變壓器夾件結構與變形的控制

1、變壓器夾件結構與變形的控制摘要：本文對夾件在變壓器中的作用進行了敘述與表達。主要對夾件焊接變形和影響進行了分析，從多個發(fā)面對焊接應力提出了控制措施。關鍵詞：變壓器、夾件、機械力、變形、分析、焊接變形控制。 變壓器是輸變電設備中的主要設備，輸變電系統(tǒng)中的網(wǎng)路電壓，電流通過變壓器將其電壓、電流提高或降低以滿足變電站輸電出或國民經(jīng)濟生產(chǎn)用電電流、電壓。變壓器是利用電磁感應原理工作的。它的結構式：兩個或兩個以上互相絕緣的繞組套在一個共同的鐵芯上，他們之間通過磁路和耦合相互聯(lián)系。鐵芯在變壓器中構成一個閉合的磁路，又是安裝繞組的骨架，對變壓器電磁性能和機械強度是極為重要的部件。夾件是對鐵芯片實施加緊、固定

2、完成機械強度的主要部件，夾件要承受住變壓器器身的重量，并安全的吊起器身或鐵芯，以及當變壓器發(fā)生短路時承受線圈所產(chǎn)生的軸向力。呈現(xiàn)夾件及其結構的重要。夾件加緊的結構：對于容量較大的變壓器，其鐵軛加緊方法采用在鐵芯角部的“方鐵”結構，對沒有方鐵的結構則靠拉緊螺桿將上，下夾件連接在一起。來保證器身起吊和線圈的軸向力。但是，如今采用冷扎晶粒取向硅鋼片，力圖降低鐵芯損耗的要求來看，已嫌陳舊，正在被新的結構取代，從制造工藝上看，采用方鐵和穿心螺桿，必須在硅鋼片上沖孔，從而消耗大量加工工時，同時，大量沖切對加工對晶粒取向硅鋼片產(chǎn)生應力影響，使損耗增加。另外由于沖孔的存在，使鐵芯內部磁道產(chǎn)生畸變也會增加損耗。

3、新的結構是硅鋼片完全不沖孔，滿足國家節(jié)能降耗標準采用鋼帶或環(huán)氧玻璃絲帶、沿鐵軛外部將兩側夾件拉緊，為保證吊起器身和承受線圈機械力的要求，上下夾件力傳遞，有緊靠鐵芯表面的“拉板”實現(xiàn)。實際上，夾件兩側及上下夾件的拉板結構是一樣的，拉板是通過線圈的，為避免漏磁在拉板中產(chǎn)生過多的損耗、采用低碳材料制造導磁率接近與空氣變壓器夾緊上軛的叫上夾件，夾緊下部的叫下夾件。一般變壓器的線圈引出線高，低壓分別布置在線圈的兩側。因此面向高壓側的叫高壓上夾件下夾件處于低壓側的則叫低壓上夾件下夾件。夾件的夾緊力一般為0.1-0.15Mpa約為1.0-1.5Kgf/cm2此夾緊力實際上是不均勻的。取決于鋼帶的位置和夾件在

4、受力時的變形。因此不能把夾件看做均勻裁荷的連續(xù)梁，可近似的按照“支點力相等的連續(xù)去計算，將加緊間距的最大的一段夾件，簡化為簡支梁計算。夾件不僅承受夾件鐵軛的夾緊力，還要承受吊起變壓器器身鐵芯與線圈的重力和變壓器線圈由于短路而產(chǎn)生的軸向力。這個軸向力是通過下夾件上的線圈支撐結構和上夾件的壓釘傳遞于夾件。今天我們主要討論，探討容量較大的變壓器，有鋼板焊接而成的結構件，平行于鐵軛表面的鋼板成為腹板，垂直于腹板上，下兩條加強板稱為肢板。為增強夾件的強度和滿足變壓器器身上的附件安裝如引線支架，分接開關支架等，除構成基本截面的腹板與肢板外，還需焊有不同形狀，尺寸的加強板或肢板。綜上所述，變壓器夾件其主要功

5、能就是對鐵芯進行加緊，使鐵芯的各部位受力均勻，要實現(xiàn)其功能就必須滿足兩個條件，1夾件必須具備一定的強度剛性。2而且其平整度須達到4%的平整度，要滿足以上兩個條件，在焊接中就要保證各接縫的高度和飽滿，達到設計和工藝要求。均勻加緊就要保證其平整度，這就提出了夾件在焊接過程中的變形問題。焊接變形是固然存在的，而且是復雜的。必須在焊接后對變形進行分析，預防。在焊接過程中加以控制。下面從幾個方面對焊接變形進行分析和控制。1.夾件焊接變形的分析夾件在焊接過程中，其母材收到局部的、不均勻的加熱和冷卻、焊接后在焊縫區(qū)和近焊區(qū)以及熱影響區(qū)的金屬收縮，焊接接頭各部位金屬熱脹冷縮的程度不同有縱向和橫向的收縮，縱向和

