【文章內(nèi)容簡介】 損耗增加。另外，硅鋼片表面不平，在其加工過程中，易引起其表層漆膜的磨損，造成磁線扭曲，局部短路導致鐵心空載損耗增加。所以，在鐵心制造過程中，應該將硅鋼片表面的平整度（波浪性）作為一工藝參數(shù)加以考核。2)．毛刺。硅鋼片在剪沖加工過程中產(chǎn)生的毛刺，使鐵心片邊緣發(fā)生短接，形成電路短路，引起空載損耗增大及鐵心局部過熱。3)．內(nèi)、外應力。在加工過程中，硅鋼片因受剪沖加工設(shè)備的剪切力、拉力、壓力和彎曲力等的作用，會產(chǎn)生對應的內(nèi)、外應力，使剪切加工處鐵心的結(jié)晶格排列發(fā)生變化，阻礙磁力線的順利通過，使空載損耗增加。4)．鐵心離縫。變壓器產(chǎn)生的交變磁通在鐵心組成的磁路內(nèi)交替進行，在鐵心離縫處磁力線集中，局部過飽和，激磁電流增加，鐵心損耗增大。，但是為便于鐵心疊裝時的插片，離縫也不能太小。綜上所述，制造工藝水平的提高對降低變壓器空載損耗大有好處[10]。2．技術(shù)設(shè)計方面式（33）中，與硅鋼片的材質(zhì)有關(guān)，與變壓器的結(jié)構(gòu)、磁路長短和心柱直徑等有關(guān)。所以，在變壓器鐵心設(shè)計時，應考慮硅鋼片的材質(zhì)、厚度，變壓器鐵心的結(jié)構(gòu)，疊積方式等。硅鋼片按軋制方向可分為有取向和無取向兩種。一般有取向硅鋼片磁化性能好，空載損耗低。按加工方法有冷、熱軋硅鋼片之分，冷軋硅鋼片晶粒取向性好，單位損耗小，空載損耗低。現(xiàn)在變壓器鐵心一般采用冷軋有取向硅鋼片。變壓器鐵心的空載損耗包括磁滯和渦流兩種。渦流磁場會減弱主磁場。鐵心的中部所鏈的渦流回路數(shù)最多，所以中心部分的去磁作用最明顯。結(jié)果沿邊緣的磁通多于中間的磁通，形成“趨表效應”?？梢姡捎帽」桎撈?，不僅能有效減少渦流，而且能降低“趨表效應”的不良影響。硅鋼片越薄，空載損耗越低；但硅鋼片越薄其加工工藝難度大，成本高，疊裝時費時且片間絕緣所占尺寸相對增加使疊片系數(shù)下降，造成磁通密度增加。 間。在21世紀中，“節(jié)能與環(huán)保”是人類面臨的兩大共同的主題[11]。我國政府對此也相當重視，在各行各業(yè)中，不斷尋找新的節(jié)能、降耗途徑，永遠是我們共同追尋的目標。要降低變壓器的空載損耗從式 (34)看，只有從降低鐵心的質(zhì)量、單位損耗以及附加損耗系數(shù)這三個方面著手，下面對此進行進一步的分析。1．降低鐵心的總質(zhì)量根據(jù)變壓器原理，降低鐵心的總質(zhì)量往往會增加導線材料的消耗即銅重，是否合理要通過全面的技術(shù)經(jīng)濟比較才能確定，并不能簡單的下結(jié)論，也可縮短鐵心磁路的尺寸，從而降低鐵心的總質(zhì)量。2．降低鐵心材料的單位質(zhì)量損耗不言而喻，越是優(yōu)質(zhì)材料，它的單位損耗就越低，但隨之價格也更高。另外，降低工作磁密葉可使單位質(zhì)量的損耗降低，但隨著設(shè)計磁密的降低，鐵心的質(zhì)量也會增加，因此這樣是否合適同樣不能簡單的下結(jié)論，同樣存在一個全面技術(shù)經(jīng)濟比較的問題。3．降低鐵心附加損耗系數(shù)這是降低空載損耗的一條行之有效的途徑。因為所謂附加損耗系數(shù)也可以理解為制品鐵耗與材料鐵耗之比，即它的大小既與變壓器鐵心的結(jié)構(gòu)有關(guān)，又與制造工藝有關(guān)。隨著制品鐵耗增大，鐵心附加損耗系數(shù)也就會增大（因為當材料一定時，材料鐵耗是不變的）雖然我們已經(jīng)在表31中的值給出了附加損耗系數(shù)的參考值，但近年來，隨著結(jié)構(gòu)形式和工藝的進步，這個系數(shù)已有了顯著的降低[12]。在不同工廠之間，由于工裝設(shè)備的先進性和工人操作水平個不相同，這個系數(shù)的值將會是不一樣的。為了探索如何減低附加損耗系數(shù)的值，首先我們來看看引進制品鐵耗增加的原因。