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电机变压器的构成(带动电机的变压器是什么变压器)

来源:原点资讯(m.360kss.com)时间:2023-06-04 11:12:37作者:YD166手机阅读>>

来源:变压器圈

电机变压器的构成,带动电机的变压器是什么变压器(1)

变压器主体的主要材料包括磁路材料、电路材料、绝缘材料、结构材料等,其具体材料用途和类别有:

1. 硅钢片

在变压器中,对硅钢性能的要求主要是:

①铁损低,这是硅钢片质量的最重要指标。各国都根据铁损值划分牌号,铁损愈低,牌号愈高。

②较强磁场下磁感应强度(磁感)高,这使电机和变压器的铁心体积与重量减小,节约硅钢片、铜线和绝缘材料等。

③表面光滑、平整和厚度均匀,可以提高铁心的填充系数。

④冲片性好,易于加工。

⑤表面绝缘膜的附着性和焊接性良好,能防蚀和改善冲片性。

⑥基本无磁时效。

硅钢片的分类及牌号定义

变压器通常采用冷轧取向硅钢片,以确保其空载的能效水平。冷轧取向硅钢片按照性能和加工方式,又可分为普通冷轧取向硅钢片、高导磁硅钢片(或高磁感硅钢片)、激光刻痕硅钢片。通常,将50Hz,800A交变磁场(峰值)下,铁心所达到的最小磁极化强度B800A=1.78T~1.85T的硅钢片称为普通硅钢片,记为“CGO”,而B800A=1.85T以上的硅钢片记为高导磁硅钢片(高磁感硅钢片),记为“Hi-B钢”,Hi-B钢其与常规硅钢片的主要区别在于:Hi-B钢的高斯方位织构度非常高,即在易磁化方向上的硅钢晶粒排列位向整齐度非常高,工业上采用二次再结晶过程制造含硅量为3%的硅钢片,Hi-B钢的晶粒位向与轧制方向的平均偏差为3°,而普通硅钢片为7°,从而使得Hi-B钢有更高的磁导率,通常其B800A可达到1.88T以上,提高了高斯方位织构度以及磁导率可降低铁损。Hi-B钢的另一个特点是钢片表面附有的玻璃膜和绝缘涂层的弹性张力为3~5N/mm2,较普通取向硅钢片的1~2 N/mm2更优,钢带表面的高张力层可减少磁畴宽度,减少异常涡流损耗。故Hi-B钢比常规取向硅钢片具有更低的铁损值。

激光刻痕硅钢片则是在Hi-B钢的基础上,通过激光束照射技术,使其表面产生微小的应变,进一步磁轴细化,实现更低的铁损。激光刻痕硅钢片不能进行退火处理,因为提高温度,则激光处理效果便会消失。

不同牌号的硅钢片其物理特性基本相当,密度基本都是7.65g/cm3。对于同种类硅钢片而言,其性能质量主要区别还是在硅的含量以及生产过程的工艺影响。

2. 非晶合金铁心

非晶合金材料是20世纪70年代问世的一种新型合金材料,它采用国际先进的超急冷技术将液态金属以106℃/S冷却速度直接冷却形成厚度0.02~0.03mm的固体薄带,在它还没来得及结晶时就已经固化。该合金材料与玻璃类似呈不规则原子排列,没有金属表征的晶体结构,它的基础元素为铁(Fe)、镍(Ni)、钴(Co)、硅(Si)、硼(B)、碳(C)等。其材料具有以下优点:

a) 非晶合金材料不存在晶体结构,是一种各向同性的软磁材料;磁化功率小,具有良好的温度稳定性。由于非晶合金为无取向材料,故可以采用直接缝,使制造铁心的工艺比较简单;

b) 不存在阻碍磁畴移动的结构缺陷,磁滞损耗要比硅钢片小;

c) 带材的厚度极薄,只有0.02~0.03㎜,是硅钢片的1/10左右。

d) 电阻率高,约为取向硅钢片的3倍;非晶合金材料的涡流损耗大大降低,因此单位损耗约为取向硅钢片的20%~30%;

e)退火温度低,约为取向硅钢片的1/2;

非晶合金铁心空载性能优越,采用非晶合金铁心制造的变压器其空载损耗较常规变压器下降70~80%,空载电流下降50%以上,节能效果突出,目前电网公司在国家节能减排降低网络线损的目的下,国家电网和南方电网从2012年开始均大力提高了非晶合金变压器的采购比例,目前基本上非晶合金配变采购占比已达50%以上。

非晶合金变压器也存在以下几个缺点:

1)饱和磁密低,非晶合金铁心的饱和磁密

电机变压器的构成,带动电机的变压器是什么变压器(2)

图1 非晶合金变压器

通常在1.56T左右,较常规硅钢片1.9T的饱和磁密相差20%左右,故其变压器设计磁密也同样需要下降20%,非晶合金油变的设计磁密通常在1.35T以下,非晶合金干变的设计磁密通常在1.2T以下。

2)非晶合计铁心带材受应力影响敏感,其铁心带材受到应力后,空载性能容易劣化,故在结构上要特别注意,铁心应采用悬挂方式落在支撑框架和线圈上,整体仅承受自身重力,同时,装配过程中需特别注意,铁心不能受力,要减少敲打等方式。

3)磁致伸缩较常规硅钢片大10%左右,故其噪声较难控制,这也是限制非晶合金变压器广泛推广的主要原因之一,目前,南网和国网招标中均对非晶合金变压器的噪声提出了较高要求,分为敏感区和非敏感区,并有针对性的提出了声级要求,这就要求更进一步降低铁心设计磁密。

4)非晶合金带材较薄,厚度只有0.03mm,故无法向常规硅钢片那样做成叠片形式,只能制作成卷铁心形式,故其铁心结构常规变压器厂家无法自行加工,通常需整体外购,对应于卷铁心带材的矩形截面,非晶合金变压器的线圈通常也做成矩形结构;

5)国产化程度不够,目前主要还是进口日立金属的非晶合金带材为主,正在逐步实现国产化,国内已有安泰科技和青岛云路等具备非晶合金宽带(213mm、170mm和142mm),且其性能较进口带材在稳定性上还存在一定差距。

6)最大带长限制,前期非晶合金带材最大外周带长由于退火炉尺寸的限制,其长度也受到了较大限制,不过目前已基本解决,可制作最大外周带长10m的非晶合金铁心框,可用于制造3150kVA及以下非晶合金干变和10000kVA及以下非晶合金油变。

基于非晶合金变压器的优秀节能效果,再加上国家节能减排以及一系列政策的促进,非晶合金变压器市场占有率越来越大,并且,考虑到非晶合金带材(目前为26.5元/kg)价格是常规硅钢片(30Q120或30Q130)的两倍左右,与铜差距相对较小,再考虑到电网产品的质量和招标要求,故,非晶合金变压器通常采用铜导体。与常规硅钢片相比,非晶合金变压器成本主要差距如下:

1)由于采用卷铁心结构,故变压器铁心型式宜采用三相五柱结构,这样可以减少单框铁心重量,减低装配难度,三相五柱结构和三相三柱结构从成本上各有优劣,目前大部分厂家采用三相五柱结构。采购回来的单框铁心和组装如图2所示:

电机变压器的构成,带动电机的变压器是什么变压器(3)

图2 采购的非晶合金带材单框原材料

电机变压器的构成,带动电机的变压器是什么变压器(4)

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