变压器框式铁心简介

杨同勋 李洪波

【关键词】三相;变压器;三相四框式;铁心;磁路

一.引言

铁心作为电力变压器的磁路，是变压器实现能量传递的媒介，是变压器的重要组成部分，其结构形式对变压器制造的成本和产品的性能有着重要的影响。本文主要对一种新颖的铁心结构——框式铁心进行介绍。

二，框式铁心磁路分析

常用框式铁心分为单相框式铁心和三相四框式铁心。其结构、磁通分布如下所示：

（一）单相框式铁心

显然，由图1、2、3我们不难看出：对于单相框式铁心，其磁路对称，各框的截面相等，磁路长度相差很小，从而各框问的磁阻相差甚微。因此可以认为铁心内部各框中的磁通幅值是相同的。即：

（二）三相四框式铁心

由上图可得下列方程组：

由于三相四框式铁心的框与框之间有较大的气隙（一般6-8毫米），该气隙形成了较大的磁阻，使磁通很难穿越，因此各框中的磁路是相对独立的;又由于各框的截面相等，磁路长度相差很小，从而各框间的磁阻相差甚微。因此可以认为三相四框式铁心内部的基波磁通分布符合图5所示的向量关系。

通过向量图并结合磁路图，可以得出：三相四框式铁心的心柱内合成磁通中无3次谐波磁通。下面采用解析法对上述判断进行证明：

设心柱内的三相磁通分别为：

忽略各框内的高次谐波，并设框内基波的幅值为a，三次谐波的幅值为b，则有：

虽然心柱内无3次谐波磁通。但三相四框式铁心铁轭内却有3次谐波磁通，这部分磁通造成变压器空载损耗增大，设计时一定要注意。

三.框式铁心结构特点

（一）铁轭截面小、轭宽小

一般情况下，框式铁心铁轭、旁柱的截面为心柱的1/2，但当为降低变压器运输高度而压轭时，铁轭、旁柱的截面应适当增大以抵消压轭对磁路的影响。而常规三相五柱式铁心，铁轭、旁柱的截面一般为心柱的53%以上，因此对于三相变压器采用框式铁心可明显地降低产品的材料成本。此外框式铁心铁轭宽度小，还可有效降低变压器高度。

以某台SSZ-180000/220产品为例，对比如下：

（二）軸向油道散热能力好

变压器铁芯内部损耗所产生的热量通过硅钢片的片宽和叠厚两个方向向外发散，由于热量克服硅钢片绝缘膜的热阻向叠厚方向散热比较困难，热量主要通过片宽方向散热。因此采用具有轴向油道的框式铁心其散热能力比常规铁心更强，因此相同条件下采用框式铁心可以减少铁心油道数量，提高铁心的填充率。

（三）硅钢片的片形简单，材料利用率高

常规铁心心柱片形为六边形，如图6所示。横剪加工时，两端需要剪去很大角材料，导致材料利用率不高，同时加工较为繁琐。

框式铁心心柱片形为梯形，如图7所示，横剪加工时无须去角，加工简单，而且材料利用率高。

（四）由于框式铁心铁轭中存在3次谐波，会增加一部分空载损耗，设计时需合理选择工艺系数。

四、结论

综上所述，框式铁心尤其是三框四柱式铁心是一种比较理想的磁路结构，具有突出的优点，在降成本工作和研发ASA变压器方面具有重要的意义，值得我们进一步的研究和应用。