山东兄弟变压器有限公司

变压器铁芯结构

01.铁芯的作用

变压器是根据电磁感应原理制造的,磁路是电能转换的媒介。铁芯就是变压器的主磁路,主要作用是导磁。它把一次电路的电能转变为磁能，又由磁能转变为二次电路的电能。

同时铁芯又是变压器的的机械骨架，铁芯的夹紧装置不仅使磁导体成为一个机械上完整的结构，而且在其上套有带绝缘的线圈，支持着引线，并几乎安装了变压器内部的所有部件。铁芯的重量在变压器各部件中重量最大，在干式变压器中占总重量的60%左右，在油浸式变压器中，占40%左右。

02.变压器铁芯的形式

铁芯由铁心柱和铁轭两部分构成。铁芯柱上套绕组，铁轭将铁芯柱连接起来形成封闭磁路。

由于变压器铁芯中的磁通为一交变磁通,为了减小涡流损耗,变压器铁芯一般都用电阻率较大的硅钢片制成一定尺寸的铁芯片,组成铁芯的硅钢片先裁成所需的形状和尺寸即冲片，然后按交叠方式把冲片组合起来。图2a为单相变压器的铁芯，每层由4片冲片组成。三相变压器的铁芯，每层由6片组成，每两层的冲片组合应用了不同的排列方式使各层磁路的接缝处相互错开，这种装配方式称为交叠装配,这种装配可以避免涡流在钢片与钢片之间流通。并且因为各层冲片交错镶嵌，在把铁芯压紧时，可以用较少的紧固件而使结构简单。装配时，首先将冲片交叠装成整体铁芯，然后将下铁轭夹紧，抽去上铁轭冲片使铁芯柱露出，将预制好的绕组套在铁芯柱上，最后再把抽出的上铁轭冲片镶入。

按照绕组在铁芯中的布置方式,变压器又分为芯式和壳式两种.区别主要在磁路的分布上,壳式变压器铁芯的轭包围住线圈,芯式变压器铁芯中大部分在线圈之中,只有部分在线圈之外即铁轭,用来构成磁回路。

03.变压器铁芯的散热

变压器在正常运行时，铁芯由于存在铁损会产生热量，且铁芯重量和体积越大产生的热量越多。变压器油温在95度以上容易老化，所以铁芯表面的温度应尽量控制在此温度以下，这就需要铁芯的散热结构将铁芯的热量能快速的散发出去。散热结构主要是为了增加铁芯的散热面。铁芯的散热主要包括铁芯油道散热，以及铁芯的气道散热。
在容量较大油浸式变压器中，在铁芯的叠片之间常设置油槽，以增强散热效果。油槽分为两种，一种与硅钢片平行，一种与钢片垂直，后一种布置方式散热效果较好，但结构较复杂。

在干式变压器的铁芯是空气冷却，为了保证铁芯温度不超过允许值，常在铁芯柱及铁轭中安装气道。

04.变压器铁芯的噪声

变压器在运行中会产生噪声。变压器本体噪声的根源在于铁芯硅钢片的磁致伸缩，或者说变压器铁芯的噪声基本上是由磁致伸缩引起的。所谓磁致伸缩就是指铁芯励磁时，沿磁感线方向硅钢片的尺寸增加；而在垂直于磁感线方向硅钢片的尺寸减小，这种尺寸的变化称为磁致伸缩。另外，铁芯的结构和几何尺寸，铁芯加工制造的工艺等都会对其噪声水平有着一定程度的影响。

可以通过以下几种技术措施来降低铁芯的噪声水平:(1)使用磁致伸缩率ε值小的优质硅钢片。(2)降低铁芯的磁通密度。(3)改进铁芯的结构。(4)选择合理的铁芯尺寸。(5)采用先进的加工工艺。

05.变压器铁芯的接地

变压器在正常运行中，带电的绕组及引线与油箱间构成的电场为不均匀电场，铁芯及其金属部件都处于该电场中。由于静电感应的电位各不相同，使铁芯及其金属部件具有的悬浮电位也不相同，当两点之间的电位差达到能够击穿其间的绝缘时，便产生火花放电。这种放电能够使变压器的油分解，并损坏固体绝缘。为了避免这种情况，对铁芯及其金属部件都必须进行可靠的接地。
铁芯必须一点接地。当铁芯或其他金属构件有两点或两点以上接地时，接地点间就会形成闭合回路，形成环流，该电流有时可以高达数十安，会引起局部过热，导致油分解，还可能使接地片熔断，烧坏铁芯，这些都是不允许的。因此，铁芯必须接地，而且必须一点接地。