歸納如下：綜上所述可知，只有降低制品鐵耗才能使優(yōu)質(zhì)材料的優(yōu)越性能得以充分發(fā)揮。降低附加系數(shù)的方法如下：1)．改變每層疊片的數(shù)量，降低鐵心空載損耗2)．減小鐵心搭接寬度，降低鐵心空載損耗3)．采用階梯接縫降低鐵心空載損耗空載損耗是變壓器的重要參數(shù)，只要投入電網(wǎng)，不論帶多大負荷，空載損耗都是一樣的，空載損耗與變壓器帶負荷多少無關(guān)。如果一臺變壓器的空載損耗能夠降低10KW，運行一年可以節(jié)省電能約87600KWh，節(jié)約資金約35040 元；如果按照一臺變壓器使用壽命為30 年，運行30 年可以節(jié)約資金105 萬元，節(jié)約效果顯著。要制造出空載損耗更低的變壓器，一方面要用單位損耗更低的硅鋼片；另一方面要改進結(jié)構(gòu)和提高制造工藝水平，降低鐵心空載損耗。使用單位損耗更低的硅鋼片會增加鐵心制造成本，而通過改進結(jié)構(gòu)和提高制造工藝水平降低空載損耗，即能夠節(jié)約材料，又能節(jié)約成本和能源，這將是變壓器制造企業(yè)長期追求的目標。要降低變壓器的空載損耗，就要了解空載損耗的組成, 每部分的影響因素。針對這些影響因素，采取一些可行的方法，達到降低空載損耗的目的。變壓器的空載損耗由磁滯損耗、渦流損耗和附加損耗組成，即 W (35)鐵心中的磁滯損耗在整個空載損耗中所占比重隨鐵心的材質(zhì)不同而有所不同( 冷軋硅鋼片為25%～50%) 。磁滯損耗的經(jīng)驗計算公式為： W (36)式中：α－與材料有關(guān)的損耗系數(shù)；F－交變磁場的頻率，Hz；Bm－磁密峰值，T。G－鐵心質(zhì)量, Kg根據(jù)電磁感應定律原理，交變磁通在硅鋼片內(nèi)產(chǎn)生感應電勢。在這個電勢作用下，產(chǎn)生電流Ie，由焦耳定律得到： (37)式中： R－硅鋼片電阻, Ω單位重量的渦流損耗： (38)式中：－磁通密度幅值, T；－硅鋼片厚度, ；Ρ－硅鋼片電阻率, ；Γ－硅鋼片的密度, ；－交變磁場的頻率, Hz；－勵磁電流波形系數(shù)。由式(35) 可見，渦流損耗是與硅鋼片厚度平方成正比的，減小硅鋼片厚度, 能使渦流損耗降低。但厚度減小后，引起疊片系數(shù)降低，沖剪和疊裝工時增多[13]。鐵心附加損耗的大小主要由以下三個因素決定：1．材質(zhì)特性。如硅鋼片的方向特性、加工劣化特性及絕緣膜的特性等。2．設(shè)計結(jié)構(gòu)。如心柱鐵軛是否沖孔，角部接縫形狀( 對接、搭接、多級搭接) ，鐵心整體緊固結(jié)構(gòu)等。3．工藝加工。如沖剪加工的尺寸精度和毛刺大小、硅鋼片在搬運和疊裝過程中的輕拿輕放以及疊裝質(zhì)量等。 本章小結(jié)在21世紀中，“節(jié)能與環(huán)?！笔侨祟惷媾R的兩大共同的主題。我國政府對此也相當重視，在各行各業(yè)中，不斷尋找新的節(jié)能、降耗途徑，永遠是我們共同追尋的目標。所以降低變壓器損耗是如今變壓器行業(yè)的使命，降低空載損耗也是設(shè)計的重要任務之一，一般調(diào)磁密改善絕緣結(jié)構(gòu)才能降低空載損耗。但降低變壓器的空載損耗主要是是鐵心材料的選擇取決于硅鋼片工藝水平。即使用硅鋼片越薄越好，級數(shù)越多越好，但超過6級也不在適用，系列亦在研究將會取代現(xiàn)在的等，變壓器的鐵芯材料已發(fā)展到現(xiàn)在最新的節(jié)能材料—非晶態(tài)磁性材料如，非晶合金鐵芯變壓器便應運而生。使用制作的變壓器，其鐵損僅為硅鋼變壓器的，鐵損大幅度降低?？梢娊档涂蛰d損耗還有待于開發(fā)新產(chǎn)品。千萬不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印。“結(jié)論”以前的所有正文內(nèi)容都要編寫在此行之前。