文档介绍：变压器结构设计与制造工艺分析
摘 要:变压器具有电压变换、阻抗变换、稳压等诸多作用,其重要性不言而喻,若其结构设计存在缺陷或者制造工艺滞后,势必会弱化变压器的实际功能。对此,该文以变压器结构设计的重要性为切入点,对其结构设计片,容易发生积压和增加绝缘油用量的情况;如果从结构调整的角度出发,选用多级外接圆形铁芯,可以大大降低铁芯片形并实现片形共享,还可以根据实际需求和市场价格调整铁芯截面和铜铁消耗比例,但在一定程度上增加了制造加工的難度,因此需要立足实际选择合适的铁芯[2]。
绕组设计
与铁芯一样,绕组也是变压器的基本部件,只不过属于电路部分,一般为绝缘纸包裹的铜线缠绕而成。一般情况下,绕组必须确保线圈绕制扎实紧密、线间无空隙,轴向上下压紧力,通过自身强度的保证获得足够的抗短路能力,进而满足变压器三相短路状况所产生的应力。常见的绕组形式有:适用于低于10kV、电流大、匝数小的低压线圈的螺旋式绕组,以及绕制简单、具有可靠稳定性的连续式绕组,但连续式绕组容易受到雷电的影响,通常借助纠结式绕制予以改善。
油箱设计
油箱是油浸式变压器的外壳,上述提及的铁芯和绕组均置于其中,常见类型包括适用于中小型变压器的箱式油箱和适用于大型变压器的钟罩式变压器,无论何种类型的变压器,都应具有足够的强度和较低的漏油风险。概括地说,油箱结构的设计应遵守尽量减少油箱与外界连接的密封面的基本原则,建议优先考虑简单可靠的桶式油箱,选择双面焊接法焊接所有的法兰面,设计法兰螺丝孔为盲孔,深度低于法兰3~5mm,而法兰孔设计为U形密封槽,尽量选用圆形截面的密封条等,上述要点尤其适用于采用平底结构结合U型加强筋的大型变压器桶式油箱设计。
引线装配
在变压器结构引线设计过程中,通常需要考虑引线电缆的类型、线间距离和磁距离等因素,这是因为引线电流会形成一定的磁场,并在铁芯、夹件、油箱等金属构件中产生涡流损耗,导致变压器损耗增加、金属温度升高,最终出现热点问题,再者出于对放电击穿的考虑,必须保证引线之间、导体之间保持合适的绝缘距离[3]。因此高压引线中选用的三相调压电缆需要尽可能地通过平行和紧靠减少引线占位,提高不同相线圈的空间利用效率,不过调压线出线应位于各相线圈之间。中低压引线出线则应处于同一侧,同样的三相电缆也要平行紧靠,并保证三相电阻平衡,为防止出现三相电阻不平衡问题,可适当调整引线截面积进行配平。
3 变压器工艺制造分析
铁芯的制造工艺
铁芯具有有效转化电能和次能量的重要作用,所以其制造工艺非常关键,制造工艺及其要点包括:首先是为了降低铁芯运行噪音和空载损耗,可以基于进口的铁芯横剪线用于步进裁剪形成多级步进搭接,以降低接缝位置铁芯的磁通密度,进而降低空载电流和空载损耗,而且该生产线可以获得良好的裁剪精度和几何尺寸,减少硅钢片弯曲和受碰撞的风险;其次是为了进一步控制噪音,需要将H-H胶涂刷于芯柱表面粘接各片使铁芯形成一个整体,即可降低机械噪音也可减少铁芯片产生波浪变形,必要时还可以选用优质的低噪音风机;最后是为防止变压器结构中的铁芯在运输中发生移位,可在长轴方向、短轴方向和铁芯上部分别增设位置合理、数量合适的反压钉,通过铁芯与油箱的一体化实现变压器器身与油箱的可靠固定[4