程 现 刘贞洋
山东华驰变压器股份有限公司 山东成武 274200
摘要：随着我国经济在快速发展，社会在不断进步，铁心作为变压器的磁路，其质量的好坏可以说直接影响着整个变压器质量的优劣。文章分析了变压器铁心的制造工艺流程，从纵向剪切、横向剪切、退火、涂绝缘层以及装配等方面详细探讨了变压器铁心的制造工艺；针对传统铁心制造工艺中存在的不足，提出了一些改进措施，以期为提升变压器的质量提供一定的帮助。
关键词：变压器；铁心制造；纵向剪切
引言
铁心作为变压器中交换电磁能量的主要部分，通常由含硅量较高、表面涂有绝缘漆的热轧或冷轧硅钢片叠装而成。随着社会经济的迅速发展，我国对电能的使用量也在逐年攀升。因此在电网改造升级过程中，对大容量变压器的需求量越来越大，对其质量要求也越来越高。铁心作为变压器的重要组成部分，涉及的制造工艺直接影响到整个变压器的质量。其旧工艺包括纵向剪切、横向剪切、退火、涂绝缘漆、装配等过程。但在国内铁心制造的自动化程度普遍不高，尤其在硅钢片的装配过程。装配过程取料是熟练师傅通过人工分别到不同的储料平台搬运不同规格的硅钢片，然后逐一叠放硅钢片；为了保证减少硅钢片之间的缝隙和保证边缘平整，在叠放一定的硅钢片后，需要依靠经验不断在四周轻敲调整硅钢片；且为了保证每级叠装精度，在叠放每一级的硅钢片后，需要用千分卡尺去测量该级叠装厚度，根据测量结果调整硅钢片数量。但是这样的工艺流程，参与的人工较多，这种传统的工艺方式既费时又费力，使铁心制造的精度和效率也得不到保障。铁心制造的新工艺包括设计、纵向剪切、横向剪切、打孔定位、叠片和翻转输送等工艺流程，参与的人力较少，自动化技术还在进一步的发展。该文旨在了解国内外变压器铁心制造的新工艺过程和一些技术的发展现状，找出存在的差距，对变压器制造工艺及自动化的发展具有一定的借鉴意义。
1变压器铁心制造工艺流程
制造铁心片时使用板料硅钢片，用普通剪床剪成条料，机械需求少，一般情况下无需退火。采用卷料代替板料时，铁心片应采用机械化和自动化方式进行剪切。制造平面叠铁心时，首先应按铁心片宽度把整卷硅钢片裁成带料，进行纵向剪切，之后按铁心片长度把带料切断，进行横向剪切。对卷铁心只进行纵向剪切，之后把带料卷成铁心单件。铁心在纵横剪切后会出现毛刺，若毛刺过大，则需要用专门的设备去除，去除过程可以和剪切过程同时进行。受机械应力，卷成单件铁心或纵向剪切的工序中磁性能如果变坏，则必须重复退火。即使有绝缘层附着在硅钢片上，有时还需对硅钢片进行涂漆。利用制造铁心的紧固零件对铁心进行装配，从而完成铁心的制造。对于平面叠铁心来说，铁心制造的主要工艺流程为：纵向剪切—横向剪切—退火—涂绝缘层—装配。横向剪切能有效优化冷轧硅钢片的磁性，因此横向剪切工序应放在退火工序之后，工艺流程变为：纵向剪切—带卷退火—横向剪切—装配。对于卷铁心来说，铁心制造的主要工艺流程则为：纵向剪切—卷制单件铁心—退火—装配。对于渐开线铁心来说，铁心制造的主要工艺流程是上述2种铁心制造工艺流程的综合。
2变压器铁心制造工艺探讨
2.1纵向剪切
铁心纵向剪切处理关键是要控制好横截面的填充系统，其直接决定了纵向剪切的精确度。实际操作中要求带料纵向边线为直线，并将其看作为缠绕带料以及横向剪切作业的开展的基准，维持纵向边线直线型能够有效避免铁心横截面局部突出。纵向剪切作业结束以后，要对边缘存在的毛刺大小进行检查确定，如果毛刺过大超出绝缘层，则需要立即处理，将其全部去除避免造成短路。为保证毛刺处理效果良好，一般可以专业设备作为支持，确保毛刺全部去除。并且，还要检查确定地带卷是否卷紧，如果作业不达标很容易在重力作用下变形。带料拉紧过程中要合理控制力度，避免过大或过小而对最终处理效果产生不良影响。一般偏差可确定为正值，需要严格按照相关规范做好带料边直线度的控制，确认可以达到专业标准。
