文档介绍：铁心柱和铁轭截面的确定
变压器铁心截面分为心柱截面和铁轭截面。从结构上看,铁心柱截面的形状与绕组的形状是互相适应的。壳式变压器和环型铁心电流互感器的绕组为矩形铁心心柱截面亦为矩形;心式变压器、电压互感器和电抗器的绕组为圆筒形。铁心校截面也相应近于圆形。圆形铁心柱截面一般由内接于圆的多级矩形组成。选定铁心心柱截面必须遵守三个原则:一是铁心柱的填充系数(利用系数)要高,也就是铁心柱的几何截面与外接圆截面之比要大;二是铁心加工和装配容易,结构合理;三是考虑在铁心柱夹紧时,防止局部变形而超出外接圆。
铁轭部分一般不套线圈,截面形状可以有所变化。一般铁轭截面略大于铁心柱截面。
铁心柱截面有矩形和多级圆形截面。壳式变压器采用矩形截面,它的填充系数高,铁心片种类少,剪切、叠积和装配均很简单。多级圆形截面是传统的用得最广泛的铁心柱截而形状:为了使铁心柱截面形状尽可能地接近圆形,以充分利用材料,增大填充系数,级数就要分得更多—些,但级数太多就使铁心制造工作量增加,所以实际上铁心柱所采用的级数是不多的。铁心级数是一个重要的经济技术参数,应多方面分析、比较,才能合理地选定。
铁心柱截面的合理级数可参照表3-2选取。
表3-2铁心柱截面级数的选择
铁心心柱直径,mm
级数
80~195
6~9
200~265
9~11
270~395
11~13
400~740
12~16
≥760
≥16
铁轭截面有矩形、T形、多级圆形和多级椭圆形多种。
矩形截面:铁心柱为矩形截面时,铁轭截面一般也为矩形,铁心柱为其它截面时,铁轭截面也可为矩形,但当铁心柱为多级圆形截面时,铁轭最好不采用矩形,如果铁轭各级截面和铁心柱各级截面不相对应,磁通分布不均匀,部分磁通横向穿越到相邻一级,将增大铁心的空载损耗和空载电流。
T形截面:T形截面分为正T形,倒T形、分级T形。为使它们与多级圆形铁心柱截面相配合,并减少空载损耗和空载电流,通常铁轭截面比铁心柱截面增大5~10%。二级T形可减少铁心片的规格,改善铁心和器身的机械稳定性。为了使铁轭与多级圆形铁心柱截面配合得更合理一些,目前多趋向用分级T形。对于高电压大容量的产品采用T形截面是解决运输高度的一个有效措施。三相五柱式铁心,,。
多级圆形截面:采用多级圆形截面,铁心柱中磁通分布均匀,空载损耗可以降低,但增加了制造工时。
多级椭圆形截面,三相五柱式铁心的两个旁轭一般采用这种截面。
在变压器设计计算时,需采用铁心的有效截面。所谓有效截面是指铁心柱中硅钢片所占的净截面,它等于铁心柱的几何面积乘以叠片系数,该系数必然小于1。它取决于硅钢片厚度和硅钢片表面绝缘膜厚度、硅钢片的平整度以及铁心夹紧程度。
为了改善铁心内部的散热条件,铁心柱直径大到一定程度时,必须设置冷却油道。油道的位置应使其分割的各部分铁心柱截面上的温升近似相等。特大型变压器中,漏磁场会在铁心柱最小级叠片内产生涡流较大,为了降低损耗、防止过热,需在该级叠片上开槽或采取屏蔽措施。
4、铁心柱截面优化计算方法
变压器铁心柱直径和铁心柱级数确定后,就可以对铁心柱截面进行优化计算。为了拉板的放置,铁心柱的最小级片宽不能太小,应预先给定。考虑硅钢片剪切、迭片等方面因素,心柱直径大于390