变压器导磁系统发展

自1885年匈牙利的冈茨工厂，研制成功世界上第一台具有闭合磁路的单相变压器以来，变压器制造业已有117年的发展历史。第一台变压器是采用一般碳素钢丝作为铁芯的导磁材料，将钢丝绕成卷铁芯结构，绕组绕在卷铁芯上。这种变压器虽可输送电能，但损耗较大，输电效率很低。由于受绝缘材料的影响，最早的配电变压器都是干式结构，其电压低，容量小。

1903年世界上出现了热轧硅钢片，于是铁芯结构改为叠片式，当时的空载损耗虽比钢丝作为导磁材料时下降50%以上，但绝对值还是很大的。我国是在20世纪40年代发展变压器生产事业的。当时是以板料热轧硅钢片作为铁芯的导磁材料，由于热轧硅钢片无方向性，故三相铁芯都是采用直接缝，叠片上有冲孔，铁芯柱与铁轭都用螺捍夹紧，铁芯拄较高时，在铁芯柱上有接缝。如此导磁材料的材质与铁芯结构，都决定了空载损耗与空载噪声都具有较大的值。由于配电力变压器都安装在电线杆的平台上，离居民区较远，故一般多采用油浸式配电变压器，在性能考核内容中也不考核空载噪声。

1964年日本发明了高导磁晶粒取向冷轧硅钢片，1968年起，世界上已可以买到这种硅钢片的卷料，这就推动了导磁系统的结构改进，加工设备的现代化，使配电变压器的空载损耗降低、空载噪声降低。由纵剪生产线将1000mm宽的卷料剪裁成一定宽度的卷料，再由横剪生产线剪切成一定形状的叠片。由于冷轧硅钢片有方向性，故接缝改为45°斜接缝。由于卷料可剪切成任意长度的叠片，故铁芯柱上不再有接缝。由于叠片定位方法的改进，芯柱与轭片内可不设孔，铁芯柱由玻璃粘带扎紧，铁轭由粘带制成的拉带拉紧，这就使空载损耗得到大幅度的下降。

在开发新型配电变压器中，导磁材料的作用十分重要，而这两方面我国都比较落后，多年来没有重大突破, 硅钢片几乎完全靠进口。

我国64、73标准的变压器大都采用热轧硅钢片作为铁芯的导磁材料，由于热轧硅钢片无方向性，故三相铁芯都是采用直接缝。80年代始，我国进口了这种硅钢片的卷料用于电力变压器的生产，由于冷轧硅钢片有方向性，铁芯柱上不再有接缝，叠片定位方法得到改进，芯柱与轭片内可不设孔，在此期间，国内生产的变压器大都是S7系列，空载损耗大幅度的降低。

20世纪90年代，世界上又研制成厚度仅为0.23mm的冷轧晶粒取向硅钢片，硅钢片如再经过激光照射或等离子处理，即可成为最低单位损耗的硅钢片系列产品，50Hz及1.7T(特斯拉)下的单位损耗仅为0.9W/kg。铁芯结构上又出现阶梯45°接缝的最新结构，使空载损耗与空载噪声又一次降低，使配电变压器向低损耗、低噪声方面发展又迈进了一步，空载损耗降低60%。配电变压器也就由S7系列发展成为S9、S10等系列。

1960年美国加利福尼亚工业大学发现了另一种有良好导磁性能的非晶合金，也称金属玻璃。1974年美国联信公司研制出铁基非晶合金，1978年美国GE公司测出6OHz及1.5T(特斯拉)下的单位损耗为0.44W/kg，较0.9W/kg又下降50%。1980年联信公司首次推出15kVA非晶铁芯配电变压器，以后，美国GE公司制成2500kVA非晶铁芯配电变压器。空载损耗比用激光处理高导磁晶粒取向冷轧硅钢片又降低了70%。我国上海置信变压器有限公司引进美国GE技术，在1994年引进和研制成功第一批非晶铁芯配电变压器，有些厂也已具备批量生产非晶铁芯配电变压器的能力。

从以上发展历史的回顾中可知，导磁材料的发展，促进导磁材料加工设备的现代化，铁芯结构的改进，空载损耗与空载噪声的大幅度下降，使变压器可以安装在居民区附近，指标满足环保要求。