現有的非晶合金變壓器的鐵心結構方式主要有兩種,一種是四框五柱式,一種是三框三柱式,這兩種結構的非晶合金鐵心都是采用開口平面卷鐵心結構,線圈的橫截面呈矩形,主要是因為非晶合金鐵心柱橫截面是矩形。由于鐵心柱和線圈橫截面都是矩形,造成了其抗突發短路的能力下降,必須采取結構加強及壓裝工藝等彌補措施,且由于采用平面卷鐵心結構,接縫多造成噪音的增加。雖然這些問題通過增加原材料的投入及器身結構的加強等措施能夠得到解決,但是綜合成本的上升對非晶合金變壓器的大量推廣應用造成了不利的影響。立體卷鐵心變壓器在相同條件下具有較低的噪聲和較強的抗突發短路能力,并可有效減小變壓器體積及重量,降低生產和運行成本。因此,研究綜合了上述兩種變壓器優勢的非晶合金立體卷鐵心變壓器具有廣泛的應用前景和明顯的社會經濟效益。

圖1 非晶合金立體卷鐵心的磁路示意圖(左)及磁通向量(右)對非晶合金立體卷鐵心的磁路進行理論分析。左圖中的A相磁通fA是由兩個單框中f1和f2合成,右圖是每個框磁通和心柱磁通的向量圖。f1向上平移,并將f1的尾端移至f2的箭頭,通過運用三角函數的關系式可以計算出,立體卷鐵心的鐵軛磁密比鐵心柱磁密高出15.5%。

圖2 監測鐵心和爐溫的位置示意(左)及熱電偶插入位置示意(右)本項目是采用多熱電偶測溫技術和熱風循環差異導流技術相結合的熱處理工藝。右圖是熱電偶插入的位置示意圖。根據鐵心的規格,在三個及以上不同帶材的中心插入熱電偶。左圖是以前監測鐵心和爐溫的位置示意圖。前者是為了能夠有效達到控制鐵心內部的溫度而提出的一種新的測溫技術,即多熱電偶測溫技術。結合在退火爐內增導流板、調節風速等技術,可有效減小在同一鐵心不同部位的溫差。左圖是改進前的情況,不同部位的維溫差要達到50℃,改進后溫差可以減小到20℃左右。經過采用熱電偶測溫技術和熱風循環差異導流技術后,非晶合金立體卷鐵心的性能參數可以達到在1.35T磁密時,單位勵磁功率為0.35VA/kg,單位損耗為0.18W/kg。





非晶合金立體卷鐵心變壓器的眾多優勢明顯,在競爭上遠遠強于傳統非晶變壓器,我們可以大膽地說,非晶合金立體卷鐵心變壓器將是變壓器市場上的新亮點。
非晶合金立體卷鐵心變壓器是名副其實的“環保衛士”。在現今倡議“綠色,環保,低碳”生活的社會環境下,推廣非晶合金立體卷鐵心變壓器是正當其時。

非晶合金立體卷鐵心變壓器的優點我們已經了解,然而在技術上我們仍有一些問題需要解決。針對非晶材料堅硬、薄、脆的特點,研發出高精度曲線開料機和立體卷鐵心卷繞機,更準確地對開料和卷繞進行控制,才能夠解決非晶合金材料開料和卷繞的加工工藝技術難點,同時實現開料、卷繞一體化,提高生產效率。當前我國研發生產立體卷非晶變壓器生產企業有海鴻電氣、上海置信等。一代材料一套制造方式??朔蔷ё儔浩魃a制造過程中缺點,特別是運行中不足,是推動非晶變壓器運行的關鍵。表1 30kVA~630kVA非晶合金立體卷鐵心變壓器鑒于目前國內外尚未有相關產品面市,因此產品性能數據無法對比,但同目前很為通用平面卷鐵心變壓器相比,非晶合金立體卷鐵心變壓器的空載損耗、空載電流、噪音水平、過載能力、抗短路能力等均有明顯改善,具體對比如下:
