高繞組機(jī)械強(qiáng)度的措施

　　9.1、繞組導(dǎo)線：一般采用機(jī)械強(qiáng)度較好的半硬銅導(dǎo)線。換位導(dǎo)線宜用粘性換位導(dǎo)線（其抗彎強(qiáng)度為普通換位導(dǎo)線的3倍以上）。

　　9.2、安匝平衡：高低壓繞組要盡量做到安匝平衡，對(duì)中大型變壓器不平衡安匝一般不超過5%。

　　9.3卷緊：注意計(jì)算及制造公差。

　　9.4壓緊：墊塊密化；繞組壓緊力一般為2.5MPa；最好采用恒壓或帶壓干燥和整體套裝。

　　9.5撐緊：低壓繞組內(nèi)部加副撐條，所有繞組均卷在硬紙筒上。