近日，第二届铁心产业链年会暨铁心应用技术研讨会在江苏丹阳盛大召开。本次大会以“铁心助力新领域、新场景，实现高质量发展”为主题，吸引了两百多名会员企业与产业链相关单位代表参会，共同探讨铁心产业的发展新路径。普天铁心（PTTX）绿色电工理论与应用研究院院长、教授级高工张俊杰在会上发表了《输变电产品铁心结构和电磁行为》的主题演讲，带来了关于铁心技术的深度分析，诸多见解均为行业创新性研究成果。

 

 

 

张俊杰院长从熟知的铁心结构出发，深入剖析其电磁行为的第一性原理。他指出，铁心材料的非线性是铁心的的第一性，这一特性使得变压器铁心尽管采取了几何结构对称，但电气上并非时刻对称，无法简单地按理想对称模式进行考虑。以三相五柱结构为例，铁轭中的磁通在交变过程中按磁阻非线性自由分配，导致主轭和旁轭出现谐波问题，波形呈平顶波，且其截面积不能仅按磁密峰值来简单设定为53%和47%。分框铁心会使磁场变化更为严重，瞬态仿真过程也变得复杂。三相立体卷铁心作为分框铁心中的个例，仿真和试验也表明，磁环中磁通非正弦，同一柱、两个框中的磁通甚至方向相反，谐波含量达10%~18%，进而引起谐波损耗，再加上退不掉的缠绕应力等影响，工艺系数较大，并不节能。对于品字形电抗器铁轭过热问题，也是这铁心的第一性原理造成。追根溯源，这一切问题的根源都在于材料的非线性。

 

针对影响工艺系数的主要因素，张俊杰院长进行了详细总结。接缝方面，步进量、步进数、步进形式、内侧缺角程度、出角方式等均为影响因素，单片级的电磁分析表明，更小的步进量可减少接缝处磁通穿片产生的涡流区域，从而降低损耗，如4mm步进较7mm、10mm步进损耗更低。纵剪应力方面，片宽越窄，纵剪应力影响区域占比越高，磁通通过量下降明显，例如60mm片宽硅钢纵剪两刀后，剩余中间磁通仅通过76%；同理，对于爱泼斯坦方圈试验用30mm窄片宽，需通过退火才能恢复磁性能。冲孔方面，小于60mm片宽的硅钢片通磁能力弱、损耗大，铁心磁密分布会发生改变，因此建议铁心设计时避免采用。材料方面，由于三相五柱铁心、分框铁心含大量三次谐波，需选用抗谐波材料以减小谐波影响。大轭优化方面，增加大轭可降低损耗，一般降幅约2~3个百分点，优化后有望降低硅钢牌号，如70铁损牌号可满足65硅钢能效要求，从而在降低线圈成本的同时实现性能优化。

 

 

在噪音问题上，张俊杰院长分析了铁心振动噪音的三个主要激励因素。首先是磁致伸缩力，这是产生噪音的主要因素，但其应力的影响更为关键。硅钢受压力后，磁致伸缩急剧变化，可变化一个数量级，这也是低磁致伸缩硅钢片不一定降噪的原因所在。第二是接缝位置的洛伦兹力，是由接缝处磁通的穿越引起的涡流反作用力所致，其影响并不一定比磁致伸缩力的影响小。第三是硅钢片间麦克斯维尔力，相当于电磁铁之间的相互吸引，与工艺密切相关。这三个原因是变压器铁心噪音振动的主要根源。针对这些因素，普天铁心构建了理论、仿真、过程控制、试验为一体的降噪体系，采用低应力制造工艺，如全工序无行车吊运等，从源头减少应力积累，并通过近千次试验，建立了噪声数据库与预测模型，公司自主研发的低噪声铁心产品广受用户认可。

 

普天铁心以材料科学为根基，以智能制造为引擎，在铁心领域实现了从技术突破到产业落地的全链条创新。公司的低损耗、低噪声、高可靠铁心产品，不仅赋能客户，更引领行业迈向绿色化、智能化的未来。普天铁心将持续以技术创新为驱动，携手产业链上下游企业，共同攻克技术难关，推动铁心产业在新领域、新场景中实现高质量发展，为行业进步贡献更多智慧与力量。