摘要：伴随着我国工业化进程的加快，生产用电量和电能消耗也在不断增加，电能也成为人们日常生活必须品之一。变压器在电能输送过程中扮演着重要的角色，发挥着电阻变换、电压变换、稳定电压的作用，变压器的质量直接影响着电能的输送效果。基于此，本文主要探讨变压器的结构设计与制造工艺，以及工艺优化方向，以期为变压器极其关联技术的发展打下良好基础。

关键词：变压器;结构设计;制造工艺

变压其的工作原理是利用电磁感性，对电压和电流进行变换，在变换后将电能输送给用户。常见的变压器类型主要包括电力变压器、试验变压器、仪用变压器和特用变压器，变压器质量的好坏直接影响着供电的稳定性和可靠性，与人们正常的生产生活息息相关，积极关注变压器结构设计，优化结构设计和制造工艺，推动电力事业发展，为居民正常工作和生活提供必要保障。

1变压器结构设计中的要点环节

1.1硅钢片

在变压器中，铁芯是其中最基本的部件，为了更好的降低涡流损耗，提升磁路导磁系数，通常使用硅钢片来完成铁芯的制造，因此硅钢片的质量高低与变压器结构设计存在较强关联性。影响硅片质量的关键性要素主要有以下几点：铁损低、磁感应强度高、表面平整厚度均匀、冲片性好、绝缘膜附着和焊接性好。铁损的高低很大程度上影响着硅片的质量，为了更好的区分铁损，通常使用牌号的方式进行划分。磁感应强度高可以在减少材料用量的情况下取得同等效果，有效降低变压器重量和铁芯的大小。表面平整厚度均匀可以增加铁芯的填充系数，节约变压器内部结构的空间资源，冲片性好可以有效降低硅钢片的加工难度，便于生产管理，表面绝缘膜的附着和焊接性好，能够有效提升硅钢片的抗腐蚀性，降低磁滞损耗，提升输电效率[1]。因此硅钢片通常使用冷轧取向法进行加工，也有采用激光刻痕进行加工的硅钢片。

1.2铁芯设计

变压器中铁芯是其基本部件，由于一次绕阻和二次绕阻都需要在铁芯中设置，因此为了尽可能优化铁芯的整体结构，通常会选用高强度钢板来制作拉板与夹件，优化结构的同时缩减材料使用量，保证变压器整体结构强度。为了兼顾成本和变压器质量，设计人员可以根据实际工作需求和工作条件对铁芯和绕阻横截面进行设计更改降低材料成本的同时兼顾使用性能，提升变压器性价比。

1.3油箱设计

油箱主要指油浸式变压器的外壳，绕阻、铁芯等关键部件都在油箱当中的变压器结构设计，这种设计的目的主要是为了保证绝缘性，降低漏磁漏电情况发生的概率。为了保证油箱外壳具有足够的强度，降低漏油情况出现的概率，应尽可能减少连接面，提升整体密封性，保证油箱整体厚度均匀密实，因此可以选择样式简单可靠的油桶式设计，在平底结构上外加加强筋，保证密封性[2]。

1.4绕阻设计

变压器的绕阻通常由绝缘材料包括的铜丝和铝丝制成，主要是因为铜和铝的导电性较好。在制作过程中线圈需要尽可能以较为紧密的方式缠绕在一起，缩减彼此之间的空隙，借助本体强度提升绕阻的抗短路能力。

在线圈材料的选择上应尽可能选择铜而非选择铝，主要原因有以下几点：一，铜导体的电阻率较低，铝导体在使用中的横截面比铜更大，消耗的材料也更多，选择铜的性价比更高。二，铝导体的熔点较低，为了保证电密度，导线横截面积更大，体积较大，外壳和相应组件的材料体积都需要增加，不符合性价比要求。三，铝导体的抗压强度较低，机械强度差，承受短路能力与铜导体相比较差，从维修成本上来说铜导体优势更强。但铝导体也有密度较小，设备重量较轻，以及出现层间短路的概率更低等优势，因此在实际设计中应根据现场情况和用电需求进行针对性选择[3]。

2变压器制造工艺分析

2.1绕阻的制造工艺

绕阻的质量高低直接关系着变压器的抗短路能力，因此在绕阻制造的过程中需要尽可能将线圈表面处理光滑，降低层间短路故障出现的概率。此外在制造过程中应尽可能将线圈拉紧，提升绕阻强度。此外固若局部放电情况较为严重，可以利用成条和垫块进行去毛处理，使整体结构更加平滑，减少局部放电情况的出现概率。由于绕阻容易受到雷电的影响，因此在线圈头部可以施加屏蔽措施，适当增加屏蔽的段数和匝数，保证线圈在受到雷电冲击时能够具备更强的抗击能力，避免影响正常供电[4]。

2.2铁芯的制造工艺

铁芯是变压器的关键部件，在运行中需要注意尽可能降低噪音和运行损耗，为此可以在制造过程中使用横剪线，将其裁剪为多级部搭接的形式，降低磁通密度，避免在空载过程中使硅钢片受到碰撞。铁芯在运行过程中容易出现噪音，主要原因就是内部零件之间相互运转碰撞，为此可以将H-H胶水涂抹在芯片表面，减小零件之间的空隙，有效降低机械噪音。在变压器运输过程中容易导致铁芯错位，影响变压器正常工作运行，为此可以在铁芯的轴边设置反压钉，做好固定措施，保证铁芯稳定[5]。

