變壓器框式鐵心簡介

楊同勛 李洪波

【關鍵詞】三相;變壓器;三相四框式;鐵心;磁路

一.引言

鐵心作為電力變壓器的磁路，是變壓器實現能量傳遞的媒介，是變壓器的重要組成部分，其結構形式對變壓器制造的成本和產品的性能有著重要的影響。本文主要對一種新穎的鐵心結構——框式鐵心進行介紹。

二，框式鐵心磁路分析

常用框式鐵心分為單相框式鐵心和三相四框式鐵心。其結構、磁通分布如下所示：

（一）單相框式鐵心

顯然，由圖1、2、3我們不難看出：對于單相框式鐵心，其磁路對稱，各框的截面相等，磁路長度相差很小，從而各框問的磁阻相差甚微。因此可以認為鐵心內部各框中的磁通幅值是相同的。即：

（二）三相四框式鐵心

由上圖可得下列方程組：

由于三相四框式鐵心的框與框之間有較大的氣隙（一般6-8毫米），該氣隙形成了較大的磁阻，使磁通很難穿越，因此各框中的磁路是相對獨立的;又由于各框的截面相等，磁路長度相差很小，從而各框間的磁阻相差甚微。因此可以認為三相四框式鐵心內部的基波磁通分布符合圖5所示的向量關系。

通過向量圖并結合磁路圖，可以得出：三相四框式鐵心的心柱內合成磁通中無3次諧波磁通。下面采用解析法對上述判斷進行證明：

設心柱內的三相磁通分別為：

忽略各框內的高次諧波，并設框內基波的幅值為a，三次諧波的幅值為b，則有：

雖然心柱內無3次諧波磁通。但三相四框式鐵心鐵軛內卻有3次諧波磁通，這部分磁通造成變壓器空載損耗增大，設計時一定要注意。

三.框式鐵心結構特點

（一）鐵軛截面小、軛寬小

一般情況下，框式鐵心鐵軛、旁柱的截面為心柱的1/2，但當為降低變壓器運輸高度而壓軛時，鐵軛、旁柱的截面應適當增大以抵消壓軛對磁路的影響。而常規三相五柱式鐵心，鐵軛、旁柱的截面一般為心柱的53%以上，因此對于三相變壓器采用框式鐵心可明顯地降低產品的材料成本。此外框式鐵心鐵軛寬度小，還可有效降低變壓器高度。

以某臺SSZ-180000/220產品為例，對比如下：

（二）軸向油道散熱能力好

變壓器鐵芯內部損耗所產生的熱量通過硅鋼片的片寬和疊厚兩個方向向外發散，由于熱量克服硅鋼片絕緣膜的熱阻向疊厚方向散熱比較困難，熱量主要通過片寬方向散熱。因此采用具有軸向油道的框式鐵心其散熱能力比常規鐵心更強，因此相同條件下采用框式鐵心可以減少鐵心油道數量，提高鐵心的填充率。

（三）硅鋼片的片形簡單，材料利用率高

常規鐵心心柱片形為六邊形，如圖6所示。橫剪加工時，兩端需要剪去很大角材料，導致材料利用率不高，同時加工較為繁瑣。

框式鐵心心柱片形為梯形，如圖7所示，橫剪加工時無須去角，加工簡單，而且材料利用率高。

（四）由于框式鐵心鐵軛中存在3次諧波，會增加一部分空載損耗，設計時需合理選擇工藝系數。

四、結論

綜上所述，框式鐵心尤其是三框四柱式鐵心是一種比較理想的磁路結構，具有突出的優點，在降成本工作和研發ASA變壓器方面具有重要的意義，值得我們進一步的研究和應用。