三相变压器铁心结构分析
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(4) 对非晶合金材料 ,由于其在受力状态下材料 性能不稳定 ,因此 ,必须对非晶合金铁心采取措施防 止其受力 。根据非晶合金材料的特点 ,它不适宜做 成叠片式铁心 ,可做成三相四框式卷铁心结构 ,并通 过适当增加铁心柱截面 ,可弥补三相卷铁心结构缺 陷的影响 。
(5) 对常规取向硅钢片 ,如果退火工艺使材料整 体性能大大改善 (退火合格率对硅钢片卷铁心至关 重要) ,足以弥补三相卷铁心结构缺陷的影响 。因 此 ,为了充分利用卷铁心成熟的制造工艺 ,可用常规 取向硅钢片卷制铁心 。 5. 3 结构探讨
3. 1. 1 叠片式铁心 叠片式铁心通常为平面布置型 ,又可分为壳式
和心式两种参见文献 [ 1 ] 。其中 ,壳式铁心 (带旁轭 式结构) 只在一些特种变压器中采用 。心式铁心适 用于各种类型的变压器 。心式铁心一般采用三相三 柱式结构 ,这种铁心结构因其固有的优点 ,所以应用 最为广泛 。在大型变压器中 ,为降低铁心高度 ,常采 用三相五柱式结构 。
(1) 立体布置型三相三柱式铁心结构框架是三 相变压器铁心较理想的结构框架 。该结构铁心只有 在铁心工艺上有新的突破 ,以实现这一“理想结构框 架”并充分保证铁心磁通回路性能时 ,立体结构才有 推广应用的可能 。
(2) 三相卷铁心存在固有结构缺陷 ,在结构上远 不如三相叠片式铁心成熟时 ,还有待于进一步探索 。 此外 ,如何提高硅钢片退火合格率以及防止非晶铁 心受力 ,从而保证材料性能的改善和稳定 ,是弥补卷 铁心结构缺陷的关键 。
卷铁心最早使用于电子变压器 ,特别适用于单 相变压器 ,参见文献[ 2 ] 。采用晶粒取向硅钢带卷制 成的单相卷铁心结构能保证规定的取向方向与磁通 流通方向相同 ,从而使材料的优良特性得到完全发 挥 。必须指出 :连续式卷铁心由硅钢带不间断连续 卷制而成 ,虽然在片形上没有接缝 ,但磁通闭环回路 上仍有气隙存在 。
参考文献 :
[1 ] 许实章. 电机学[M] . 北京 :机械工业出版社 ,1980. [2 ] 夫兰克林 A C ,夫兰克林 D P. 变压器全书 [ M] . 崔立
在早期 ,曾将卷铁心技术推广到立体布置型三 相三柱式星形铁轭的铁心 ,这种结构与渐开线式铁 心一样 ,由于星形铁轭接缝处气隙较大而没有被采 用[2] 。
目前 ,有将卷铁心制成立体布置型三相三柱式 铁心的 。这种结构经环形绕制成不开口的多级三环 三柱式 ,每环结合面为 60°斜平面相接 ,其框架与立 体布置型叠片式铁心结构有一些相似之处 。这是采 用卷铁心以求实现“理想结构框架”的又一种尝试 。 但是 ,该结构铁心填充系数较低 ,且与立体布置型叠 片式铁心一样 ,应适当增加铁心柱有效截面积 。
目前 ,在组合式变压器中 ,为降低铁心高度 ,也 有将叠片式铁心呈立体布置 ,并采用三相三柱式结 构 。这种铁心由三个独立的“ □”形单框组装而成 , 每个心柱均由两个对称的近似半圆形的多级阶梯式 截面组成 。这是铁心采用叠片式以求实现“理想结 构框架”的尝试之一 。但是 ,由于每一心柱是由两个 分开的部分组成 ,在高磁密下 ,磁通在分开部分之间 穿越时将对空载性能产生不良的影响 。为减轻这一 影响 ,应适当增加铁心柱截面积 ,但这将造成材料用 量的增加 。 3. 2. 2 卷铁心
