R型电力变压器的性能与特点探讨rhw

1前言R型型变压器器是日本本20世世纪800年代研研制成功功的一种种高技术术、高性性能、节节能型的的新颖电电子变压压器。它它的结构构独特、外外观新颖颖，具有有体积 小、漏漏磁少、温温升低、噪噪声低的的特点。它它的空载载损耗、负负载损耗耗小等优优良电性性能均胜胜过同容容量的其其它电子子变压器器。R型型变压器器的出现现，当时时被称为为变压器器的一次次革 命命。在200世纪880年代代末到990年代代初，RR型变压压器传入入我国，很很快被我我国电子子行业重重视。但但进口一一台日本本的R型型铁芯硅硅钢带开开料机价价格高达达50万万 美元元。进口口一台电电子变压压器绕线线机也要要3万美美元。上上海地区区有一部部分科技技人员从从90年年代初开开始，决决心开发发国产的的R型变变压器制制造设备备，生产产中国自自己的RR型变压压 器。经经过100年的努努力，从从多次失失败中总总结经验验，继续续开发，终终于开创创出一条条开发RR型变压压器的各各种专用用设备国国产化的的道路，取取得了成成功。在这这个过程程 中，先先后有不不少人付付出了精精力和代代价。最最早投入入研制的的是上海海仪表变变压器厂厂，首制制了一台台由凸轮轮控制的的硅钢带带开料机机，申请请了专利利。接着着是上海海电机厂厂与东华华大学共共 同开开发了一一台由计计算机控控制的硅硅钢带开开料机，同同时生产产出单相相和三相相R型铁铁芯，也也申请了了专利。22年后，上上海大德德电脑公公司许大大东、张张明德等等在前人人的经验验基础上上试 制制成功一一台由单单板机控控制的硅硅钢带开开料机（单单根开料料）和RR型铁芯芯卷绕机机及R型型变压器器绕线机机，并建建成R型型变压器器生产线线，生产产出我国国第一批批R型变变压器。上上海上科科 实验验研究所所在大德德电脑公公司之后后，相继继研制成成功能够够进行双双根硅钢钢带套裁裁的电脑脑控制的的硅钢带带开料机机，提高高了材料料的利用用率，由由65提高到到85，降低低了成本本， 也也扩大了了市场。到到19997年，全全国电子子变压器器行业协协会开始始制订中中国R型型电子变变压器和和R型铁铁芯的行行业标准准，现已已报送中中华人民民共和国国信息产产业部审审批，待待发布。经过10年的努力，R型电子变压器的国产化取得了成功，意味着我国R型电子变压器的生产制造技术和加工工艺日趋成熟，已经掌握了制造R型变压器的相关技术。2R型电力变压器的开发 1997年，上海宏德变压器有限公司突破常规，在用户需要的基础上，自行投资、设计制造了一套大型的生产电力变压器R型铁芯硅钢带开料机。同时，也开发 了相应的R型铁芯卷绕机和R型电力变压器绕线机，组建了一条由国产设备组成的制造R型电力变压器的生产线，开始生产R型电力变压器。从而使R型电子变压器 扩展到R型电力变压器，从设计方法到生产工艺等都取得了一定的突破，为今后开发R型电力变压器奠定了基础。表1S111-MM-6330/110与SS9-6630/10的的技术性性能比较较产品型号号 额定容量量/kVVA 额定电压压 联结组 空载损耗耗/W 负载损耗耗/W 空载电流流/ 阻抗电压压/ 重量/kkg 轨矩/mmm 外形尺寸寸/mmm 高压/kkV 高压分接接范围/ 低压/kkV 器身重 绝缘油量量 总重 S11M6300/100(R型型) 630 6111 5 0.4 YyDoo 840 62000 0.277 4.5 14500 390 22800 660 158009220115000 S96630/10（叠叠片型） 630 6111 5 0.4 YyDoo 12000 62000 0.900 4.5 13455 425 21955 660 195551332518880 19998年年，上海海宏德变变压器有有限公司司制造的的S96300/100和S1116630/10RR型电力力变压器器，经过过“国家家变压器器质量监监督检验验中心”测测试 结结果显示示，SRRB111R型电电力变压压器的空空载损耗耗比同容容量S99型变压压器下降降30以上，空空载激磁磁电流下下降700以上上，它的的噪声也也比S99变压器器低8ddB以上上。 