59結(jié)論本文首先描述了變壓器的發(fā)展狀況和發(fā)展前景，即變壓器是電力系統(tǒng)中不可或缺的輸變電設(shè)備，開發(fā)更經(jīng)濟更節(jié)能環(huán)保的變壓器也是當今電力行業(yè)的首要任務。其次介紹了變壓器原理，然后進行一臺100KVA/10KV小型電力變壓器設(shè)計的電磁計算，利用給定的標準參數(shù)，確定產(chǎn)品的規(guī)格和技術(shù)要求，確定材料的選取，然后利用在資料上選擇的公式計算出額定電壓和額定電流、阻抗電壓、導線數(shù)據(jù)、鐵心數(shù)據(jù)、負載損耗數(shù)據(jù)、溫升數(shù)據(jù)、變壓器油重和變壓器重量計算，設(shè)計出一臺完整的變壓器，且使其性能指標達到國家標準。由于是本人知識有限，在設(shè)計中有些沒有照顧到例如溫升有些偏低，即浪費了材料也增加了成本。最后討論了變壓器空載損耗，要開發(fā)低損耗、低成本、高性能的變壓器的首要任務是降低損耗，降低變壓器鐵心的空載損耗，涉及到變壓器鐵心制造工藝和技術(shù)設(shè)計兩個方面，主要方法有采用優(yōu)質(zhì)的硅鋼片，提高硅鋼片加工工藝和鐵心工藝水平。在變壓器鐵心結(jié)構(gòu)確定的情況下，關(guān)鍵是提高鐵心制造中硅鋼片剪切的工藝水平，引進先進的硅鋼片剪切設(shè)備。另外，新型非晶態(tài)鐵磁材料的進一步開發(fā)和利用，生產(chǎn)工藝及應用制作工藝的進一步完善也是降低變壓器鐵心空載損耗的突破點。致謝感謝我的指導教師徐永明老師，在他的輔導和同學的幫助下，我才得以順利完成任務，在此還要感謝江蘇華鵬變壓器有限公司，在那實習使我對變壓器有了更全面的認識。我也在嚴厲的教導中學到了大量的新知識。也使我懂得了做學問是來不得半點虛假的，只有堅定信心、敢于創(chuàng)新、勇于探索，大膽的構(gòu)思、不畏繁瑣，細心、踏實的鉆研，才能達到一個嶄新的境界。由于水平的限制，再加上自己對知識的了解還不夠深刻，本論文中可能還存在著許多缺陷或不足之處，希望各位老師能夠指出，并提出寶貴意見。參考文獻1 《電力變壓器手冊》，19902 路長柏，19903 吳希再，熊信銀，19974 ，20025 ,19976 [蘇]，19837 ， 20028 （第二版）.機械工業(yè)出版社，19969 ，200010 中國電機工程學會農(nóng)村電氣化分會. 低損耗卷鐵心配電變壓器現(xiàn)狀及市場調(diào)研活動調(diào)研報告. 農(nóng)村電氣化，2002，增刊（低損耗卷鐵心變壓器專集）：1113.11 陳玉國等. 國內(nèi)卷鐵心變壓器發(fā)展概述[J]. 農(nóng)村電氣化，2004，（11）：131412 邱昌容，（第3版）.機械工業(yè)出版社，200113 [日] et and BD probability distribution and equiprobabistic vt characteristics of oilfield transformer insulation. IEEE Power Apparatus amp。Systems, 1983,102(6):1693170114 Intermatial Electrotechnical Comission. INTERNATIONAL STANDARD. On pas, 1999: pp9~3315 Reinhard Schlosser, Heinz Schmidt. Development of HighTemperature Superconducting Transformers for Railway Application. IEEE Transactions on Power Delivery, 2004, (19):637~642附錄一發(fā)展高溫超導變壓器鐵路應用摘要西門子公司介紹高溫超導（高溫）變壓器。該項目始于1996年10月結(jié)束于2001年9月。這個項目的目的是展現(xiàn)未來超導鐵路變壓器的前景。