铁心结构的发展趋势 。
关键词 :变压器 ;铁心 ;结构 ;分析 中图分类号 : TM4 文献标识码 :B 文章编号 :1001 - 8425 (2001) 07 - 0023 - 04
1 引言
节约能源和使用环保节能产品是我国一项基本 国策 。从 20 世纪 80 年代初期开始 ,随着晶粒取向 优质冷轧硅钢片铁心材料取代热轧硅钢片 ,7 型系 列低损耗变压器逐步取代了高能耗和较高能耗变压 器 。至 90 年代末期 ,随着冷轧硅钢片材料性能的提 高以及新工艺 、新技术的应用 ,7 型系列产品也被作 为高能耗产品 ,由 9 型系列产品取而代之 。同时 ,卷 铁心非晶合金铁心变压器作为新一代节能产品也展 现了新的前景 。
旁轭和铁心柱
铁轭形状
壳式
带旁轭式
— 特种变压器
不带旁轭 (三相三柱) 式
叠片式
平面 布置型
心式 带旁轭 (三相五柱) 式
电力变压器 —
配电变压器 大型变压器 — 组合变压器
立体 布置型
卷铁心 叠片式 卷铁心
带旁轭 (三相四柱) 式
— 组合变压器
不带旁轭 (三相三柱) 式 — 配电变压器
带旁轭 (三相四框) 式
将卷铁心技术推广到三相变压器即可制成平面 布置型三相三柱式铁心 。它有两个相同的内框和一 个外框 。由于其每一心柱都是由两个不同的框柱组 成 ,在高磁密下 ,磁通在不同的框柱之间穿越时 ,其 磁通回路性较差 。因此 ,这种三相三柱式卷铁心存 在结构缺陷 。
非晶合金铁心材料不适用于叠片式铁心 ,宜采 用卷铁心 。目前 ,非晶合金铁心采用不连续式矩形 铁心截面 (绕组也采用矩形型式) 的三相四框结构制 成平面布置型三相五柱式铁心 ,参见文献[ 3 ] 。三相 五柱式铁心的铁轭磁通只有铁心柱磁通的 1/ 3 ,铁 轭磁通量的减小可通过适当增加铁心柱的截面积来 弥补三相三柱式卷铁心的固有结构缺陷 ,使卷铁心 空载性能得到改善 ;但铁心柱截面积和旁轭的增加 , 将造成材料消耗和成本的增加 。 3. 2 立体布置型
5 三相铁心结构发展趋势探讨
5. 1 常用结构 目前最优实用结构为平面布置型三相三柱叠片
心式铁心 。 5. 2 特殊需要结构
(1) 对一些特种变压器 ,常采用平面布置型叠片 壳式铁心结构 。
(2) 对大型变压器 ,为降低铁心高度 ,常采用平 面布置型三相五柱叠片心式铁心 。
(3) 对组合式变压器 ,为降低铁心高度 ,或满足 断电保护的需要 ,可采用带旁轭式心式铁心结构 ,包 括三相五柱式和三相四柱式 。但考虑旁轭对铁心性 能的影响 ,绕组的联结必须采用三角形联结以补偿 其所造成的影响 ,而绕组的联结采用三角形联结的 同时 ,也提高了变压器的防雷性能和带单相负载的 能力 。
— 非晶变压器
不带旁轭 (三相三柱) 式 三角形 组合变压器
不带旁轭 (三相三柱) 式 三角形 配电变压器
带旁轭 (三相六柱) 式 三角形 配电变压器
3 三相铁心结构特点简述及分析
3. 1 平面布置型
24 变压器 第 38 卷
不带旁轭式铁心 ,三次谐波磁通没有畅通回路 , 空载波形不易畸变 ,空载性能好 ,材料消耗少 。所以 一般以不带旁轭为主 。
