1. 铁芯
铁芯是变压器的磁路部分。为了提高磁路的磁导率和降低铁芯内的涡流损耗,铁芯通常用厚度为0.35mm、表面涂绝缘漆的含硅景较高的硅钢片制成。铁芯分为铁芯柱和铁扼两部分,铁芯柱上套绕组,铁扼将铁芯柱连接起米,使之形成闭合磁路。
根据结构型式,铁芯又分为芯式和壳式两种。它们的主要区别是磁路形式不同,即铁芯与绕组相对位置不同,绕组被铁芯包围的,称为壳式;铁芯被绕组包围的,称为芯式。铁芯的装配方法一般采用交错式装配,它是把剪成一定尺寸的长方形硅钢片交错叠装而成。在叠装时,相邻层的接缝要错开。为了减少装配工时,通常用2-3张硅钢片作一层。铁芯柱一般做成阶梯形的多边形。阶梯的级数越多,截面越接近于圆形,空间利用率就越高,但制造工艺就越复杂。
2. 绕组
绕组是变压器的电路部分,一般用包有绝缘纸的铝线或铜线绕成。变压器中,接到高压电网的绕组称为高压绕组,接到低压电网的绕组称为低压绕组。高、低压绕组之间的相对位置有同芯式和交迭式两种不同的排列方式。根据绕组绕制方法的不同,变压器绕组可分为圆筒式、饼式、连续式、纠结式和螺旋式等几种主要形式。圆筒式绕组是最简单的一种绕组形式,它是由一根或几根并联的绝缘导线沿铁芯柱高度方向连续绕制而成,一般用作10-63kVA三相变压器的高压绕组或低压绕组。饼式绕组是由一根或几根并联的绝缘扁线沿铁芯柱的径向一匝接着一匝地串联绕制而成,数匝成一饼。连续式绕组是由很多个线饼沿轴向串联绕成,一般用于三相容量为630kVA及以上、电压为3-110kV的变压器。纠结式绕组的外形与连续式绕组类似,但焊接头较多,这种绕组的线匝不是依次排列的,而是前后纠结在一起,一般用于三相容量为6300kVA及以上、电压为110-330kV的变压器。螺旋式绕组是由多根扁线沿径向并联排列,然后沿铁芯柱轴向高度像螺纹一样,一匝跟着一匝地绕制而成,这种绕组一般用于三相容量为800kVA及以上、电压为35kV及以下的大电流变压器。
3. 绕组的制造工艺和应力设计
变压器绕组的引线、抽头、段间过线、换位处、分接线段、内部焊接点及因绕制或压缩不紧而存在间隙处,都是结构上的薄弱环节,容易引起变形。变压器绕组一般使用铜线或铝线绕制而成,而铜和铝都是典型的塑性材料。当应力很小时,应变与应力之间服从虎克定律,呈线性关系,当应力超过一定量时,会出现永久变形。当永久变形超过0.2%时,应力一应变曲线饱和,此时应力稍有增加就会导致永久变形的急剧增大。就力的计算而言,横向电磁力是很容易计算的。对轴向力而言,它是由横向漏磁场产生的。理论上讲,只要高、低压绕组安匝完全平衡,即不考虑端部轴向漏磁通的弯曲,就不存在轴向电磁力。但是在一台实际变压器中,分接头是存在的,必然会产生剩余安匝,因此存在轴向电磁力。为了解决剩余安匝产生的轴向机械力,绕组端部漏磁弯曲产生的轴向力,以及绕组制造中高、低压不平衡产生的内部压力,就必须在绕组两端加压力,压紧绕组。综上所述,这不仅是计算问题,也是实际结构和工艺问题,更重要的是要将两个问题互相配合一致,才能达到所要求的机械强度。实际上,两者很难达到完全一致,这不仅因工厂不同而异,即使是同一厂、同一规格的产品,也往往难以一致(制造偏差、安全系数偏差、其他随机概率等)。