变压器铁心生产工艺实践

变压器铁心生产工艺实践

淮永亮张少磊

陕西长岭迈腾电子有限公司陕西宝鸡721001

摘要：铁心加工、叠装的技术在变压器生产过程中是一道重要工序，影响变压器的噪声和空载损耗。铁心加工的质量，将严重影响产品技术性能，降低产品寿命，会造成产品不合格，关系到产品使用的安全性、可靠性，存在事故隐患。变压器的噪声主要在于变压器的铁心。变压器的铁心在工作电压励磁下，由于硅钢片的磁滞伸缩效应，会发出机械噪声，它随着磁通密度的提高而提高，下面文章将会对变压器的生产和制造工艺进行简要的阐述，以供参考。

关键词：变压器；铁心；制造工艺

铁心和绕组是变压器的两大核心部分，一个作为磁路，一个作为电路，是变压器内部电磁能量转换的载体。铁心作为变压器的磁路，其质量的好坏可以说直接影响着整个变压器质量的优劣。铁心是由铁心本体、绝缘材料、夹紧件以及接地片等组成，而铁心本体通常又是由具有良好导磁性的硅钢片以及铁心油道组成。

1变压器铁心制造工艺流程

制造铁心片时使用板料硅钢片，用普通剪床剪成条料，机械需求少，一般情况下无需退火。采用卷料代替板料时，铁心片应采用机械化和自动化方式进行剪切。制造平面叠铁心时，首先应按铁心片宽度把整卷硅钢片裁成带料，进行纵向剪切，之后按铁心片长度把带料切断，进行横向剪切。对卷铁心只进行纵向剪切，之后把带料卷成铁心单件。铁心在纵横剪切后会出现毛刺，若毛刺过大，则需要用专门的设备去除，去除过程可以和剪切过程同时进行。受机械应力，卷成单件铁心或纵向剪切的工序中磁性能如果变坏，则必须重复退火。即使有绝缘层附着在硅钢片上，有时还需对硅钢片进行涂漆。利用制造铁心的紧固零件对铁心进行装配，从而完成铁心的制造。

对于平面叠铁心来说，铁心制造的主要工艺流程为：纵向剪切—横向剪切—退火—涂绝缘层—装配。横向剪切能有效优化冷轧硅钢片的磁性，因此横向剪切工序应放在退火工序之后，工艺流程变为：纵向剪切—带卷退火—横向剪切—装配。对于卷铁心来说，铁心制造的主要工艺流程则为：纵向剪切—卷制单件铁心—退火—装配。

2铁心制造工艺要求

2.1纵向剪切

在对铁心进行纵向剪切时，尤其需要注意的就是其横截面的填充系数，这一系数与纵向剪切的精确度有着密切联系。带料的纵向边线应尽量保持直线，因为其往往作为缠绕带料卷和后续横向剪切的基准，保持纵向边线的直线性可以防止铁心横截面出现不容易发现的局部突出。纵向剪切完成后，检查毛刺的大小是否超过了绝缘层，一旦发现过大的毛刺要进行去除，避免出现短路情况。在清理毛刺时，要使用专门的去毛刺设备。

2.2横向剪切

对某一长度的铁心片进行剪切时，要严格保证其长度的精确性，同时注意横边与纵边的角度。对斜角片进行剪切时，其剪切尺寸要依据铁心片的中心长度来确定，铁心片偏宽，斜角片则长，长度是可以出现负公差的，那么宽度就可以出现正公差。当横边与纵边的角度比较小时，铁心片必然有一个表较长的边，反之则短。横向剪切时，不能出现过大的偏差，这样会将铁心的结构破坏，增大接缝。

2.3退火

铁心制造工艺中，退火的主要目的就是防止铁心因为机械加工而使得电磁性能降低，同时退火还能将铁心的表面进行优化处理。为了能够达到上述目的，退火要严格控制好温度以及加热冷却的速度，避免硅钢片出现弯曲或者不规则的变形。退火处理后，要对铁心的表面进行清洁，检查是否有氧化的痕迹。

