非晶合金变压器的特性研究.pdf

2023年第45卷第4期第2 0 页文章编号：10 0 5-7 2 7 7(2 0 2 3)0 4-0 0 2 0-0 2电气传动自动化ELECTRICDRIVE AUTOMATION非晶合金变压器的特性研究Vol.45,No.42023,45(4):2021周文龙12，马敏1,2（1.甘肃电器科学研究院，甘肃天水7 410 18；2.甘肃省高低压电气研发检测技术重点实验室，甘肃天水7 410 18）摘要：目前,输配电网中所使用的配电变压器多为冷轧取向硅钢片铁心励磁变压器，与电力系统直接相连。随着硅钢片铁心励磁变压器引起的空载损耗,变压器经常发生较大待机功耗。非晶合金铁心励磁配电变压器的铁心励磁主要采用非晶态合金铁心材料作为非晶合金铁心励磁变压器的材料，与市场上采用硅钢片合金铁心制造的硅钢片合金励磁配电变压器比较，其产生的空载励磁损耗大大降低。节能降损提高效率有很多途径，一般通过磁性材料的更新及铁心结构、线圈结构的改变，让非晶态合高磁导率得以最大化运用，获取最大的经济效益。关键词：非晶合金卷铁心；非晶合金铁心变压器；铁损中图分类号：TM41Study on the Characteristics of Amorphous Alloy Transformers(1.Gansu Electrical Appliance Research Institute,Tianshui 741018,Gansu,China;2.Gansu Key Laboratoryof High and Low Voltage Electrical Research and Testing Technology,Tianshui 741018,Gansu,China)Abstract:At present,most of the distribution transformers used in transmission and distribution networks arecold-rolled oriented silicon steel sheet iron core excitation transformers,which are directly connected to the powersystem.With the no-load losses caused by silicon steel sheet iron core excitation transformers,the transformersoften experience large standby power consumption.The amorphous alloy core excitation distribution transformeruses amorphous alloy core material as the material for the amorphous alloy core excitation transformer,and themarket uses silicon steel sheet alloy core manufacturing silicon steel sheet alloy excitation distribution transformercompared to the no-load excitation loss generated by it is greatly reduced.There are many ways to reduce energylosses and improve efficiency,generally through the renewal of magnetic materials,core structure,coil structurechanges,amorphous state combined with high magnetic permeability to maximize the use,to obtain maximumeconomic benefits.Key words:amorphous alloy coil core;amorphous alloy core transformer;iron loss文献标志码：AZHOU Wenlong l2,MA Min I-21非晶合金简介一般生活所见的金属都是晶体材料，它的物理状态是金属中的原子按照一定的规则排列成晶体。