大电流螺旋式绕组轴向分量电流作用下扭矩铁心结构中电流.pdfVIP

大电流螺旋式绕组轴向分量电流作用下 的扭矩及铁心结构中的电流 徐基泰 (西安西电变压器有限公司，陕西西安710077) 摘要：探讨了螺旋式绕组在其轴向分量电流作用下产生的扭矩静扭转变形，以及在铁心结构中产生的感应电流。 关键词：螺旋式绕组；大电流；扭矩 1前言 变压器受到短路电动力的作用而发生的故障是 常见故障之一。随着变压器容量的增大、绕组尺寸的 增大、安匝数的增加以及漏磁场磁通密度的增高，短 路下的电动力愈益成为突如的矛盾。变压器绕组短 路损坏的常见类型有：①外绕组导线在辐向力作用 下拉伸或轴向力作用下弯曲变形；②内绕组在辐向 力或轴向力作用下弯曲，或在辐向力作用下屈曲失 稳；③内外绕组在轴向力作用下线饼坍塌。 对于大电流螺旋式绕组还存在另外一种破坏形 图1圆柱坐标系 式，就是在电动扭转力矩作用下的扭转，其伴随着 上、下出头位置的位移。本文中笔者将着重对后一种 受力情况进行讨论。 2大电流螺旋式绕组在电流的轴向分量作用 下产生的切向力和扭矩 众所周知，处于磁场詹中的电流元i出与磁场交 互作用所形成的洛伦兹力为．厂．-(；埘)出。 心式变压器的绕组为圆柱形，为此选用圆柱坐 标系R、p、Z系统，如图1所示。其中e。、e。、ez为相应 的单位矢量。双绕组变压器的漏磁场图形如图2所 图2双绕组变压器漏磁场 示，因为上、下对称，图2中只画出半个绕组。 但在大电流螺旋式绕组情况下，其作用不容忽视，本 由于绕组电流环向流动，不存在尺方向分量 文中将对此进行讨论。 i和由此引起的口方向分量爵，于是单位长度电流 图3所示为螺旋式内绕组的上端一匝，电流盘 元上作用的电动力为： 旋而上如图所示，其他各匝情况也相同，整个绕组 ．厂-i×劈=(io+iz)×(曰i+Bz)= Z誓半个剖面所对应的磁场图形及磁力线走向见图 (如×砭)+(如xN)+(iz×Bi) 2。电流的轴向分量i乒isina，a为螺旋角，a=每匝导 式中第一项为辐向力瓜’，第二项为轴向力丘，这 线轴向匝间距离／导线周长。 是通常所关心也是一般所熟知的，本文中不予讨论。 为了具体说明问题，以一台单相单主柱的 第三项为切向．枥’，通常因乏很小，所以不必计及。 390MVA双绕组变压器为例，其低压额定电压 ·65· 45=6．75匝处，曰R=0。 f —Z 因为^是切向力，其方向与B。及如垂直，当i 方向为盘旋而上时，iz方向向上，B在端部弯曲向 左，曰。指向R轴的负方向。．^的方向见图3。当电流 环向流动时；届始终是切线方向，对绕组形成了一个 扭矩，扭矩的方向是趋向于将绕组缠得更紧，也就是 卜·： 将绕组直径缩小，这与一般辐向电磁力时对内绕组 的作用是一致的。 为得到扭矩值，可以将．^沿周向进行