6、橫向的收縮、使其焊縫區(qū)存在焊縫的殘余應力，在焊縫區(qū)的冷卻過程中、殘余應力為拉應力，使其原來母材變形如圖一所示：還有夾件的腹板。在組焊前本身固有的應力，在焊接過程中釋放出來。金屬材料的應力變形是互相聯(lián)系的?；ハ嘀萍s的，不能自由的伸長和縮短，焊接應力和變形在一定條件下，還影響焊接結構性能。如：減低結構的承載能力。受壓時的穩(wěn)定性、尺寸和準確性，直接影響到產(chǎn)品的質量和使用安全。因此，了解、分析焊接應力和 變形產(chǎn)生的原因和影響因素，以及控制和防止方法。具有十分重要的意義。夾件的變形受其結構參數(shù)、材料參數(shù)、焊接過程的工藝參數(shù)的綜合影響，在焊縫的周圍和近焊全都產(chǎn)生應力。在較遠的區(qū)域產(chǎn)生壓應力，其應力分布如圖

7、二所示，在這樣的應力作用下，各種結構的夾件腹板式都基本遵循這一原則。2.焊接變形的影響。焊接變形對結構的影響可以表現(xiàn)在三個方面。1、降低裝配質量：夾件上下肢板的變形導致腹板的變形。使得前期加工的孔位量發(fā)生相對位移，嚴重時無法裝配。2、增加制造成本，降低接頭性能：夾件產(chǎn)生焊接變形，常需要矯形后才能組裝。因此，使產(chǎn)生率下降，成本增加，冷矯形會產(chǎn)生局部塑性變形，使材料發(fā)生冷作硬化，降低了接頭材料的塑形。3、降低結構承載能力：由于焊接變形產(chǎn)生的附加應力會使得結構的實際承載能力下降。3.夾件焊接應力和變形控制：焊接電弧對于焊件的加熱是局部而又是較為集中的。在電弧下面的金屬被加熱到最高溫度，而電弧兩側的各

8、點加熱溫度則逐漸降低，故而各個部位在同一時間里具有不同的溫度，從而造成焊件上的溫度分布不均勻。同樣，在冷卻過程中各點的溫度分布也就不均勻。正是由于焊件上溫度分布的不均勻，使焊件產(chǎn)生應力和變形是必然的。雖然不能全部阻止，但是可以減少采用相對措施和方法。使共應力和變形最小。下面對變形的控制加以探討。1要防止和阻止夾件的焊接變形量。首先要選用和保證部件的質量，夾件零件包括腹板、上下肢板、加強板以及其他部件，這些零部件經(jīng)下料加工后，在下料過程中，產(chǎn)生了內應力，在夾件零件、部件組對點固前，對各個零件、部件進行應力消除并矯正最大程度的消除內應力待有效消除內應力后組對點固。2選用合理的焊接參數(shù)。采用過大的焊

9、接電流和焊縫尺寸時，焊縫變形也必隨之加大，但是過小的焊接電流和焊縫時，將降低結構夾件的承載能力。并使接頭的冷卻速度加快，將會產(chǎn)生一系列的焊接缺陷，如未焊透、裂紋、熱影響區(qū)硬度增加。因此，應該在滿足夾件結構的承載能力和保證焊接質量的前提下，隨著材料板厚來選取工藝上可能的最小焊接電流和焊縫尺寸。3盡可能減少焊縫的數(shù)量。適當選擇腹板的厚度，可減少肢板的數(shù)量，從而可以減少焊縫和變形校正量。4選擇合理的焊接順序不同的焊接順序焊后將產(chǎn)生的不同的不同的變形量，不同的方法有不同的結果，所以在焊接時采用下列的焊接工藝方法。 對稱焊縫時采用對稱焊接：因為先焊的焊縫具有較大的變形，所以整個結構焊后仍會有一定的變形量

10、。兩個焊工同時對稱焊接，每條焊縫引起的變形可以相互抵消，焊后變形大為減少。 不對稱焊縫，則先焊焊縫少的一側，因焊縫少引起的焊縫變形相對不大。再用另一側多的焊縫引起的變形加以抵消，就可以減少整個夾件的變形。 采用不同的焊接方向。通?？刹捎弥鸩酵撕阜ǎ阜?，交替焊法等不同的焊接方向。5剛性固定法焊前對夾件零部件在組裝點固后，采用外加剛性約束。強制工件在焊接時不能自由變形、改變我們傳統(tǒng)的在焊接架上夾件處于自由的狀態(tài)，變形自由，對焊接過程的變形沒有控制。將組裝點固好的夾件，移至帶“T”槽的焊接平臺上，對腹板，肢板的響應位置給以對稱約束，用壓板將夾件緊貼焊接平面給以定位進行焊接，待焊接全部結束，焊接冷卻后，松動壓板螺栓，解除約束，經(jīng)多臺現(xiàn)場施工，其變形可減少，效果良好，并走到行業(yè)控制范圍。要在此說明的是，焊后當外加約束去除后，工件上仍會殘余一些形變，不過要比沒加約束的小得多，這種方法將使焊接接頭中產(chǎn)生應力，對于一些焊后易裂材料，密封體應該慎用。綜合以上敘述，對于大型變壓器夾件的焊接變形控制，可以調節(jié)合