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摘要：本文介绍和分析了一种干式电力变压器铁心叠片工艺，可以降低干式电力变压器的噪声，提高铁心叠片生产效率，节约人工成本。
关键词：变压器；噪声；接缝；效率
前言
随着居民环保意识的提高，国家环保政策对电力变压器的噪声提出了更高的要求，有关的环境标准对环境噪声也有限值规定。而干式电力变压器广泛用于城市人口密集地区，变压器噪声对环境的影响很大，特别是一些安装于居民生活小区的干式变压器，变压器噪声会对居民生活造成不良影响。因此在干式变压器设计、生产制造过程中如何控制噪声成为首要课题。本文提出了一种新型的铁心叠片工艺，能有效降低变压器的噪声，大幅度提高变压器铁心的生产效率。
1 目前传统铁心叠片工艺
对于目前干式电力变压器铁心的叠片，一般是在普通的铁心叠片平台上进行叠片，操作者主要依靠游标卡尺、直尺、卷尺、靠山等进行定位叠片，这种叠片方式是用卷尺测量夹件在拉板处开孔的对角线，人工调整好夹件位置，再把下铁轭最末级放置到规定位置，边柱、心柱，上铁轭均以下铁轭为基准进行叠片，每次操作拿取一种片形的一片或者二片。在操作过种中，需要不断的手工测量和校正，如果基础定位有偏移，铁心的整体尺寸将会发生偏移。这种叠片方式精度低、效率不高，铁心噪声和空载损耗的离散性比较大。
2 工艺改进思路
传统叠片主要是依靠铁心面来定位，为了提高叠片时的接缝精度和效率，现改为用定位针插入铁心柱片上的定位孔来定位铁心尺寸。在硅钢片柱片上冲φ10孔，利用在铁心叠片翻转平台上可以横向、纵向移动的φ10定位针对铁心柱片进行精准定位。孔和定位针的间隙为0.2mm～0.3mm。采用这种方式定位进行叠片，定位精度高，各片形之间的接缝非常小，生产效率大幅提高。
3 产品设计及工装的准备
本文以SCB11-1000/10环氧浇注干式电力变压器为例，说明设计和工装的准备。
3.1图纸的准备
铁心叠片图采取7级阶梯接缝，边柱、中柱各冲2-φ10定位孔，铁心冲孔见图1：
图1
在铁心的柱片和轭片接缝间隙完全相同的情况下，铁心冲孔尺寸的大小对变压器的的噪声和空载损耗有一定的影响，冲孔尺寸越大，铁心的噪声和空载损耗越大。我公司在试验时生产了相同型号SCB11-1000/10三台铁心，冲孔尺寸分别为φ8、φ10、φ12，通过试验结果的性能对比，冲孔φ10的铁心对比冲孔φ8的铁心，噪声增加0.5分贝，空载损耗增加约1%，冲孔φ12的铁心对比冲孔φ10的铁心，噪声增加1.5分贝，空载损耗增加2%～3%。在实际试制过程中，φ8定位针在上、下移动的过程中，由于强度不够，会产生一定变形，对生产效率和叠片精度有一定的影响，而采取φ12的定位针时，定位针不容易变形，但对铁心噪声、空载损耗和空载电流有一定的影响，综合考虑定位针的机械强度和对铁心性能的影响，最终确定图纸柱片的冲孔尺寸为φ10，采用φ10的定位针。
除铁心叠片图有一定的改动外，铁心的拉板在原图的基础上与铁心柱片对应的开孔位置开孔φ22，拉板绝缘在原图的基础上与铁心柱片对应的开孔位置开孔φ11，必须注意的是，（拉板的开孔尺寸减拉板绝缘的开孔尺寸）/2必须≥5mm，才能有效保证拉板与铁心硅钢片之间的绝缘，以防止铁心多点接地。
拉板的开孔详见图2：
图2
3.2设备要求和工装准备
3.2.1设备要求
目前国内通用的乔格横剪线、西安启源横剪线和广东科盈横剪线均能满足硅钢片冲孔的要求，横剪线最好具有按阶梯接缝的次序能自动分片剪切到输入的厚度，这样可以大大减少人工分片的时间，最大限度的提高铁心叠片的生产效率。
3.2.2工装准备
准备好铁心定位叠片翻转平台和定位钉。定位针可采用不锈钢材质，定位钉的直径比铁心柱片冲孔尺寸小0.2mm～0.3mm，如果定位钉和柱片上的冲孔间隙过大，会影响铁心的叠片精度，间隙过小，在叠片完成后拔出定位钉时，摩擦太大，定位钉不容易拔出。定位针在靠锥头部分需钻孔φ5，以方便插入插销转动定位针，使定位针可以沿柱片上的孔沿圆周转运，在叠片完成后，可以通过手握插销往上拔出定位针。定位钉简图见图3
4铁心叠片工艺介绍
新工艺流程图见图5。
具体工艺说明：准备好铁心定位叠片翻转平台和定位针，把定位针插入导轨上的托盘并锁紧，定位针露出托盘的高度尺寸为铁心总叠厚加150mm，横向移动平台的边柱导轨L尺寸到477mm，纵向移动托盘，使边柱、中柱导轨上两个定位针中心距W尺寸为500mm；按铁心装配图放置低压侧夹件、拉板及拉板绝缘；把剪切堆放好的各级柱片依次全部插入定位针放置在托盘上，此时柱片已完全处于铁心叠片图中的位置尺寸，放置好的柱片见图6；插入（一片一插）下铁轭片，插好后的柱片和下铁轭片见图7；放置高压侧夹件、拉板及拉板绝缘，紧固好夹件上的所有紧固件，在下铁轭和下夹件处放置好铁心的底座，通过平台的液压缸顶起平台的操作面，铁心90度起立。
5实际叠片工艺效果
采用新工艺在铁心接缝精度、生产效率方面均有大幅度提高，柱片和轭片的接缝间隙可以由原来的1mm～1.5mm提高到0.3mm以内，铁心的端面不平度，垂直度均好于传统叠片工艺，由于铁心的叠片精度高，铁心叠片时完全可以采用不叠上铁轭工艺，在铁心叠好翻转起立，高、低压线圈套入铁心柱后，再插入上铁轭，由于上铁轭少了一道叠片操作工序，上铁轭片受到的外部应力相对较小，上铁轭片的磁致伸缩较小。试验数据表明：SCB11-1000/10干式电力变压器采用新工艺铁心的噪声由原来50分贝下降到46.5分贝，空载损耗下约降2%。按每天工作8小时计算，采用传统叠片工艺2人一天可以叠装一台铁心，而新工艺一人可以叠装4台铁心，生产效率明显提高，叠片工时和人员均可以减少。
6总结
传统铁心叠片方式叠片精度不高，生产效率低，采用本文介绍的用定位针定位柱片再插入下铁轭片的叠片方式，技术上具有较好的创新性。在目前变压器生产企业中，这种铁心叠片方式是一种较为先进和新颖的工艺，可以有效降低铁心的噪声、空载损耗及空载电流；由于生产效率的大幅度提高，在节约人工成本方面效果更加明显。随着与此工艺配套的铁心定位叠片翻转平台功能和精度的不断提高和完善，这种较为先进的叠片工艺必将在变压器行业得到大力推广。
参考文献：
[1]魏春华.变压器铁心制造工艺.机械工业出版社，2011.1.
论文作者:张军海
论文发表刊物:《电力设备》2017年第12期
论文发表时间:2017/8/28
标签：铁心论文; 冲孔论文; 噪声论文; 工艺论文; 变压器论文; 生产效率论文; 尺寸论文; 《电力设备》2017年第12期论文;