摘要：随着我国基础设施建设快速发展，社会各项事业对变压器数量及质量的要求不断提高，大量的变压器研发、制造企业应运而生。目前变压器结构设计及制造工艺已相对成熟，现阶段主要是对变压器设计制造过程中的细微环节进行优化，有关科研人员通过大量研究对变压器结构设计及制造工艺进行调整以提高变压器的整体工作性能。因此，本文对变压器结构设计与制造工艺进行分析探讨。
关键词：变压器；结构设计；铁心；制造工艺
变压器是电力系统的重要部分，为了保证电力系统的正常运行，需要对变压器的制造质量给予高度重视，以避免发生事故。
1变压器结构设计要点
变压器结构设计是一个相对复杂的过程，设计过程中要考虑很多因素的影响，因此，设计过程中应掌握变压器结构设计的要点。变压器结构设计要点主要包括以下几个方面：
1.1变压器的结构设计应符合国家、相关部门的设计标准以及其他相关标准的要求；
1.2变压器的结构设计要充分考虑过压时电气强度的要求以及短路情况下动、热稳定的要求；
1.3变压器结构设计要切实依据确定的电磁方案等技术参数进行，保证满足电气计算单中要求的性能数据；
1.4变压器结构设计中零部件的选取首选通用件和标准件，以便于对变压器生产过程进行简化，并且，设计过程采用的零部件材料应充分考虑国内材料市场供应情况，充分考虑设计选材的材料成本。
2电力变压器的基本原理和制造过程
2.1变压器的基本工作原理
在电力系统当中，变压器是不可或缺的重要组成部分之一，它能够将某种形式的交流电能变换为另一种形式的交流电能，其基本工作原理如下：在电磁感应的前提下，当交流电压U1接入到初级绕组的线圈当中时，因交流电的强度、极性等指标会不停地发生正负交替变化，所以线圈所产生的磁力线数目也会随之不断改变。同时，随着场强的不断变化，使得缠绕在同一铁芯上另一端的线圈产生出感应电动势U2，这样便实现了电压与电流强度的转变。
2.2变压器的制造过程
电力系统中应用的变压器一般都是由以下几个部分组成：铁芯、绝缘体、线圈、油箱、套管、开关、继电器等等。在变压器生产制造过程中，套管、开关、继电器等部件全部都是从专业的生产厂家购置的成品，其余部件则是由变压器制造厂自行生产，然后再将所有部件组成完整的变压器。
3铁心制造工艺要求
目前，尚不能完全通过技术条件对铁心的制造质量提出具体的工艺要求，而且铁心在制造时，也没有比较完善的可以依据的质量技术指标。部分铁心的制造质量技术指标仅仅是一种“定性”的概念，比如变压器在投入运行时，铁心不能发出过大的噪音。本文从铁心制造的纵向剪切、横向剪切以及装配等工艺方面来分析铁心制造工艺要求。
3.1纵向剪切
在对铁心进行纵向剪切时，尤其需要注意的就是其横截面的填充系数，这一系数与纵向剪切的精确度有着密切联系。带料的纵向边线应尽量保持直线，因为其往往作为缠绕带料卷和后续横向剪切的基准，保持纵向边线的直线性可以防止铁心横截面出现不容易发现的局部突出。纵向剪切完成后，检查毛刺的大小是否超过了绝缘层，一旦发现过大的毛刺要进行去除，避免出现短路情况。在清理毛刺时，要使用专门的去毛刺设备。带卷要卷紧，避免其因为自身的重力而出现变形，对带料进行拉紧时，则要用力适宜，不能过大亦不能过小。通常情况下，带料的宽度偏差可以是正值，带料边的直线度也要严格遵循相关标准。
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3.2横向剪切
对某一长度的铁心片进行剪切时，要严格保证其长度的精确性，同时注意横边与纵边的角度。对斜角片进行剪切时，其剪切尺寸要依据铁心片的中心长度来确定，铁心片偏宽，斜角片则长，长度是可以出现负公差的，那么宽度就可以出现正公差。当横边与纵边的角度比较小时，铁心片必然有一个表较长的边，反之则短。横向剪切时，不能出现过大的偏差，这样会将铁心的结构破坏，增大接缝。