研究這種變壓器的原理，作者是第一位設(shè)計建造并測試了單相變壓器在100千伏安， 50赫茲， 千伏/。在此成功地進行了測試，我們開始設(shè)計和制造單相變壓器為1 MVA， 50 赫茲， 25 千伏/。這個裝置已經(jīng)擁有商業(yè)變壓器在各方面的全部性能，例如，功率范圍，額定電壓， 鐵心距，兩極繞組和在25%額定電流下的阻抗。更創(chuàng)新的特點是換位導線和一個封閉的氮氣循環(huán)冷卻。該報告描述了1 MVA變壓器的詳細設(shè)計，并提出電力和熱變壓器例行試驗的結(jié)果（例如，測量負載損耗和空載損耗） 。結(jié)論強調(diào)了未來高溫超導變壓器在鐵路的應用。關(guān)鍵詞 高溫超導體；鐵路運輸； 變壓器一、概述在發(fā)現(xiàn)高溫超導和提供第一批高溫超導導線用于繞組后， 世界各地有35個群體開始發(fā)展高溫超導變壓器。所有這些項目的共同點是他們的目標是穩(wěn)定發(fā)展。固定的優(yōu)點，高溫超導變壓器和普通變壓器相比，良好的導電眾所周知，詳細說明見1)和2） 。對照這一點，我們的活動的目的旨在創(chuàng)建一個移動的電氣車輛（在歐洲： 15千伏， Hz或25 千伏， 50赫茲） 。這些車輛是由銅或鋁繞組造成的油式變壓器組成。由于更靈敏和緊密的要求，導體要承受更大的電密（6A/mm）比在穩(wěn)定條件下承受（4 A/mm）?？蓪崿F(xiàn)的效率（一般為92 ％至95 ％ ） 因此，大大低于固定的變壓器（ ％ ）。 由于變壓器影響車輛的能源消耗，使用高溫超導的結(jié)果節(jié)省金額高達約30 ％ 所有的驅(qū)動系統(tǒng)的能源成本涉及車輛運行。效率提高到99 ％以上，而重量和體積可減少約45 ％ (9) ， (10)。這些數(shù)據(jù)包括冷卻系統(tǒng)。因為重量和體積減少，一般被視為車輛比固定的變壓器更重要， 考慮到更多的節(jié)約能源和高溫超導變壓器應用的優(yōu)點如(1)(2)所示，更強有力的激勵高溫超導牽引變壓器的發(fā)展。 。至為此，基于基本理論和實驗調(diào)查計劃建立一個1MVA,50Hz,25KV的單相變壓器并在實驗室中測試。為了積累經(jīng)驗在用高溫超導帶和為了發(fā)展制造繞組的方法， 100千伏安高溫超導變壓器開始建設(shè)。在負載和空載測量[ 6 ]試驗成功后 ，1 MVA的變壓器在1999年1月開始設(shè)計。對牽引變壓器在1 KVA的重要要求變的更加明顯，如平板，橫向結(jié)構(gòu)，相對于線電壓高 25 ％阻抗電壓，一個封閉冷卻系統(tǒng)，以及二次側(cè)的360A的電流。在這些要求下，我們的變壓器的零部件就大大不同于其他高溫超導變壓器。這里有兩個基本點不同點從我們的角度看。首先與其他高溫超導變壓器的不同點是，他們有一個相對較低阻抗電壓（ ％ (3)， ％ (4)， ％(5)， 5 ％(7)） 。 其次他們的圓柱形繞組有一個垂直方向使環(huán)流剝削。變壓器的水平方向指示必須強迫冷卻。 其他創(chuàng)新是在利用高溫超導換位導線之前進行繞線進程。這導體簡化了繞制進程，同時避免清盤大量的平行磁帶導體。最后，溫度65 是氮規(guī)定的工作狀態(tài)。其結(jié)果是，氮是單相的。天然氣的形成是由于避免了鼓泡溫度上升到12K,此溫度基本上避免了氮蒸發(fā)在非正常運行環(huán)境下。不包括下列各項： 1) 一個完整的沖擊，突然短路， 雷電沖擊電壓，在鐵路運行中將減小運行電壓和機械負荷力。這些調(diào)查只能對有限的理論基礎(chǔ)或小測試對象。出于這個原因，在對1 MVA變壓器方面的這些要求，忽視不能完成的相關(guān)測試。2) 一個整體結(jié)構(gòu)由鐵心和線圈， 低溫恒溫器和冷卻系統(tǒng)組成：因此， 發(fā)展和壯大這些組成部分的相對獨立在很大的程度上是可能的也是很快的。 3) 鐵心在室溫和使用纖維增強的塑料冷卻系