變壓器鐵心制造工藝探討研究

吳連云

摘要：變壓器為電力系統(tǒng)重要組成部分，其運(yùn)行狀態(tài)直接決定著系統(tǒng)供電質(zhì)量，因此必須要采取各項(xiàng)措施來(lái)提高其運(yùn)行可靠性。除了后期的運(yùn)行維護(hù)以外，前期的制造環(huán)節(jié)同樣需要得到重視。鐵心作為變壓器的重要組成部分，是變壓器磁路以及相關(guān)零部件的安裝骨架，決定著電磁轉(zhuǎn)換與能量轉(zhuǎn)換效果。對(duì)變壓器鐵心制造工藝進(jìn)行分析，爭(zhēng)取通過(guò)各個(gè)環(huán)節(jié)的控制，保證構(gòu)件制造的規(guī)范性，為變壓器的可靠運(yùn)行提供保障。

關(guān)鍵詞：變壓器;鐵心;制造工藝

鐵心是變壓器的關(guān)鍵構(gòu)件，假如其在制造環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，遺留下質(zhì)量隱患，必定會(huì)影響到變壓器的性能，對(duì)后期的運(yùn)行狀態(tài)有著決定性影響，因此必須要加強(qiáng)對(duì)其制造過(guò)程的控制。從專業(yè)角度出發(fā)，明確變壓器鐵心制作工藝流程，總結(jié)以往經(jīng)驗(yàn)確定工藝要點(diǎn)，有重點(diǎn)的來(lái)采取措施進(jìn)行控制，改善以往工藝操作中存在的不足，通過(guò)針對(duì)性改善來(lái)達(dá)到最佳制造效果。

一、變壓器鐵心制造分析

鐵心是變壓器的重要構(gòu)件，不僅需要承載變壓器線圈以及引線等各部分的安裝與運(yùn)行，同時(shí)其也是變壓器的磁路環(huán)節(jié)。如果鐵心制造工藝不規(guī)范，在后期變壓器很容易就會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)、噪聲等問(wèn)題，且工頻空載損耗以及長(zhǎng)時(shí)空載性能等也會(huì)受到影響。同時(shí)并聯(lián)電抗器也因?yàn)樾闹Y(jié)構(gòu)的特殊性會(huì)產(chǎn)生高幅振動(dòng)，對(duì)變壓器鐵心要求十分嚴(yán)格，因此一直以來(lái)鐵心制造工藝都是控制的重點(diǎn)?，F(xiàn)代變壓器鐵心制造工藝越來(lái)越完善，主要包括縱剪、橫剪、疊裝、刷膠、壓緊、翻轉(zhuǎn)等，需要嚴(yán)格按照規(guī)范要求做好每個(gè)環(huán)節(jié)的控制，保證最終制造效果達(dá)到專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。任何一道工藝出現(xiàn)問(wèn)題，均會(huì)影響到鐵心質(zhì)量，進(jìn)而威脅到變壓器的正常運(yùn)行。例如壓緊工藝落實(shí)效果決定了變壓器鐵心整體剛性強(qiáng)度與噪聲高低，對(duì)內(nèi)對(duì)外均有著重要影響。為進(jìn)一步提高變壓器鐵心制造效果，還需要基于制造工藝特點(diǎn)，明確工藝要求與要點(diǎn)，在原有基礎(chǔ)上來(lái)進(jìn)行調(diào)整與優(yōu)化，同時(shí)做到提質(zhì)、增效、降耗的目的，推動(dòng)變壓器制造行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

二、鐵心制造工藝流程

在制造變壓器鐵心時(shí)，所選擇的原材料不同，對(duì)應(yīng)的加工工藝也有一定差異。例如選擇硅鋼片進(jìn)行加工制造，可直接選擇普通剪床來(lái)對(duì)其進(jìn)行條料切割加工，工藝操作難度較低，無(wú)需大量機(jī)械設(shè)備支持，且不需要進(jìn)行退火作業(yè)。選擇卷料加工制造時(shí)，則需要通過(guò)數(shù)控加工中心來(lái)對(duì)原材料進(jìn)行剪切加工，才能夠滿足鐵心制造要求。另外，如果生產(chǎn)制造平面疊鐵心，必須要根據(jù)鐵心片的寬度參數(shù)確定下一步作業(yè)，保證整卷鋼硅片可以有效裁切成帶料，并對(duì)得到的帶料繼續(xù)進(jìn)行縱向剪切。最后以鐵心片長(zhǎng)度參數(shù)為依據(jù)，對(duì)初次裁切得到的片料進(jìn)行切斷與橫切處理。而卷鐵心加工制造工藝又有所區(qū)別，不用對(duì)材料進(jìn)行二次橫向剪切，在縱向剪切作業(yè)結(jié)束后，只需要結(jié)合鐵心長(zhǎng)度參數(shù)制作鐵心單件便可。

