1 螺旋定子扭力電磁力
變壓器漏電時(shí)，漏電電動(dòng)勢(shì)分為軸向力、徑向力和切向力。 切向力與軸向電壓分量和徑向漏磁場(chǎng)有關(guān)，是兩者共同作用形成的。 徑向漏磁場(chǎng)是由軸向電壓分量、端部漏磁路的彎曲和不平衡的安匝分布形成的。 由于軸向電壓分量對(duì)徑向漏場(chǎng)影響不大，徑向漏場(chǎng)主要是由定子端部漏場(chǎng)彎曲和安匝分布不平衡引起的。
對(duì)于螺旋定子，線餅以小角度向上螺旋。
因此繞組除了圓周方向的電壓外，還存在繞組軸向的電壓分量，即J=JQ+JZ。 這樣，在變壓器定子中，徑向磁通密度和軸向電壓分量相互作用，在定子的圓周方向上形成螺旋形的扭力，從而形成扭力矩。 特別是山峽工程使用的超大容量電力變壓器，其低壓定子額定電壓可達(dá)25kA，其軸向電壓分量對(duì)漏電硬度的影響不容忽視。
在定子的上部和下部，由于徑向磁密方向相反，因此形成的扭矩也相反。 對(duì)于相鄰的絲餅，當(dāng)墊板與絲餅之間的摩擦力大于兩絲餅的扭力之差時(shí)，將形成相對(duì)運(yùn)動(dòng)，絲餅與墊板將沿圓周方向扭轉(zhuǎn)摩擦力是電磁力嗎，整個(gè)定子將沿螺旋方向旋轉(zhuǎn)。 方向形成扭曲扭曲。 定子端部有擴(kuò)大的油道，徑向磁通密度值大，處于嚴(yán)重的安匝不平衡狀態(tài)，因此會(huì)形成較大的徑向漏磁場(chǎng)，影響軸向電壓分量會(huì)形成較大的切向力，對(duì)低壓螺旋定子的扭轉(zhuǎn)變形影響較大。
在漏磁場(chǎng)的估算中，電壓的軸向分量JZZ通常可以忽略不計(jì)，但在扭力的估算中，電壓分量卻不能忽略。
估算單位寬度線餅上的扭力密度為f=Bri(t)sin，則單位寬度線餅上的扭力為F=2r/=2r/(t)sindl，所以單位寬度線餅的力矩為M =Fr=r2r/(t)sindl
2 變壓器材料參數(shù)的影響
21 對(duì)低壓螺旋定子扭轉(zhuǎn)電磁力的影響
徑向漏場(chǎng)在端部最大，因此引起的扭力在端部也最大。 壓板通過(guò)墊片緊壓在定子端部，因此壓板的材質(zhì)對(duì)端部漏磁影響很大。 壓板一般有以下幾種材料：特硬紙板、碳鋼和低釹鐵硼。 本文分析和估算了變壓器板材料對(duì)低壓螺旋定子扭轉(zhuǎn)電磁力的影響。 變壓器壓板材料對(duì)低壓螺旋定子的扭轉(zhuǎn)電磁力影響很大，主要表現(xiàn)在定子端部區(qū)域。 低釹鐵硼材料壓板和碳鋼材料壓板降低了螺旋定子單位寬度的扭轉(zhuǎn)電磁力，這主要是由于壓板渦流的影響。 與特種紙板材質(zhì)壓板相比，相差約84172%。 磁性材料壓板對(duì)定子端部的漏磁有很大的影響，端部的扭轉(zhuǎn)電磁力明顯減小。 與特殊紙板材料制成的壓板相比，相差30%左右。 通過(guò)以上估算和分析可以看出：從減小定子端部扭轉(zhuǎn)電磁力的角度來(lái)看，采用磁性材料壓板較好。
22 低壓螺旋定子端部對(duì)扭轉(zhuǎn)電磁力的影響
變壓器設(shè)計(jì)估算中給出的安匝數(shù)為平均安匝數(shù)，在電磁場(chǎng)的數(shù)值估算中是按平均安匝數(shù)進(jìn)行的。 因此，通過(guò)數(shù)值估算可以更準(zhǔn)確地得到定子安匝不平衡引起的徑向漏磁路。 但端部定子的出線匝數(shù)會(huì)形成附加的徑向漏磁場(chǎng)，扭轉(zhuǎn)電磁力在定子端部最大。 因此，有必要分析端匝退出引起的附加扭轉(zhuǎn)電磁力的影響。 本文對(duì)其進(jìn)行了估算和分析。