2.3器身制造工艺和引线装配工艺

由于变压器在工作时会产生热量，而热量一旦过高会融化内部的绝缘材料，导致短路故障发生，为此需要对变压器内部的温度进行控制，将其控制在一个合理的范围内。基于此类要求和变压器内部环境的考虑，可以使用磁屏蔽或是电屏蔽的方式对变压器的温度升降进行有效控制，降低额外损耗。例如在油箱位置放置磁屏蔽装置，创建低磁阻通道，避免漏磁情况出现，有效控制热量。在引线装配时应与静电板保持合适距离，做好焊接工作，降低局部放电问题出现概率。

3变压器制造工艺的优化策略

3.1改良现有铁芯制造工艺

铁芯是变压器的重要组成部分，为了更好的保证其内部温度控制在合理范围内，需要对现有的制造工艺进行改良，以满足生产需求。

传统铁芯制造工艺通常是先纵向剪切，再横向剪切，完成退火工序后加涂绝缘层，避免漏电情况，最后完成零件装配。这种制造方式未能发挥横向剪切工艺对硅钢片的磁性优化效果，因此可以从加工程序上进行优化，先进行纵向剪切，再进行带卷退火，最后横向剪切，完成装配，优化了冷轧硅钢片的磁性，可以在后续的加工中适当减少绝缘材料的用量，提高性价比[6]。

此外伴随着材料制造工艺的进步，许多新型的合金材料被制造出来，其中一种运用超急冷技术加工制造的非晶合金材料具有极小的磁化功率，加工制作的工艺较为简单，可以在很大程度上降低磁滞损耗，电阻率是取向硅钢片的三倍。使用这种材料制作的铁芯可以有效降低变压器空载期间的电流消耗量，节能效果非常明显。因此在应用制造的过程中可以积极开发并使用新型材料制造铁芯，提升变压器性能。此外可以将微机技术应用到铁芯质量检测当中，对内部结构和材料参数进行核准校对，检测成品质量，保证铁芯质量。在以往的铁芯制造过程中只对性质是否合格进行检测，而不对影响铁芯质量的关键因素和指标进行确定具体数值区间，通过这种方式有效提升铁芯质量，避免材料的浪费，杜绝双方对生产结果评价不一的推诿扯皮现象。

3.2优化铁芯设计

电磁线和硅钢片是变压器生产所必须的材料，近年来这些材料的价格在市场上屡创新高，增加变压器制造成本，降低了利润空间，影响着企业的正常生产。为此如何在保证变压器性能的情况下尽可能降低变压器生产成本成为国家电网和各大电力企业最为关心的问题。

传统变压器的铁芯和绕阻的横截面均采用圆形结构，希望能够尽可能减少材料的用量，尽可能降低生产成本，优化材料耗材比例。这种设计方案本身存在一定弊端因素，例如变压器铁芯的级数较多，有些规格的变压器需要采用五十多种片型进行制造，使工艺更加复杂。此外这种方法还会影响变压器油箱内部的空间填充率，增加绝缘油的消耗量，反而增加了企业的运营维护成本。

为了解决以上问题，可以通过调整铁芯设计结构的方式降低材料成本。废除原本的多级外接圆形铁芯设计方案，转而使用带圆角的矩形铁芯。这种技术的优势在于减少了铁芯片型的用量，对于片型的规格进行了严格设定，实现了片型共享。为了使设计更加合理，可以在变更设计之前先建立分析模型对二者的在生产运营中消耗的短期成本和长期成本进行对比分析，确保方案的合理性，在小规模投产后在实际使用中验证其可行性，随后扩大生产规模，保证技术的有效性[7]。

3.3降低局部放电的工艺措施

在铁芯运行过程中，零件之前彼此摩擦容易产生粉末，对设备造成污染。为了避免这一情况可以先对内部结构进行检查，保证表面整体光洁度，无毛刺和变形。引线在安设过程中需要符合绝缘距离，不允许出现引线超出导线夹的情况。在焊接过程中，应保证好各个焊接点结实可靠，无虚焊断裂等情况存在，在冷压焊区域先用皱纹纸包裹一层，再用金属皱纹纸包裹一层，在包装时先将金属皱纸两端修成圆弧形，保证金属纸与导线接触良好。

3.整圆T4压板

为了提高变压器的抗短路能力与运输冲击力，可以将原本的器身压板设置改为双层层压T4纸板，并额外增加一层环氧布板，有效降低外力对变压器的冲击，保证受力强度不会超过必要限度。为了保持变压器的器身压力在一定范围内，可以适当加设一定数量的压钉，增强抗冲击力。此外为了让绕阻导线绝缘在轴向压紧，避免在受力振动匝绝缘受到破损，可以磨去所有撑条垫块的尖锐棱角，保证受力稳定。

结束语

综上所述，由于变压器对电网能够稳定运行起着至关重要的作用，因此需要在结构设计和制造工艺上不断进行优化，降低变压器故障率，尽可能降低部件成产成本，提高经济效益的同时保证变压器的质量，让变压器适应社会时代的发展，为人们的生产生活提供必要支持。

参考文献

[1]李祖.一种变压器分层式半匝连续式线圈的制造方法及设计应用[J].通信电源技术，2020，37（06）：90-91.

[2]杨俊海，李乃军，孙其凯.一种大容量抗振型变压器的研发设计[J].变压器，2019，56（06）：1-5.

[3]吴连云.变压器铁心制造工艺探讨研究[J].装备维修技术，2019（02）：47-48.

[4]戚宇祥，方文杰.中美干式配电变压器的能效比较及干变设计制造实例[J].机电信息，2019（15）：101-102.

[5]王景旭，高海涛，富玉，宋欣洋.变压器制造中造成绝缘电阻偏低的因素[J].黑龙江科学，2019，10（10）：104-105.

[6]王强.提高变压器运行效率的措施分析[J].科学技术创新，2019（08）：156-157.

[7]隋璐娜，徐敏.变压器制造过程中对局部放电的影响探析[J].科技资讯，2019，17（01）：33+35.