CHH Power专注于改进铁芯结构(这是制造商可控的、会增加空载损耗的因素),以有效降低空载损耗。通过优化铁芯接缝、叠片宽度和宽度选择,我们实现了均匀的磁通密度分布——在不改变铁芯有效横截面积的情况下,降低了铁芯拐角处的局部磁通密度。以下是经测试数据验证的三种实用且经济高效的优化策略。
变电站变压器空载损耗-(2)

1. 用三阶缝合代替交错缝合

核心原则

铁芯硅钢片连接处的间隙会增加磁阻。这会提高相邻叠片的局部磁密度,从而导致空载损耗和励磁能力的增加。

优化逻辑

  • 更多的接缝工序可以减少接缝区域的局部损失,但随着工序的增加,边际效益会递减。
  • 更高的焊缝阶段也会增加加工难度、硅钢片切割时间和芯材堆叠的复杂性,从而增加生产成本。
  • 三阶接缝平衡了性能和工艺可行性:交替堆叠三种叠片类型,仅在磁芯柱中添加一种片材类型,略微增加了工艺复杂性,同时显著提高了磁性能。

测试验证(S9系列变压器)

CHH Power 对 S9-800/10 和 S9-1000/10 变压器进行了测试,这两款变压器的设计、结构和材料相同,只是铁芯搭接接头有所不同:
 
  • 交错接缝:2 台(1000kVA)。
  • 三级接缝:3 台(1000kVA)+ S9-800/10 台。
 
成果在相同的核心柱横截面下,三阶接缝可减少无荷载损失。 平均7%–8%。 与交错焊缝相比,硅钢切割和叠芯时间仅略有增加。

2. 减小铁芯叠合宽度以降低局部磁场密度

核心原则

铁芯支腿与横向轭铁(铁芯叠片拐角处)连接区域的搭接宽度会影响空载性能。较大的搭接面积会扩大磁通路径,从而增加空载损耗。

关键数据支持

测试表明,对于 45° 接头,搭接面积每增加 1%,空载损失就会增加 0.3%。

CHH的优化措施

  • 平衡空载损失和机械强度,以选择最佳搭接面积。
  • 修改铁芯的塔形堆叠连接区域:减小铁芯中一些三角形孔的尺寸,以降低这些孔处的局部磁密度。
  • 调整磁芯叠片角度:从 10 毫米减小到 5 毫米。这增加了磁芯角部三角形空腔的横截面积,必然会降低局部磁密度,从而实现显著的节能效果。

3. 合理选择芯材宽度以减轻角重

核心原则

变压器铁芯 空载损耗与单位铁损和铁芯重量均相关。铁芯角重是铁芯总重量的重要组成部分,直接影响变压器的成本和空载损耗。

优化策略

CHH Power优化了核心宽度设计,以减少不必要的边角重量:
 
  • 避免芯材宽度过大,以免增加边角材料的使用量。
  • 使铁芯宽度与磁通量要求相匹配,确保磁通密度均匀,同时最大限度地减少铁芯材料的消耗。
 
双重收益:降低铁芯材料成本,降低空载损耗(因为铁芯重量越轻,磁滞损耗和涡流损耗就越小)。

关键设计与制作说明

  • 所有优化都旨在实现均匀的磁通密度:铁芯的有效横截面保持不变,避免对变压器负载能力产生负面影响。
  • 三级接缝需要精确的层压堆叠控制,以确保接缝对齐——CHH Power 使用自动化堆叠设备来保持工艺稳定性。
  • 减少搭接宽度不能影响机械强度:我们在优化后进行结构应力测试以确认芯材稳定性。