一般鐵心在剪切后邊緣會(huì)存在大量的毛刺，還需要采取專業(yè)手段將其去除，為節(jié)省時(shí)間可以將其與剪切工藝一同操作。另外，存在部分情況制造卷鐵心的過(guò)程中受到機(jī)械應(yīng)力影響導(dǎo)致其磁性被削弱，必須要進(jìn)行退火作業(yè)。待機(jī)械加工作業(yè)結(jié)束后，還應(yīng)對(duì)硅鋼片涂漆，制造一層絕緣層，為變壓器后期的可靠運(yùn)行提供保障。最后完成緊固零件的安裝即可。整個(gè)鐵心制造工藝均需要嚴(yán)格遵循專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)操作，任何一道工序的落實(shí)均要保證規(guī)范性與科學(xué)性，杜絕任何隱患的存在，保證鐵心制造質(zhì)量可以達(dá)到專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

三、鐵心制造工藝要求

（一）縱向剪切

鐵心縱向剪切處理關(guān)鍵是要控制好橫截面的填充系統(tǒng)，其直接決定了縱向剪切的精確度。實(shí)際操作中要求帶料縱向邊線為直線，并將其看作為纏繞帶料以及橫向剪切作業(yè)的開展的基準(zhǔn)，維持縱向邊線直線型能夠有效避免鐵心橫截面局部突出?？v向剪切作業(yè)結(jié)束以后，要對(duì)邊緣存在的毛刺大小進(jìn)行檢查確定，如果毛刺過(guò)大超出絕緣層，則需要立即處理，將其全部去除避免造成短路。為保證毛刺處理效果良好，一般可以專業(yè)設(shè)備作為支持，確保毛刺全部去除。并且，還要檢查確定地帶卷是否卷緊，如果作業(yè)不達(dá)標(biāo)很容易在重力作用下變形。帶料拉緊過(guò)程中要合理控制力度，避免過(guò)大或過(guò)小而對(duì)最終處理效果產(chǎn)生不良影響。一般偏差可確定為正值，需要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范做好帶料邊直線度的控制，確認(rèn)可以達(dá)到專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

（二）橫向剪切

在對(duì)鐵心進(jìn)行橫向剪切作業(yè)時(shí)，務(wù)必要根據(jù)規(guī)范做好長(zhǎng)度的控制，確定其剪切后精確性達(dá)標(biāo)，將誤差控制在最小范圍內(nèi)。剪切斜角片時(shí)，確定鐵心片中心長(zhǎng)度為作業(yè)依據(jù)，保證剪切尺寸達(dá)標(biāo)。如果鐵心片寬度較大，則其斜角片就長(zhǎng)，并且長(zhǎng)度允許存在負(fù)公差，以及寬度允許出現(xiàn)正公差。如果鐵心橫標(biāo)和縱邊角度比較小，則鐵心片必定會(huì)有一個(gè)較長(zhǎng)的邊，相反橫邊與總編角度較大時(shí)，較大的情況下，鐵心片必定會(huì)有一個(gè)較短的邊。但是要注意橫向剪切作業(yè)產(chǎn)生的偏差必須要在允許范圍內(nèi)，如果偏差過(guò)大，必定會(huì)造成鐵心結(jié)構(gòu)損壞，使得結(jié)構(gòu)接縫增大，無(wú)法達(dá)到加工制造標(biāo)準(zhǔn)。

（三）退火處理

通過(guò)對(duì)鐵心片進(jìn)行退火處理，可以保證其不會(huì)因?yàn)闄C(jī)械作用力被削弱磁性，并且還可以對(duì)鐵心表面做優(yōu)化處理。在實(shí)際加工制造過(guò)程中，遵循專業(yè)規(guī)范嚴(yán)格控制好退火溫度，并合理調(diào)節(jié)加熱和冷卻速度，杜絕彎曲以及不規(guī)則變形問(wèn)題的產(chǎn)生。并且，退火作業(yè)結(jié)束后，還要全面清潔鐵心表面，對(duì)存在的氧化問(wèn)題進(jìn)行處理，避免對(duì)構(gòu)件性能產(chǎn)生影響。

（四）涂絕緣層

鐵心制造過(guò)程中待按成縱向剪切、橫向剪切以及退火處理后，還需要對(duì)鋼硅片做絕緣處理。向鐵心片涂抹絕緣層，并控制好絕緣層厚度，不得因?yàn)橘F都追求安全新而盲目增加結(jié)緣層厚度，以免后期運(yùn)行中出現(xiàn)元件間短路問(wèn)題。要求絕緣層整個(gè)涂施過(guò)程要保持規(guī)范，結(jié)束后檢查確定絕緣層平整光滑且顏色均勻的情況下才可以進(jìn)行下一道工序。