带旁轭式铁心 ,材料消耗多 ,但并不能提高铁 心空载性能 。相反 ,旁轭为三次谐波磁通提供了通 路 ,致使铁心磁通极易发生畸变 ,铁心空载性能下 降 。但在某种情况 (如采用壳式结构 ,需要降低铁心 高度 ,考虑断电保护的需要或弥补卷铁心结构缺陷 等特殊需要) 下可采用旁轭 。采用旁轭的同时 ,绕组 的联结必须采用三角形联结 ,为三次谐波电流提供 通路 ,以避免旁轭的不良影响 。
2 三相变压器铁心结构形式
根据三相铁心柱的布置方式 ,可以将三相变压 器铁心分为平面布置型 (三相铁心柱呈平面布置) 和 立体布置型 (三相铁心柱呈立体布置) 两种 。在平面 布置型铁心中 ,旁轭 (如果有旁轭) 和铁轭一般与三
相铁心柱布置在同一平面内 ;在立体布置型铁心中 , 旁轭 (如果有旁轭) 与三相铁心柱一般呈立体对称布 置 ,铁轭通常呈三角形 。
根据铁心制造的工艺特点 ,变压器铁心可分为 叠片式和卷铁心两种 (渐开线式铁心已淘汰) 。叠片 式铁心一般为平面布置型 ,又可分为壳式和心式两 种 ,目前 ,也有将叠片式铁心呈立体布置的 ;卷铁心 既有平面布置型又有立体布置型 。
根据铁心磁通回路的特点 ,变压器铁心还可分 为不带旁轭式和带旁轭式两种 。不带旁轭式铁心包
目前 ,在组合式变压器中 ,为降低铁心高度 ,铁 心也采用三相五柱式结构 ,而且为了使组合式变压 器结构紧凑 ,其铁心截面和绕组均为矩形 。
从组合式变压器断电保护的需要考虑 ,采用带 旁轭式结构 ,如三相四柱式铁心结构 。第四柱在某 一相断相故障时 ,起闭合磁路作用 ,保证其余两健全 相正常运行供电 ,以减少事故所造成的损失 。 3. 1. 2 卷铁心
早期的渐开线式铁心为立体布置型三相三柱式 结构[1] 。该结构最大优点是节省硅钢片 ,但由于此 种结构铁心柱和铁轭的接缝处气隙较大 ,致使空载 电流和噪声较大而被淘汰 。从节省硅钢片材料的角 度出发 ,这种铁轭为立体布置型三相三柱式铁心结 构框架是三相变压器铁心较理想的结构框架 。然
而 ,这种“理想结构框架”很难与铁心制造的工艺特 点有机地结合起来 ,难以充分保证铁心磁通回路性 能。 3. 2. 1 叠片式铁心
随着铁心材料性能的提高 ,变压器的能耗得到 了不断降低 。与此同时 ,通过对铁心结构的大量研 究和开发 ,各种铁心结构形式不断涌现 。尤其是卷 铁心技术在配电变压器中的应用 ,带旁轭式铁心在 组合式变压器中的应用 ,以及立体布置型铁心的研 究开发 ,为铁心结构形式的应用开辟了新路 。为此 , 有必要对各种铁心结构形式进行总结分析 。
括平面布置型三相三柱式铁心和立体布置型三相三
柱式铁心 ;带旁轭式铁心包括壳式铁心和平面布置 型三相五柱式 、三相四柱式 、三相四框式铁心以及立
体布置型三相六柱式铁心 。
三相变压器铁心结构形式如表 1 所示 。
表 1 三相变压器铁心结构形式
铁心柱的 铁心制造的 布置方式 工艺特点
铁心磁通回路的特点
Байду номын сангаас
一般用途
夹紧结构简单等优点而在实际中被广泛使用 ,三相 磁路不对称的影响可忽略不计 。平面布置型三相三 柱叠片心式铁心为目前最优实用结构 。
立体布置型铁心 ,三相磁路完全对称 ,但这一优 点没有实际优势 。从节省硅钢片材料的角度出发 , 铁轭为立体布置型三相三柱式铁心结构框架是三相 变压器较理想的结构框架 ,但在满足铁心磁通回路 性能上难以取得实用上的突破 。