表表1示出出两种变变压器的的技术性性能。近22年来，结结合国家家电力系系统“两两网”改改造的要要求，电电力变压压器行业业提出了了R型电电力变压压器的新新概念。上上海地区区有3 家单位位在过去去开发RR型电子子变压器器的基础础上进行行技术改改造，开开发了RR型电力力变压器器铁芯硅硅钢带开开料机，以以满足国国内制造造R型电电力变压压器的需需要。RR型铁芯芯卷绕机机可以 采用阶阶梯形卷卷铁芯的的卷绕机机，但必必须在卷卷绕机之之前（工工序）附附加一套套“曲线线形硅钢钢带中心心导向装装置”。RR型电力力变压器器的绕线线机也可可采用阶阶梯形卷卷铁芯变变压器的的绕线 机。目前前市场上上供应的的制造RR型电力力变压器器的各种种专用设设备，在在设计、加加工及工工艺等方方面，还还存在某某些不足足之处，有有待于通通过生产产实践的的检验进进行不断断 地改改进，以以提高设设备的精精度和生生产效率率，达到到规模生生产的要要求。可可以预见见，在今今后的半半年至一一年左右右，新一一代的硅硅钢带开开料机以以及相关关设备将将会以新新的恣态态投放市市 场。 图1 单单相R型型铁芯 图22 铁芯芯柱 图3 3相RR型铁芯芯3R型电电力变压压器的结结构特点点为为使有户户对R型型电力变变压器有有更好的的理解，我我们可以以先从通通常的电电力变压压器铁芯芯制造工工艺作一一简单的的介绍。目目前大 多数变变压器的的生产仍仍采用叠叠积式或或用铁芯芯制作电电力变压压器，铁铁芯选用用的材料料是厚度度为0.3mmm(也有有0.335mmm)的冷冷轧取向向型硅钢钢卷料，将将其纵向向剪切成成一定 宽度的的带料后后，再横横向切（亦亦称科剪剪）成一一定长度度的条料料，其中中用作铁铁轭的条条料还须须冲裁缺缺口，然然后拼装装出3相相铁芯。这这种传统统式结构构的铁芯芯，横截截面不易易夹紧，占占 空系系数为990，在在每相磁磁路中气气隙个数数较多，铁铁芯加工工和组装装后不退退火，造造成空载载损耗大大，运行行时噪声声也较大大。为了提提高铁芯芯的性能能，采用用分级卷卷绕 成成不切剖剖的、横横截面为为阶梯形形的铁芯芯，通称称为阶梯梯型卷铁铁芯，并并进行退退火处理理。采用用这种阶阶梯形卷卷铁芯制制成的电电力变压压器，空空载损耗耗、负载载损耗及及噪声等等指标比比叠积 式铁芯芯变压器器有所提提高，但但它的横横截面占占空系数数也只有有90左右，不不但铜的的用量大大，负载载损耗也也增大。如如果提高高其横截截面的占占空系数数，就要要增加阶阶梯的级级数，也也就 增增加了生生产加工工的难度度，这种种铁芯的的级数一一般在557之之间。R型型电力变变压器铁铁芯的制制造方法法和加工工工艺，与与上述两两种铁芯芯有很大大区别，作作为最新新型的 R型铁铁芯，其其选用的的材料是是厚度为为0.33mm（或或更薄一一些）的的冷轧有有取向的的高导磁磁硅钢带带料，RR型铁芯芯是由一一根经过过正确计计算的在在一台由由计算机机控制的的曲线形形硅钢 带开料料机上进进行加工工开料，形形成两头头窄中间间宽的特特殊的曲曲线型硅硅钢带，将将这根特特殊的硅硅钢带通通过专用用的R型型铁芯卷卷绕机卷卷绕而成成。R型型铁芯的的外观光光滑，呈呈椭圆形形 （单单相），如如图1所所示。铁铁芯柱的的横截面面为圆形形，如图图2所示示。R型型铁芯不不必切割割，是一一个整体体，铁芯芯柱的横横截面占占空系数数达到999。铁铁芯磁路路中的气气隙很少少，空 载损耗耗小，负负载损耗耗小，噪噪声低。相相同横截截面的RR型铁芯芯的周长长比阶梯梯形铁芯芯的周长长减少4466,绕绕制变压压器时可可节约铜铜线34。3相相R型铁铁芯，如如图3 所示。4R型电力变压器的生产设备与工艺简况制造R型电力变压器的设备有曲线形硅钢带开料机（关键设备），R型铁芯卷绕机，R型变压器绕线机，退火炉，其它专用夹具等。 