（五）裝配工藝

最后在進(jìn)行鐵心裝配時(shí)，務(wù)必要嚴(yán)格按照裝配尺寸操作，避免因?yàn)椴僮鞑划?dāng)出現(xiàn)變形問(wèn)題。其中，要重點(diǎn)做好鐵心軸線的控制，將裝配偏差控制在合理范圍內(nèi)，對(duì)接縫尺度以及疊片波浪等進(jìn)行檢查，確認(rèn)是否超出規(guī)范要求，對(duì)超出標(biāo)準(zhǔn)的部分要及時(shí)處理，避免存在搭接的情況。另外，填充系數(shù)可保持到最大數(shù)值，一般操作時(shí)壓力可保持在1～3kg/cm3，如果壓力超過(guò)該數(shù)值則填充系數(shù)的增大會(huì)減緩。

四、鐵心制造工藝管理

（一）鐵心壓緊工藝管理

1.壓緊受力分析。常規(guī)鐵心壓緊工藝多采用環(huán)氧玻璃絲粘帶或冷軋鋼帶等綁扎材料對(duì)鐵心圍圓綁扎方式處理，傳統(tǒng)綁扎壓緊是以人工方式施加壓力，這樣人員技能水平以及操作習(xí)慣就成為了影響鐵心壓緊效果的關(guān)鍵影響因素。假如鐵心壓緊不到位存留一定空隙，硅鋼片自身就會(huì)做切割磁力線運(yùn)動(dòng)，在交變電場(chǎng)下會(huì)產(chǎn)生與交變電場(chǎng)同頻率振動(dòng)，設(shè)備運(yùn)行噪聲超標(biāo)，硅鋼片自身還會(huì)產(chǎn)生感生電流形成渦流發(fā)熱，間隙變大的同時(shí)使得有效導(dǎo)磁截面變小，磁通密度增大，而造成磁飽和發(fā)熱。而如果鐵心壓緊過(guò)度，也會(huì)造成鐵心接縫部位磁滯伸縮加劇，鐵心振動(dòng)與損耗也會(huì)增加[5]?？偨Y(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可知，一般情況下變壓器鐵心壓緊工藝施加的壓力以0.08～0.1MPa為宜，電抗器鐵心框架壓緊力則以0.3～0.5MPa為宜。

2.壓緊工藝優(yōu)化。選擇聚酯纖維綁扎帶進(jìn)行變壓器鐵心壓緊處理，可通過(guò)其自身優(yōu)良絕緣、耐熱性特點(diǎn)，提高與變壓器的相容性，加工制造處理效果良好。此種壓緊工藝是將壓縮空氣作為動(dòng)力源，穩(wěn)定氣源壓強(qiáng)在5.7bar～6.2bar范圍，可以為被綁扎鐵心提供3600N的恒定綁扎力，相比傳統(tǒng)壓緊工藝，此種方法能夠徹底拒絕人為操作存在的分散性與不可測(cè)性，提高了鐵心壓緊工藝控制的精確性。

（二）工藝水平提升策略

為進(jìn)一步提高變壓器鐵心制造工藝水平，一方面要做好全過(guò)程監(jiān)督管理，將獲取的加工制造過(guò)程中的數(shù)據(jù)信息反饋給相關(guān)部門，加強(qiáng)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)線產(chǎn)品的篩選，及時(shí)調(diào)整無(wú)效工序，使得生產(chǎn)效率進(jìn)一步提高。另一方面，還要基于以往生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，不斷對(duì)工藝進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，作為高質(zhì)量制造的保障。并以高精度的設(shè)備儀器作為支持，對(duì)鐵心質(zhì)量進(jìn)行準(zhǔn)確檢驗(yàn)。更為重要的是要重視先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)，例如強(qiáng)力磁盤技術(shù)，對(duì)原有的生產(chǎn)制造工藝進(jìn)行優(yōu)化。

五、結(jié)束語(yǔ)

變壓器鐵心制造工藝技術(shù)性與專業(yè)性比較強(qiáng)，想要保證鐵心產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到要求，必須要做好整個(gè)加工工程中每道工序的控制，通過(guò)對(duì)各個(gè)細(xì)節(jié)的有效調(diào)整，消除各種不確定隱患，提高整體制造效果。

參考文獻(xiàn)

宋悠全.大型變壓器鐵心智能疊片工藝及應(yīng)用[J].技術(shù)與市場(chǎng)，2016，23（10）：12–13.

張雋哲，謝先睦.變壓器鐵心精確壓緊工藝[J].變壓器，2015，52（12）：44–46.

劉建梅.淺議變壓器鐵心制造工藝[J].科技風(fēng)，2015（8）：47.

魯建璽.變壓器鐵心的制造工藝及試制改進(jìn)方法[J].科技風(fēng)，2014（9）：18.

李丹.變壓器鐵心制造工藝探討[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2013（15）：53–55.