还有将卷铁心制成立体布置型三相六柱式铁心 的 。这种结构是在三相三柱式铁心基础上多增加了 三柱旁轭 ,从而提高了铁心填充系数 ,且不需增加铁 心柱截面积 。但由于旁轭的增加 ,将造成材料消耗 和成本的增加 ,且旁轭的不良影响必须采用绕组的 三角形联结来抵消 。
4 三相铁心结构特点比较
4. 1 平面布置型与立体布置型铁心比较 由于平面布置型铁心具有铁心接缝处气隙小 、
三相制输配电系统有其固有的优势 ,除特殊情 况下有少部分单相用电采用单相变压器外 ,绝大部 分采用三相变压器 ,因此下面仅对三相变压器铁心 结构特点进行分析 。必须指出 ,铁心结构并不是决 定铁心性能的唯一参量 ,铁心性能除了与铁心结构 有关外 ,还与铁心材料 、绕组接法 、退火工艺 、机械受 力等诸多因素有关 。因此 ,对铁心结构的分析和比 较就不可避免地局限于某种特定意义上 。
第
38 卷 第 7 2001 年 7 月
期
变压器 TRANSFORMER
Vol. 38
J uly
No. 7 2001
三相变压器铁心结构分析
张国兵
(武汉高压研究所 , 湖北 武汉 430074)
摘要 :在总结目前三相变压器铁心结构形式的基础上 ,分析和比较了各种三相铁心结构的特点 ,探讨了三相
第 7 期 张国兵 :三相变压器铁心结构分析 2 5
4. 2 叠片式与卷铁心比较 早期的渐开线式铁心不能采用多级接缝 ,因此
接缝大是其难以克服的结构缺陷 。而对晶粒取向硅 钢片而言 ,由于硅钢片的取向性 ,更不适宜采用渐开 线式铁心结构 。
叠片式铁心可采用多级接缝 ,因此铁心接缝处 气隙小 ,不存在明显的结构缺陷 ,因而该结构较实 用。
卷铁心用于单相铁心 ,其空载性能优良 ;但用于 三相铁心 ,其空载性能较差 ,存在结构缺陷 。因此只 有当采用性能优异的非晶合金材料或采用退火工艺 使硅钢片材料整体性能得到改善 ,同时适当增加铁 心柱截面积或旁轭足以弥补结构缺陷的影响时 ,三 相卷铁心才有实用意义 。 4. 3 不带旁轭式与带旁轭式铁心比较
(5) 对常规取向硅钢片 ,如果退火工艺使材料整 体性能大大改善 (退火合格率对硅钢片卷铁心至关 重要) ,足以弥补三相卷铁心结构缺陷的影响 。因 此 ,为了充分利用卷铁心成熟的制造工艺 ,可用常规 取向硅钢片卷制铁心 。 5. 3 结构探讨
3. 1. 1 叠片式铁心 叠片式铁心通常为平面布置型 ,又可分为壳式
和心式两种参见文献 [ 1 ] 。其中 ,壳式铁心 (带旁轭 式结构) 只在一些特种变压器中采用 。心式铁心适 用于各种类型的变压器 。心式铁心一般采用三相三 柱式结构 ,这种铁心结构因其固有的优点 ,所以应用 最为广泛 。在大型变压器中 ,为降低铁心高度 ,常采 用三相五柱式结构 。
(1) 立体布置型三相三柱式铁心结构框架是三 相变压器铁心较理想的结构框架 。该结构铁心只有 在铁心工艺上有新的突破 ,以实现这一“理想结构框 架”并充分保证铁心磁通回路性能时 ,立体结构才有 推广应用的可能 。
(2) 三相卷铁心存在固有结构缺陷 ,在结构上远 不如三相叠片式铁心成熟时 ,还有待于进一步探索 。 此外 ,如何提高硅钢片退火合格率以及防止非晶铁 心受力 ,从而保证材料性能的改善和稳定 ,是弥补卷 铁心结构缺陷的关键 。
卷铁心最早使用于电子变压器 ,特别适用于单 相变压器 ,参见文献[ 2 ] 。采用晶粒取向硅钢带卷制 成的单相卷铁心结构能保证规定的取向方向与磁通 流通方向相同 ,从而使材料的优良特性得到完全发 挥 。必须指出 :连续式卷铁心由硅钢带不间断连续 卷制而成 ,虽然在片形上没有接缝 ,但磁通闭环回路 上仍有气隙存在 。