图4理论论上的硅硅钢带展展开图图5曲线线型硅钢钢带图6R型型铁芯（单单相）图图7横截截面为圆圆形的RR型铁芯芯图8单根根双边开开料图9双根根硅钢带带套裁单单边开料料图10单单根单边边开料4.1曲曲线型硅硅钢带开开料机曲线线型硅钢钢带开料料机是关关键设备备，由计计算机控控制，依依据R型型电力变变压器的的设计要要求，在在开料机机电脑程程序中设设定加工工参数后后，进行行自动程程序控制制，裁剪剪出符合合设计要要求的RR型铁芯芯硅钢带带料。R型型铁芯硅硅钢带的的开料原原理是把把R型铁铁芯理解解为由一一层接一一层地把把不同宽宽度的硅硅钢带卷卷绕而成成，理论论上的RR型铁芯芯硅钢带带展开图图如图44所示。图5是由计算机模拟出的一根两头窄中间宽的曲线型硅钢带。图6是R型铁芯（单相）外形图。图7是横截面为圆形的R型铁芯。R型铁芯曲线型硅钢带的开料，目前有3种基本的开料剪切方法：（1）单根双边开料，如图8所示；（2）双根硅钢带套裁单边开料，如图9所示；（3）单根单边开料，如图10所示。单根双边开料是理论上的曲线型硅钢开料要求，用这种方法开料，生产成本高，材料利用率仅为65左右。用双根硅钢带套裁单边开料，材料利用率达95左右，可降低生产成本，这是目前实用的开料方法，可达到预计的效果。单根单边开料，是在料带不够双根套裁时，进行单根单边开料，这种开料在一般情况下不采用。4.2R型铁芯卷绕机 R型铁芯卷绕机是在C型铁芯卷绕机的基础上开发的，目前市场上供应的铁芯卷绕机是采用阶梯型卷铁芯的卷绕机。由于R型铁芯是由一根两头窄中间宽（由窄变 宽又从宽变窄）的曲线型硅钢带料，这根曲线型带料的中心线是一根曲线。所以在卷绕时，必须在阶梯型卷铁芯的卷绕机之前附加一套曲线型硅钢带定中心导向装 置，才能保证硅钢带料的中心线始终通过R型铁芯的卷绕中心平面，才能达到R型铁芯柱的圆整度。这是卷绕R型铁芯质量好坏的关键，也是检验卷绕设备优劣的重 要指标之一。如果卷绕成的R型铁芯柱圆整度偏差很大，将会给绕制变压器线包带来困难，甚至使铁芯报废。图11是R型铁芯卷绕示意图。4.3R型电力变压器绕线机 R型电力变压器绕线机是采用目前生产的阶梯型卷铁芯变压器绕线机，同样是以3点定位原理将线包的纸筒安装在R型铁芯的铁芯柱上，如图12所示，当主动轮 带动（由齿轮带动）纸筒以铁芯柱为轴旋转时，铜线就随纸筒旋转绕制在线包上。纸筒每旋转一圈，由电子计数器计数一次，达到设定的绕线圈数时，电子计数器自 动停止计数，绕线结束。对绕线机的要求是机床必须稳定、可靠，3点定位齿轮必须灵活而准确，铁芯固定在机床上必须平直牢靠，电子计数器必须正确计数。 图11RR型铁芯芯卷绕示示意图图12RR型电力力变压器器绕线机机5小结随着着计算机机技术的的不断发发展，出出现了RR型电子子变压器器，我们们经过110年的的努力积积累了经经验，从从对R型型电子变变压器技技术的掌掌握到进进一步开开发 RR型电力力变压器器技术，这这是一个个技术的的过渡，进进入更高高一级的的R型电电力变压压器技术术领域，还还有更多多的技术术问题有有待解决决。目前前，虽然然初步形形成了使使用国产产设备装装备起 来的RR型电力力变压器器的制造造生产线线，生产产出R型型电力变变压器，但但总的来来看，这这些设备备的生产产效率不不高，某某些机械械结构不不合理，关关键部件件的加工工精度及及工艺未未达到技技术 要要求，如如某一单单位提供供的开料料设备，现现场调试试长达660多天天还未达达到用户户要求，少少数部件件甚至还还必须重重新加工工，可见见，这些些设备与与达到规规模生产产还有一一定的差差距。 如如何使制制造R型型电力变变压器的的相关设设备进一一步提高高，达到到设计合合理、技技术先进进、性能能稳定、工工艺合理理、加工工效率较较高，是是满足大大规模工工业生产产、降低低成本、促促使R 型电力力变压器器全面推推广应用用的前提提。为此此，当前前的重点点是应尽尽快完善善R型电电力变压压器的设设备制造造，R型型电力变变压器设设计中的的标准化化，完善善R型电电力变压压器的生生产制造造 工艺艺，在生生产过程程中体现现出技术术上的先先进性和和可靠性性，迅速速形成产产业化，达达到规模模生产的的能力。