2.2打孔定位
由于打孔铁心在正常工作时，硅钢片中磁路在流通，遇孔会改变磁路的运行轨迹，在孔的周边聚集，造成额外损耗并且容易产生噪声。为降低铁心空载损耗，定位孔的大小根据铁心的型号，在保证窗高、窗宽、各级厚度等参数不变的情况下打孔。对于全片型的，需要在中柱、左右柱各打一个中心孔，上下轭各打两个孔。如图2所示这样做的原因是上下轭有v型口，若只打一个空，两端无法同时定位。由于打孔设备打孔产生的毛刺较深，造成相同级数，在叠片时，在同一厚度情况下，打孔铁心所需要的片数要少，这样便会影响叠片的效率，这时需要调整定位孔的大小，保证精度。10000kVA以下的产品可以选择?16mm左右的孔，空载损耗增加约1%~2%。目前行业内通用的乔格和启源横剪线都能满足打孔要求。孔间距根据铁心大小定，但必须是100mm的倍数。这样规定易于实际操作。
2.3退火
铁心制造工艺中，退火的主要目的就是防止铁心因为机械加工而使得电磁性能降低，同时退火还能将铁心的表面进行优化处理。为了能够达到上述目的，退火要严格控制好温度以及加热冷却的速度，避免硅钢片出现弯曲或者不规则的变形。退火处理后，要对铁心的表面进行清洁，检查是否有氧化的痕迹。
2.4铁心装配的工艺要求
在铁心装配时，应保证其几何形状和尺寸。明确规定铁心轴线的偏差、叠片波浪度、厚度的不一性、轭和柱叠接区增加的厚度、接缝大小、铁心截面中局部突出等。铁心片之间不能有搭接现象出现。单位压力应为1～3kg/cm2，以获得较大的填充系数。超出这个压力是没有必要的，因为此时填充系数的增加是很小的。
2.5叠片
目前叠片工序基本上都是传统手工操作，产品的质量及使用性能对员工的素质及业务能力要求非常高。为减小铁心的铁损铁耗，需对每个铁心柱交替取料叠片，且每个铁心柱需两人以上同时操作。利用辅助工具对叠片完成铁心柱预叠，还需对铁心柱进行夹紧、包扎后插装铁轭。这样的方式自动化程度低，精度小。目前只有极少数行业龙头引入了自动叠片机，而且要付出的代价非常昂贵。
2.6涂绝缘层
铁心制造过程中待按成纵向剪切、横向剪切以及退火处理后，还需要对钢硅片做绝缘处理。向铁心片涂抹绝缘层，并控制好绝缘层厚度，不得因为贵都追求安全新而盲目增加结缘层厚度，以免后期运行中出现元件间短路问题。要求绝缘层整个涂施过程要保持规范，结束后检查确定绝缘层平整光滑且颜色均匀的情况下才可以进行下一道工序。
结语
铁心是变压器的“心脏”，在整个变压器中起着不可替代的作用。了解变压器铁心制造工艺流程和要求，在日常的生产实践中认真观察，总结出提高变压器铁心制造工艺水平的方法，并在实际工作中不断改进，是我们应该积极实践的重大课题。只有不断完善变压器的铁心制造工艺，才能有效促进变压器制造的进步，提高企业经济效益和社会效益，从而促进国民经济的健康快速发展。
参考文献
［1］赵凯，张凌宇.国际推动变压器节能降耗的经验做法［J］.电力需求侧管理，2006（5）.
［2］顾选能，汪蓓蓓.变压器铁心制造工艺［M］.北京：机械工业出版社，1998.
［3］乔任凭，王显文.变压器处理工艺［M］.北京：机械工业出版社，1998.
［4］上海科学实验研究所.筹建生产R型变压器工厂的可行性报告［J］.电子变压器技术，l994（2）.
［5］赵雪松.对变压器制造工艺的几点改进建议［J］.山西电力，2004（4）.