2.4铁心装配的工艺

在铁心装配时，应保证其几何形状和尺寸。明确规定铁心轴线的偏差、叠片波浪度、厚度的不一性、轭和柱叠接区增加的厚度、接缝大小、铁心截面中局部突出等。铁心片之间不能有搭接现象出现。单位压力应为1～3kg/cm2，以获得较大的填充系数。超出这个压力是没有必要的，因为此时填充系数的增加是很小的。

3完善变压器铁心生产的工作要点

3.1铁心全自动叠片系统

铁心全自动叠片系统由硅钢片自动剪切线系统与铁心叠片系统组成，包括片型剪切部分、双轴放料机、自动叠片部分（铁心堆垛台）。卷料硅钢片上料后经剪切程序设置及自动理料，实现对铁心铁锷、中柱及边柱的剪切及打孔等；铁心叠片系统包括堆垛台、支撑机构、夹紧机构、机械停止系统、电气液压装置等，其接应剪切出的铁心片，采用旋转及步进方式取片完成铁心的部分叠片或整改变压器铁心的叠片。

铁心全自动叠片可实现从一个铁心到下一个铁心的快速切换；系统控制及动作可保证硅钢片间紧密的角部结合生成高质量铁心；自动化程度高，大大提高了铁心制造的生产率。但实现此工艺必须引入硅钢片自动剪切线甚至对硅钢片打孔：整个铁心制造线较长，系统复杂性高；占地面积广；安装调试时间长；购买及维护成本较高；不适于小批量及中小型变压器制造。

3.2对铁心故障进行诊断

1）气相色谱法

在对变压器的铁心接地故障进行诊断时，除去测量法以外，最常用的是气相色谱法。气相色谱法具体是指运用气体作为移动相的色谱法。气相色谱法可根据固定相的不同进行分类，分别是气固色谱法、气液色谱法，其中气固色谱法是将固体作为固定相，气液色谱法是将液体作为固定相。可对变压器的油样应用抽样检测的方法来检测油样中的成分含量，以及油样产生特殊气体的产气效率，通过检测这两者来判断变压器的内部是否发生接地故障，以及接地故障的严重程度和类型。

2）测量法

对变压器铁心多点接地故障进行诊断时，通常用测量法。测量法又可以分为两种，分别是电阻测量法和电流测量法。当变压器的铁心处于单点接地状态时，变压器接地线产生的电流就比较小，产生的电流一般不会超过0.3A，若变压器铁心属于多点接地状态时，铁心匝之间就会出现电流的环流现象，此时，产生的电流就会达到几十安。因此，对变压器铁心多点接地故障进行诊断时，可利用相应额度的电流表对变压器铁心接地线进行电流测量，检测变压器铁心接地线是否存在电流，从而对变压器的铁心多点接地故障进行判断。

3.3积极采用新的制造材料

非晶合金变压器兼具了节能性和经济性，其显著特点是空载损耗很低，是目前节能效果较理想的配电变压器，特别适用于农村电网等负载率较低的地方。

非晶合金大量应用于配电变压器铁心。这些材料具有优异的磁性，并且在生产成本上具有经济性。非晶合金铁心变压器其空载损耗较传统硅钢片变压器降低约70%，节能效果十分突出，在电网中得到越来越广泛的使用。由于非晶合金铁心特性的限制，非晶合金铁心通常做成卷铁心的形式，根据卷铁心的特性，其结构可设计成三相五柱结构和三相三柱结构。

总之，铁心作为变压器的磁路，其质量的好坏可以说直接影响着整个变压器质量的优劣。变压器铁心的质量不高，很大程度上是由于变压器铁心制造工艺的落后。提高变压器铁心的制造工艺，就要不断研究新的工艺方法，同时制定相关的检验规程，严把质量关。相信随着时间的推移，越来越多的新型制造方法会不断涌现，从而推动我国变压器铁心制造工艺的快速提升。

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