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近日，第二屆鐵心產業鏈年會暨鐵心應用技術研討會在江蘇丹陽盛大召開。本次大會以“鐵心助力新領域、新場景，實現高質量發展”為主題，吸引了兩百多名會員企業與產業鏈相關單位代表參會，共同探討鐵心產業的發展新路徑。普天鐵心（PTTX）綠色電工理論與應用研究院院長、教授級高工張俊杰在會上發表了《輸變電產品鐵心結構和電磁行為》的主題演講，帶來了關于鐵心技術的深度分析，諸多見解均為行業創新性研究成果。

張俊杰院長從熟知的鐵心結構出發，深入剖析其電磁行為的第一性原理。他指出，鐵心材料的非線性是鐵心的的第一性，這一特性使得變壓器鐵心盡管采取了幾何結構對稱，但電氣上并非時刻對稱，無法簡單地按理想對稱模式進行考慮。以三相五柱結構為例，鐵軛中的磁通在交變過程中按磁阻非線性自由分配，導致主軛和旁軛出現諧波問題，波形呈平頂波，且其截面積不能僅按磁密峰值來簡單設定為53%和47%。分框鐵心會使磁場變化更為嚴重，瞬態仿真過程也變得復雜。三相立體卷鐵心作為分框鐵心中的個例，仿真和試驗也表明，磁環中磁通非正弦，同一柱、兩個框中的磁通甚至方向相反，諧波含量達10%~18%，進而引起諧波損耗，再加上退不掉的纏繞應力等影響，工藝系數較大，并不節能。對于品字形電抗器鐵軛過熱問題，也是這鐵心的第一性原理造成。追根溯源，這一切問題的根源都在于材料的非線性。

針對影響工藝系數的主要因素，張俊杰院長進行了詳細總結。接縫方面，步進量、步進數、步進形式、內側缺角程度、出角方式等均為影響因素，單片級的電磁分析表明，更小的步進量可減少接縫處磁通穿片產生的渦流區域，從而降低損耗，如4mm步進較7mm、10mm步進損耗更低。縱剪應力方面，片寬越窄，縱剪應力影響區域占比越高，磁通通過量下降明顯，例如60mm片寬硅鋼縱剪兩刀后，剩余中間磁通僅通過76%；同理，對于愛潑斯坦方圈試驗用30mm窄片寬，需通過退火才能恢復磁性能。沖孔方面，小于60mm片寬的硅鋼片通磁能力弱、損耗大，鐵心磁密分布會發生改變，因此建議鐵心設計時避免采用。材料方面，由于三相五柱鐵心、分框鐵心含大量三次諧波，需選用抗諧波材料以減小諧波影響。大軛優化方面，增加大軛可降低損耗，一般降幅約2~3個百分點，優化后有望降低硅鋼牌號，如70鐵損牌號可滿足65硅鋼能效要求，從而在降低線圈成本的同時實現性能優化。

在噪音問題上，張俊杰院長分析了鐵心振動噪音的三個主要激勵因素。首先是磁致伸縮力，這是產生噪音的主要因素，但其應力的影響更為關鍵。硅鋼受壓力后，磁致伸縮急劇變化，可變化一個數量級，這也是低磁致伸縮硅鋼片不一定降噪的原因所在。第二是接縫位置的洛倫茲力，是由接縫處磁通的穿越引起的渦流反作用力所致，其影響并不一定比磁致伸縮力的影響小。第三是硅鋼片間麥克斯維爾力，相當于電磁鐵之間的相互吸引，與工藝密切相關。這三個原因是變壓器鐵心噪音振動的主要根源。針對這些因素，普天鐵心構建了理論、仿真、過程控制、試驗為一體的降噪體系，采用低應力制造工藝，如全工序無行車吊運等，從源頭減少應力積累，并通過近千次試驗，建立了噪聲數據庫與預測模型，公司自主研發的低噪聲鐵心產品廣受用戶認可。

普天鐵心以材料科學為根基，以智能制造為引擎，在鐵心領域實現了從技術突破到產業落地的全鏈條創新。公司的低損耗、低噪聲、高可靠鐵心產品，不僅賦能客戶，更引領行業邁向綠色化、智能化的未來。普天鐵心將持續以技術創新為驅動，攜手產業鏈上下游企業，共同攻克技術難關，推動鐵心產業在新領域、新場景中實現高質量發展，為行業進步貢獻更多智慧與力量。