3.3铁心叠积
变压器铁心叠积用的设备、工装主要是滚转台及辅助设备。滚转台的结构形式不同厂家一般并不相同，但其基本功能却一样。叠积过程中应保证各级叠片中心与拉板中心对正。在中、边柱两侧、下轭铁外侧加垫块及支撑螺杆等对叠片进行支撑，防止变形。叠积过程中，确保工装工具清洁。若发现有毛刺超差，尺寸不合格，叠片存在锈蚀、折痕、漆膜破损、发丝等现象应暂停使用。在叠积过程中每叠一级应用线坠和角尺配合测量下轭铁下端面距下夹件下沿的距离，以保证垫脚的顺利安装。测量该级中柱片左右级台尺寸应相等，使该级中柱片在宽度上相对于该柱中心线对称，从而确保铁心柱的直径满足公差要求，目前，国内主流变压器厂已经普遍采用不叠上铁轭铁心的叠积工艺，在铁心制造时不叠上铁轭，靠工装支撑、紧固铁心。铁心起立后待线圈套入后再叠上铁轭，避免按照常规工艺，叠上铁轭后还要再拆除的弊端。省时省力，为企业节省成本，创造经济价值。
3.4铁心装配
在铁心装配过程中，要严格执行装配规范，确保其尺寸及几何形状。铁心片之间要避免出现搭接情况的发生。安装夹件及拉带时，对拉带进行预先试紧固，检查拉带是否能够安装到位，检查螺栓是否紧固到位。垫脚垫块级台面与下轭铁各级台面配合应符合要求，若存在缝隙，可以用适当厚度的绝缘纸板条塞实或修理垫块。
在变压器铁心的装配过程，铁心柱的绑扎是一道十分重要的工序。铁心柱绑扎方式，绑扎材料以及绑扎质量的好坏直接影响了变压器铁心的机械强度以及损耗和噪声指标。特别是对绑扎材料的要求较为严格，要求有较高的拉力、较小弹性、较好的热稳定性、较好的绝缘性、与变压器油有较好的不溶性以及较为方便的操作性和低廉的价格等。根据实际生产经验，PET聚酯绑扎带性能较为突出，已经在变压器铁心绑扎领域得到一定的应用。
4如何提高变压铁芯制造工艺水平
4.1对铁心制造工艺进行细化，加强对工序加工的监控，务必促使工序的质量达到标准，同时对生产的实际情况进行及时的反馈，一旦发现不合的产品，必须立即对整条生产线进行检查，减少无效工序，避免无用功，促进生产效率的提高。
4.2通过计算的方式来对定性的技术指标进行定量化，增加了技术指标的科学性与可靠性，同时也确保了生产人员在生产的过程中具有可操作性的依据。在检查铁心的质量的时候，应当选择具有高精度的检查仪器，通过定制来对产品的合格率进行准确的测量，并且采用国家相应的检验标准来进行对比，切忌检验规范的标准出现不统一的情况。
4.3引入先进的技术来制造变压器的铁心，例如，具有高科技含量的清理磁盘技术，对制造工艺进行优化，从而提高变压器铁心的质量。在检测铁心的质量的过程中可以使用微机技术，有利于提高数据的精准度以及科学性。
结束语：
铁心是变压器的核心组件，其质量对变压器的工作性能有很大的影响，本文详细分析了变压器铁心的制造工艺，在此基础上对提高变压器铁心制造工艺提出了有关建议，包括采用强力磁盘等新技术及完善检测手段等方面，望通过本文的研究为变压器结构设计和变压器制造工艺提供一些有益借鉴。
参考文献：
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[4]陈云明.变压器铁心制造工艺研究[J].机电信息，2015，33
论文作者:李渊斌
论文发表刊物:《电力设备》2019年第5期
论文发表时间:2019/7/8
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