参考文献 :
[1 ] 许实章. 电机学[M] . 北京 :机械工业出版社 ,1980. [2 ] 夫兰克林 A C ,夫兰克林 D P. 变压器全书 [ M] . 崔立
在早期 ,曾将卷铁心技术推广到立体布置型三 相三柱式星形铁轭的铁心 ,这种结构与渐开线式铁 心一样 ,由于星形铁轭接缝处气隙较大而没有被采 用[2] 。
目前 ,有将卷铁心制成立体布置型三相三柱式 铁心的 。这种结构经环形绕制成不开口的多级三环 三柱式 ,每环结合面为 60°斜平面相接 ,其框架与立 体布置型叠片式铁心结构有一些相似之处 。这是采 用卷铁心以求实现“理想结构框架”的又一种尝试 。 但是 ,该结构铁心填充系数较低 ,且与立体布置型叠 片式铁心一样 ,应适当增加铁心柱有效截面积 。
目前 ,在组合式变压器中 ,为降低铁心高度 ,也 有将叠片式铁心呈立体布置 ,并采用三相三柱式结 构 。这种铁心由三个独立的“ □”形单框组装而成 , 每个心柱均由两个对称的近似半圆形的多级阶梯式 截面组成 。这是铁心采用叠片式以求实现“理想结 构框架”的尝试之一 。但是 ,由于每一心柱是由两个 分开的部分组成 ,在高磁密下 ,磁通在分开部分之间 穿越时将对空载性能产生不良的影响 。为减轻这一 影响 ,应适当增加铁心柱截面积 ,但这将造成材料用 量的增加 。 3. 2. 2 卷铁心
铁心结构的发展趋势 。
关键词 :变压器 ;铁心 ;结构 ;分析 中图分类号 : TM4 文献标识码 :B 文章编号 :1001 - 8425 (2001) 07 - 0023 - 04
1 引言
节约能源和使用环保节能产品是我国一项基本 国策 。从 20 世纪 80 年代初期开始 ,随着晶粒取向 优质冷轧硅钢片铁心材料取代热轧硅钢片 ,7 型系 列低损耗变压器逐步取代了高能耗和较高能耗变压 器 。至 90 年代末期 ,随着冷轧硅钢片材料性能的提 高以及新工艺 、新技术的应用 ,7 型系列产品也被作 为高能耗产品 ,由 9 型系列产品取而代之 。同时 ,卷 铁心非晶合金铁心变压器作为新一代节能产品也展 现了新的前景 。
旁轭和铁心柱
铁轭形状
壳式
带旁轭式
— 特种变压器
不带旁轭 (三相三柱) 式
叠片式
平面 布置型
心式 带旁轭 (三相五柱) 式
电力变压器 —
配电变压器 大型变压器 — 组合变压器
立体 布置型
卷铁心 叠片式 卷铁心
带旁轭 (三相四柱) 式
— 组合变压器
不带旁轭 (三相三柱) 式 — 配电变压器
带旁轭 (三相四框) 式
将卷铁心技术推广到三相变压器即可制成平面 布置型三相三柱式铁心 。它有两个相同的内框和一 个外框 。由于其每一心柱都是由两个不同的框柱组 成 ,在高磁密下 ,磁通在不同的框柱之间穿越时 ,其 磁通回路性较差 。因此 ,这种三相三柱式卷铁心存 在结构缺陷 。
非晶合金铁心材料不适用于叠片式铁心 ,宜采 用卷铁心 。目前 ,非晶合金铁心采用不连续式矩形 铁心截面 (绕组也采用矩形型式) 的三相四框结构制 成平面布置型三相五柱式铁心 ,参见文献[ 3 ] 。三相 五柱式铁心的铁轭磁通只有铁心柱磁通的 1/ 3 ,铁 轭磁通量的减小可通过适当增加铁心柱的截面积来 弥补三相三柱式卷铁心的固有结构缺陷 ,使卷铁心 空载性能得到改善 ;但铁心柱截面积和旁轭的增加 , 将造成材料消耗和成本的增加 。 3. 2 立体布置型
