降低变压器空载损耗的新方法[精选].doc

降低变压器空载损耗的新方法 1引言 ??们国家要创建节约型社会，所以节能、环 保型产品将成为最近几年制造业发展的新方向。变 压器是电网中重要设备之一，降低损耗、降低噪声对 电网具有重要的经济意义。要达到节约能源，安全环 保，对变压器制造厂及电网来说，就是要制造或使用 低损耗、低噪声的变压器。 2降低变压器的空载损耗的意义 ?? 空载损耗是变压器的重要参数 ，只要投入电 网，不论带多大负荷，空载损耗都是一样的，空载 损耗与变压器带负荷多少无关。如果一台变压器 的空载损耗能够降低 lOkW，运行一年可以节省电 能约 87 6o0kW·h，节约资金约 35 040元；如果按照 一台变压器使用寿命为 30年，运行 30年可以节约 资金 105万元，节约效果显著。要制造出空载损耗更 低的变压器，一方面要用单位损耗更低的硅钢片；另 一方面要改进结构和提高制造工艺水平，降低铁心 空载损耗。使用单位损耗更低的硅钢片会增加铁心 制造成本，而通过改进结构和提高制造工艺水平降 低空载损耗，即能够节约材料，又能节约成本和能 源，这将是变压器制造企业长期追求的目标。 3变压器的空载损耗 ?? 要降低变压器的空载损耗，就要了解空载损耗 的组成，每部分的影响因素。针对这些影响因素，采 取一些可行的方法，达到降低空载损耗的目的。变压 器的空载损耗由磁滞损耗、涡流损耗和附加损耗组 成，即 Po=Ph+ +? ，W (1) 3．1? 磁滞损耗 铁心中的磁滞损耗在整个空载损耗中所占比重 随铁心的材质不同而有所不同(冷轧硅钢片为 25％ -50％)。磁滞损耗的经验计算公式为： 0．1 G，W (2) 式中 与材料有关的损耗系数 ．卜交变磁场的频率，Hz 一磁密峰值，T G——铁心质量，kg 3．2 涡流损耗 根据电磁感应定律原理，交变磁通在硅钢片内 产生感应电势。在这个电势作用下，产生电流 ，由 焦耳定律得到： =，e2R，W (3) 式中? ——硅钢片电阻，Q 单位重量的涡流损耗： 式中 Pe=4B．~K2d2x104／3pT，W／kg (4) 一磁通密度幅值，T d——硅钢片厚度，mm 硅钢片电阻率，Q·ram2／m ～硅钢片的密度，kg／cm2 蠢 ．产_-交变磁场的频率，Hz ——励磁电流波形系数 由式(4)可见，涡流损耗是与硅钢片厚度平方成 正比的，减小硅钢片厚度，能使涡流损耗降低。但厚 度减小后，引起叠片系数降低，冲剪和叠装工时增 多。 3．3 铁心附加损耗 ． 铁心附加损耗的大小主要由以下三个因素决 璺 定： 鞴 (1)材质特性。如硅钢片的方向特性 、加工劣化 特性及绝缘膜的特性等。 (2)设计结构。如心柱铁轭是否冲孑L，角部接缝 形状(对接、搭接、多级搭接)，铁心整体紧固结构等。 (3)工艺加工。如冲剪加工的尺寸精度和毛刺大 小、硅钢片在搬运和叠装过程中的轻拿轻放以及叠 装质量等。 4降低铁心空载损耗的新方法 ?? 铁心的磁滞损耗和涡流损耗主要是由硅钢片生 产企业决定的。如果在保证心柱截面不变的情况下， 采取措施降低铁心磁通密度最大值或者降低铁心拐 角处局部磁通密度，也会降低铁心空载损耗。铁心附 加损耗是由变压器制造企业决定的。 4．1? 改变每层叠片的数量，降低铁心空载损耗 铁心叠装时，每层叠片的数量一般为 l一3片。 数量越多，接缝处气隙的截面积越大，接缝处引起的 磁通密度畸变也越大，如图 l所示。由于磁通密度畸 变，使接缝处硅钢片磁通密度增大，引起空载损耗增 加。从图2可以看出，每层叠片的数量对空载损耗的 影响。 从理论上讲，采用一片一叠最好，但叠片工时和 插轭工时都将增加，其适用于小容量的铁心。但是对 于大容量的铁心，考虑到插装上铁轭的工艺要求，有 可能插装不到位，反而使空载电流和损耗增加，故一 般采用两片一叠。 混合叠片是变压器铁心叠片采用的一种新方 法，既能降低铁心空载损耗，又不增加多少工时。即 铁心总厚度的 1／3的中心部分 (主级)采用一片一 叠，接下来的 1／3部分采用两张片一叠，最靠外的 1／3部分采用三片一叠，总的叠装工作量并不增加 多少，但可以取得降低铁心空载损耗和空载电流的 效果，如图3所示。 按照混合叠片的方法，建立的模型试验的结果 如表 1所示。 实践证明，铁心中的磁通密度分布并不是均匀 的，中间部分的磁通密度低于额定值，外部的磁通密 度高于额定值，越靠外侧磁通密度越高 ，降低空载 损耗的方法之一就是使铁心各部分的磁通密度分 布趋于均匀。采用变更叠片数量的方法，可以调整 磁路的磁阻，从而可以调节磁通密度的分布。由于 铁心中间部分磁通密度偏低，因此采用一片一叠， 以使磁阻降低、磁通密度增加；由于外侧磁通密度 偏高，因此采用三张片一叠，以使磁阻增加 、磁通密 度减小，从而达到整个铁心磁通密度均匀，降低空 载损耗和空载电流的目