估算時(shí)，根據(jù)定子端部高度的不同，在端部加一個(gè)小的安匝隔板。
從估算結(jié)果可以看出，末端定子的出線匝數(shù)會(huì)形成一個(gè)額外的徑向漏磁場(chǎng)來(lái)抵消原有的徑向磁場(chǎng)，因此認(rèn)為末端定子的出線匝數(shù)會(huì)增加末端的切向電磁力。 但從預(yù)估結(jié)果來(lái)看，影響并不大。
從低壓螺旋定子端部對(duì)扭轉(zhuǎn)電磁力的影響分析可知，如果增加低壓螺旋定子的高度，可以減小端部的扭轉(zhuǎn)電磁力。 本文估算分析了低壓螺旋定子高度對(duì)扭轉(zhuǎn)電磁力的影響。 從估算結(jié)果可以看出，高度降低了4%，端部扭力降低了262%； 高度降低8%，端部扭力降低989%。 因此，本文認(rèn)為：從減小低壓螺旋定子扭轉(zhuǎn)變形的角度出發(fā)，可適當(dāng)降低低壓螺旋定子的高度摩擦力是電磁力嗎，形成附加的徑向漏磁場(chǎng)，從而減小扭轉(zhuǎn)。末端的電磁力，從而減小了低壓螺旋定子的扭轉(zhuǎn)變形。
3 推論
螺旋線圈的扭轉(zhuǎn)變換主要是由于軸向電壓分量和徑向漏磁場(chǎng)的共同作用。 從本文的研究分析可以看出，單純扭轉(zhuǎn)變形的影響不足以破壞定子。 但是，由于墊塊的位置稍有錯(cuò)位，就會(huì)給定子的不穩(wěn)定等硬度問(wèn)題帶來(lái)潛在的危險(xiǎn)。 因此，本文對(duì)變壓器低壓螺旋定子的扭轉(zhuǎn)變形進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究。
1）分析估算了變壓器結(jié)構(gòu)材料參數(shù)對(duì)扭轉(zhuǎn)電磁力的影響。 本文從定子端部磁路彎曲的角度出發(fā)，認(rèn)為選用磁性材料壓板可以減少定子端部的徑向漏磁通。
2）從定子尖端引起的附加安匝角度，估算并分析了安匝大小對(duì)端部徑向磁密的影響，以及定子高度變化的影響估算分析了低壓螺旋定子對(duì)端部扭轉(zhuǎn)電磁力的影響，提出適當(dāng)提高低壓定子高度可以降低端部扭轉(zhuǎn)電磁力。
3）從降低端部軸向電壓分量的角度出發(fā)，本文認(rèn)為在此過(guò)程中端部螺旋角增大，并沿定子中部方向逐漸加強(qiáng)。 這在不影響定子中部的情況下減小了端部的扭轉(zhuǎn)電磁力。
4）對(duì)于4螺旋的低壓定子結(jié)構(gòu)，本文認(rèn)為采用頭部在定子中間，上下兩端并聯(lián)的結(jié)構(gòu)，將改變變壓器的低壓螺旋定子由4螺旋結(jié)構(gòu)變?yōu)?螺旋結(jié)構(gòu)，螺旋角將增加一半，減小了整個(gè)定子的軸向電壓分量，從而減小了整個(gè)定子的切向電磁力。
5）給出了變壓器螺旋定子扭轉(zhuǎn)電磁力的分布規(guī)律，并提出了相應(yīng)的抑制措施，為變壓器定子硬度設(shè)計(jì)提供了新的參考。
變壓器技術(shù)｜一個(gè)關(guān)于變壓器的公眾號(hào)