5 三相铁心结构发展趋势探讨
5. 1 常用结构 目前最优实用结构为平面布置型三相三柱叠片
心式铁心 。 5. 2 特殊需要结构
(1) 对一些特种变压器 ,常采用平面布置型叠片 壳式铁心结构 。
(2) 对大型变压器 ,为降低铁心高度 ,常采用平 面布置型三相五柱叠片心式铁心 。
(3) 对组合式变压器 ,为降低铁心高度 ,或满足 断电保护的需要 ,可采用带旁轭式心式铁心结构 ,包 括三相五柱式和三相四柱式 。但考虑旁轭对铁心性 能的影响 ,绕组的联结必须采用三角形联结以补偿 其所造成的影响 ,而绕组的联结采用三角形联结的 同时 ,也提高了变压器的防雷性能和带单相负载的 能力 。
— 非晶变压器
不带旁轭 (三相三柱) 式 三角形 组合变压器
不带旁轭 (三相三柱) 式 三角形 配电变压器
带旁轭 (三相六柱) 式 三角形 配电变压器
3 三相铁心结构特点简述及分析
3. 1 平面布置型
24 变压器 第 38 卷
不带旁轭式铁心 ,三次谐波磁通没有畅通回路 , 空载波形不易畸变 ,空载性能好 ,材料消耗少 。所以 一般以不带旁轭为主 。
带旁轭式铁心 ,材料消耗多 ,但并不能提高铁 心空载性能 。相反 ,旁轭为三次谐波磁通提供了通 路 ,致使铁心磁通极易发生畸变 ,铁心空载性能下 降 。但在某种情况 (如采用壳式结构 ,需要降低铁心 高度 ,考虑断电保护的需要或弥补卷铁心结构缺陷 等特殊需要) 下可采用旁轭 。采用旁轭的同时 ,绕组 的联结必须采用三角形联结 ,为三次谐波电流提供 通路 ,以避免旁轭的不良影响 。
2 三相变压器铁心结构形式
根据三相铁心柱的布置方式 ,可以将三相变压 器铁心分为平面布置型 (三相铁心柱呈平面布置) 和 立体布置型 (三相铁心柱呈立体布置) 两种 。在平面 布置型铁心中 ,旁轭 (如果有旁轭) 和铁轭一般与三
相铁心柱布置在同一平面内 ;在立体布置型铁心中 , 旁轭 (如果有旁轭) 与三相铁心柱一般呈立体对称布 置 ,铁轭通常呈三角形 。
根据铁心制造的工艺特点 ,变压器铁心可分为 叠片式和卷铁心两种 (渐开线式铁心已淘汰) 。叠片 式铁心一般为平面布置型 ,又可分为壳式和心式两 种 ,目前 ,也有将叠片式铁心呈立体布置的 ;卷铁心 既有平面布置型又有立体布置型 。
根据铁心磁通回路的特点 ,变压器铁心还可分 为不带旁轭式和带旁轭式两种 。不带旁轭式铁心包
目前 ,在组合式变压器中 ,为降低铁心高度 ,铁 心也采用三相五柱式结构 ,而且为了使组合式变压 器结构紧凑 ,其铁心截面和绕组均为矩形 。
从组合式变压器断电保护的需要考虑 ,采用带 旁轭式结构 ,如三相四柱式铁心结构 。第四柱在某 一相断相故障时 ,起闭合磁路作用 ,保证其余两健全 相正常运行供电 ,以减少事故所造成的损失 。 3. 1. 2 卷铁心
早期的渐开线式铁心为立体布置型三相三柱式 结构[1] 。该结构最大优点是节省硅钢片 ,但由于此 种结构铁心柱和铁轭的接缝处气隙较大 ,致使空载 电流和噪声较大而被淘汰 。从节省硅钢片材料的角 度出发 ,这种铁轭为立体布置型三相三柱式铁心结 构框架是三相变压器铁心较理想的结构框架 。然
