变压器铁心

变压器铁心

一个变压器铁心有以下三个重要目的:

  1. 提供了机械支持绕组。
  2. 提供了一个低磁阻闭合铁磁路对磁通量。
  3. 减少了漏磁造成的损失。

变压器的一次绕组和二次绕组绕在铁心上,但在物理上彼此分离。变压器铁芯被设计成磁连接绕组,也为磁场提供低磁阻路径。此外,磁芯的设计必须尽量减少涡流损耗和磁滞损耗。相反,磁芯充当绕组之间的耦合。

变压器铁心材料

影响芯材选择的因素有以下几个:

  1. 最大磁感应。
  2. 最小的比芯损耗,低空载损耗。
  3. 低磁阻磁通。
  4. 低视功率输入。
  5. 低磁致伸缩,噪音极小。
  6. 机械强度好,能固定绕组。

变压器铁芯由冷轧晶粒取向硅钢(CRGOS)薄层片组成,俗称铁芯钢。芯钢由硅与低碳钢合金化而成。由CRGOS制成的变压器铁心具有较高的磁导率。高磁导率降低了磁化电流和岩心损耗。此外,与非硅钢相比,硅钢具有老化效应。

此外,CRGOS铁芯是通过冷轧制造的,这改变了晶粒在轧制方向上的取向。磁通沿晶粒取向方向流动,会减少磁芯中的磁通损失,从而减少铁的损失。冷轧的问题是当熔剂的流动方向与晶粒取向方向不同时,会导致芯损增加。此外,机械应力、肢节和螺栓孔也会影响岩心损耗。

变压器铁心层压由冷轧晶粒取向钢制成,厚度在0.18mm到0.35mm之间。根据晶粒取向,将复合材料分为常规晶粒取向钢和HI-B钢。此外,与CGO钢相比,HI-B钢的瓦数/千克较低。由于涡流在很大程度上取决于板的厚度和交流电流的频率,因此芯结构通常首选较薄的板。

另一方面,降低板材厚度会降低堆垛系数。对板材进行去毛刺处理,在天然气环境下800-900℃退火,提高了堆垛系数,最大限度地减少了涡流损耗。压片通常通过热钢板挤压成薄板。此外,板材的两面都涂上了Carlite,以便与相邻的板材绝缘。

变压器铁心施工

壳型和铁心型变压器铁心

线圈安装在铁芯的垂直部分称为支路,连接支路的水平部分称为轭架。根据一次绕组和二次绕组的布置方式,变压器分为两种:

  1. 铁心式变压器
  2. 壳式变压器

铁心式变压器

在铁芯式结构中,一次绕组和二次绕组绕在变压器的支路上。低压绕组被放置得更靠近磁芯,而高压绕组环绕着它们。

单相铁心型变压器

这种变压器由一个矩形铁芯和两个支路和两个轭组成。主绕组和次绕组被分成两部分,并放置在任何一个分支。四肢和轭的横截面保持一致。由于绕组的分布特性,这类磁芯中的泄漏通量较高。

单相铁心型变压器
单相铁心式变压器施工

三相铁心型变压器

这种类型的变压器有三个分支和两个轭在其核心。一般用于中小型额定功率的三相变压器。每个相绕在变压器的每个支腿上。由相位引起的磁通的代数和在任何时刻保持为零。

三相铁心式变压器
三相铁心式变压器施工。

壳型变压器铁心

在壳型变压器中,绕组围绕中间支路,外支路围绕绕组,以确保更好的磁通流动。

单相壳型变压器

单相壳体式变压器
单相壳型变压器

在单相壳型变压器中,绕组绕在铁心的中心翼上。磁通流经辅助肢体。辅助肢和轭需要是中心肢横截面的一半。这种类型的结构优于芯型结构,因为这比其他更经济。

三相壳型变压器

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三相壳型变压器

三相壳式变压器的铁芯有5个支路。初级和次级绕组绕在三个内肢上,每段每肢各有一组初级和次级绕组。这种类型的结构可以帮助降低核心的高度。支臂和轭架直径可以有几种配置。最常见的安排如下:

  • 所有轭架的横截面可等于四肢横截面的50%。
  • 所有内轭的横截面为内肢的58%,外轭的横截面为内肢的45%。
  • 轭架和外肢的横截面减少到四肢横截面的40%。
三相壳体式变压器5支

缠绕型芯和叠层型芯结构

如前所述,变压器铁心是由薄钢板(层合板)组合而成。这些层压板既可以缠绕在线圈上,也可以堆叠在一起。

伤口的核心建筑。

缠绕式变压器铁心

为了制造缠绕磁芯,CRGOS薄片被切割成空心矩形或整个磁芯本身的形状。然后这些薄片叠在一起形成一个核心。然后将磁芯切割,这样它就可以通过线圈插入。然后重新组装岩心,形成阶梯式接头。缠绕型铁芯与叠层型铁芯相比接头更少。因此,它们几乎可以不间断地带着通量穿过它们。

伤口核心是常用的分布结构吗变形金刚额定电压在25kva到2500 kVA之间。

堆芯结构

堆芯结构

在堆芯结构中,每个轭和分支的层压板分别切割,然后组合在一起形成核心。堆叠的核心在轭和肢连接的角落有缝隙。与缠绕铁芯结构相比,这些间隙导致了较差的磁特性。核心可以是圆形或矩形的形状。对于额定5MVA以下的单相变压器和额定10MVA以下的三相变压器,铁心的截面可以是矩形或圆形。对于所有其他额定电压高于该值的变压器,最好采用圆形截面,以使通量承载面积最大化。

这两种结构的层板都涂有绝缘物质,以减少涡流损耗。下面的视频展示了堆叠芯的制造过程。

变压器堆芯中支环和轭环的角接

以下是两种最常用的转角连接方法:(a)交错连接(b)斜接连接。

交叉联合

交错的关节是通过放置四肢和轭在其末端重叠,如图所示。这是关节最简单的形式。由于它们的磁性较差,相对而言,它们的效率比斜接接头低。这种接头只适用于小型变压器。

雄鱼关节

下图为斜接接头。连接层板以45度角切割o使转弯处的通量以最小的损失通过直角弯道。在这样的接头中,磁通可以顺利地进入和离开弯管。制造成本可略高于交叉接头。

核心纹理关节

岩心直径与kVA的关系

变压器铁心的基本参数是铁心直径、轭高、肢长和肢心。变压器KVA (S)与铁芯圆直径(D)的关系由下式给出:

D =k(年代)1/4

其中k是一个常数,取决于变压器的类型。

了解更多关于核心设计方面的信息:http://actaenergetica.org/article/en/design-of-transformers.html

变压器铁心损耗

变压器铁心中发生的损耗通常称为空载损耗。这些损耗是由堆芯的磁滞和堆芯中产生的涡流引起的。要了解更多有关这些损失的情况,请参考:滞回损耗和涡流损耗及其区别

这篇文章只有一个评论

  1. 拉杰什

    漂亮的文章

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