非晶态合金材料是内部原子排列成不规则晶体。金属加热和熔化后，内部原子变得活跃且冷却迅速，原子没有时间有规律地排列和结晶,导致所谓的非晶态合金。非晶合金主要采用超淬火和快速淬火技术，具有内部原子长程无序游离,没有任何晶粒和晶界，不影响磁畴运动。这种非晶态合金具有许多独特的物理性能,如优异的软磁性能、高耐腐蚀性、高机械强度等。1.1非晶合金变压器的结构特点（1)通过超急冷凝固化等方法加工制造的非晶合金材料,没有晶格和晶界、涡流损耗低、温度稳定性好。2023年第4期(2)由于非晶态合金中原子的短程有序分布和弱矫顽力,磁畴电离不会受到影响,因此非晶态合金的磁滞损耗性能远优于硅钢片。(3)非晶合金的磁致伸缩程度高于取向硅钢。目前，非晶合金铁心变压器的理论热噪声控制指数远高于普通硅钢变压器。通过对该系列变压器整体结构特点的设计优化和结构调整,采用适当的处理技术和先进的组装技术,增加缓冲等物理降噪。噪声水平可以达到甚至低于硅钢片铁心变压器。1.2非晶合金材料的缺陷(1)内部原子长程无序游离材质脆性明显，高机械强度加工剪切困难。(2)非晶合金的饱和磁通密度较低，引起铁心尺寸增大，从而绕组尺寸增大、油箱尺寸增大。(3)非晶合金的制备过程比较复杂，需要在较高磁场作用下进行退火处理，以便获得较低的铁心损耗和励磁功率。2非晶合金变压器与普通油浸式变压器区别2.1结构非晶合金变压器铁心段通常为矩形，一次绕组和二次绕组加工成圆角矩形，提高了线材的可靠性和利用率。与传统的多层圆形截面铁心相比，不仅有效地节省了铁心和变压器电磁线圈所需的大量材料，而且大大提高了油箱的填充率。非晶合金心的结构可分为五种类型：叠加环型、单环型、气隙分布型、叠加板型和对接型。铁心常用的对接方式是综合考虑铁心应力、铁心强度、铁心固定结构和绕组等因素的最佳选择。但是对接类型有一个额外的对接长度,向上和向下对接。对接结构材料利用率不高，增加铁心厚度会导致油罐尺寸和油重增加。非晶合金变压器的铁心结构一般为三相五柱。它由四个单线圈磁心和两个侧线圈组成。非晶态合金变压器不采用非晶态合金作为主要结构支撑元件，而是采用绕组收缩系统来降低绕组和变压器对铁心的压缩。在相同容量下,非晶态合金铁心的截面积大于硅钢变压器铁心。这主要是因为非晶态合金带材的工作磁密度低于硅钢片14。在相同周文龙，马敏非晶合金变压器的特性研究截面条件下,矩形的周长大于圆的周长,因此相同容量的硅钢铁心变压器高低压绕组的主空槽周长远小于非晶态合金变压器的周长。在产品性能质量保证标准规定的最大绝缘要求水平下，非晶合金变压器的最大主绝缘额定距离不得大于硅钢变压器的最大主绝缘额定距离。2.2非晶合金变压器设计特点在选择非晶合金变压器时,主要是通过降低变压器的空载损耗来实现节能，因此,降低非晶合金变压器的空载损耗是设计非合金变压器时要考虑的最重要的问题。由于非晶态合金本身具有许多特性,因此在设计和制造非晶态合金材料时需要考虑以下几个方面：(1)为了尽量减少铁心的剪切和使用，整个产品的铁心由四个独立的铁心框架组成，绕组的每一相设置在独立于两个框架的磁路中。(2)考虑到每一片非晶合金的厚度相对较薄5,且非晶合金材料的表面不够平整，从而对其变压器使用铁心的填充系数没有过高的要求。(3)非晶态合金材料具有良好的低损耗性能和良好的热风散热性能。退火后，非晶态合金材料将获得更好的低损耗性能。（4)非晶态合金材料硬度高，一般刀具不易切割。在设计使用这种非晶态合金材料时,应尽可能减少切削量。(5)非晶合金材料机械应力感应力强回,在设计其结构以及选择支撑结构件的时候,尽量不要使用铁心。参考文献1武兰民，程灵,邱宁,等.配电变压器用非晶合金的研究进展及应用前景J.热加工工艺，2 0 2 0（12）：10-13,2 0.2郭英.非晶合金铁心配电节能变压器优化设计研究D.杭州：浙江工业大学，2 0 14.3李彦斌,陈文智，张占全.变压器装配工艺对非晶合金铁心性能的影响J.变压器，2 0 17,54(0 7）：41-45.4薛金喜.非晶合金变压器的设计及应用前景J.大众用电,2 0 12,2 8(0 1):2 5-2 6.5史丽敏,高向前.浅议非晶合金变压器J.四川水利，2016,37(04):85-86,95.6崔鹤松.非晶合金变压器的噪声特性及降噪措施研究 .电器工业,2 0 18(0 9)：7 6-7 8.收稿日期：2 0 2 2-0 2-1821