而 ,这种“理想结构框架”很难与铁心制造的工艺特 点有机地结合起来 ,难以充分保证铁心磁通回路性 能。 3. 2. 1 叠片式铁心
随着铁心材料性能的提高 ,变压器的能耗得到 了不断降低 。与此同时 ,通过对铁心结构的大量研 究和开发 ,各种铁心结构形式不断涌现 。尤其是卷 铁心技术在配电变压器中的应用 ,带旁轭式铁心在 组合式变压器中的应用 ,以及立体布置型铁心的研 究开发 ,为铁心结构形式的应用开辟了新路 。为此 , 有必要对各种铁心结构形式进行总结分析 。
括平面布置型三相三柱式铁心和立体布置型三相三
柱式铁心 ;带旁轭式铁心包括壳式铁心和平面布置 型三相五柱式 、三相四柱式 、三相四框式铁心以及立
体布置型三相六柱式铁心 。
三相变压器铁心结构形式如表 1 所示 。
表 1 三相变压器铁心结构形式
铁心柱的 铁心制造的 布置方式 工艺特点
铁心磁通回路的特点
Байду номын сангаас
一般用途
夹紧结构简单等优点而在实际中被广泛使用 ,三相 磁路不对称的影响可忽略不计 。平面布置型三相三 柱叠片心式铁心为目前最优实用结构 。
立体布置型铁心 ,三相磁路完全对称 ,但这一优 点没有实际优势 。从节省硅钢片材料的角度出发 , 铁轭为立体布置型三相三柱式铁心结构框架是三相 变压器较理想的结构框架 ,但在满足铁心磁通回路 性能上难以取得实用上的突破 。
还有将卷铁心制成立体布置型三相六柱式铁心 的 。这种结构是在三相三柱式铁心基础上多增加了 三柱旁轭 ,从而提高了铁心填充系数 ,且不需增加铁 心柱截面积 。但由于旁轭的增加 ,将造成材料消耗 和成本的增加 ,且旁轭的不良影响必须采用绕组的 三角形联结来抵消 。
4 三相铁心结构特点比较
4. 1 平面布置型与立体布置型铁心比较 由于平面布置型铁心具有铁心接缝处气隙小 、
三相制输配电系统有其固有的优势 ,除特殊情 况下有少部分单相用电采用单相变压器外 ,绝大部 分采用三相变压器 ,因此下面仅对三相变压器铁心 结构特点进行分析 。必须指出 ,铁心结构并不是决 定铁心性能的唯一参量 ,铁心性能除了与铁心结构 有关外 ,还与铁心材料 、绕组接法 、退火工艺 、机械受 力等诸多因素有关 。因此 ,对铁心结构的分析和比 较就不可避免地局限于某种特定意义上 。
第
38 卷 第 7 2001 年 7 月
期
变压器 TRANSFORMER
Vol. 38
J uly
No. 7 2001
三相变压器铁心结构分析
张国兵
(武汉高压研究所 , 湖北 武汉 430074)
摘要 :在总结目前三相变压器铁心结构形式的基础上 ,分析和比较了各种三相铁心结构的特点 ,探讨了三相
第 7 期 张国兵 :三相变压器铁心结构分析 2 5
4. 2 叠片式与卷铁心比较 早期的渐开线式铁心不能采用多级接缝 ,因此
接缝大是其难以克服的结构缺陷 。而对晶粒取向硅 钢片而言 ,由于硅钢片的取向性 ,更不适宜采用渐开 线式铁心结构 。
叠片式铁心可采用多级接缝 ,因此铁心接缝处 气隙小 ,不存在明显的结构缺陷 ,因而该结构较实 用。
卷铁心用于单相铁心 ,其空载性能优良 ;但用于 三相铁心 ,其空载性能较差 ,存在结构缺陷 。因此只 有当采用性能优异的非晶合金材料或采用退火工艺 使硅钢片材料整体性能得到改善 ,同时适当增加铁 心柱截面积或旁轭足以弥补结构缺陷的影响时 ,三 相卷铁心才有实用意义 。 4. 3 不带旁轭式与带旁轭式铁心比较