1 節(jié)材設(shè)計(jì)原則
　　　　 根據(jù)我國(guó)目前的國(guó)情，中小型變壓器節(jié)材設(shè)計(jì)應(yīng)遵守一些原則，即電氣絕緣強(qiáng)度不能降低、加工工藝不能過于復(fù)雜、加工工藝成本不能增加過大及鐵心材料盡量不使用價(jià)格高、市場(chǎng)供貨量少的高標(biāo)號(hào)硅鋼片，如27Q100、27Q110、27Q120等，而盡量使用30Q130（用與S11產(chǎn)品）、30Q140、30Q147（用與S9產(chǎn)品）等損耗性能相當(dāng)?shù)墓桎撈Ｔ诒疚闹兄徽劘B鐵心變壓器，對(duì)卷鐵心變壓器不涉及。
　　　　 在20世紀(jì)設(shè)計(jì)的變壓器，其銅鐵重量比基本上按1：2的原則，銅價(jià)價(jià)格比也接近于2：1。節(jié)材設(shè)計(jì)時(shí)主要側(cè)重于降低銅材重量，因?yàn)榻档?kg銅的經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)于降低2kg硅鋼片的經(jīng)濟(jì)效益。目前市場(chǎng)鋼材每噸超過7萬元，硅鋼片（武鋼30Q140）約為3.8萬元。鋼鐵價(jià)格比為1.8：1。現(xiàn)在總體考慮要降低總耗材，減少總重量，從滿足節(jié)材的目的，我們經(jīng)過設(shè)計(jì)實(shí)踐認(rèn)為鋼鐵重量比目前應(yīng)控制在1：1.8以上較為合適。

2 長(zhǎng)圓形鐵心、長(zhǎng)圓形繞組
　　　　 從變壓器設(shè)計(jì)思想的角度考慮，總希望鐵心的有效截面積要足夠大，而同時(shí)繞組的圓周長(zhǎng)又足夠短，或者說隨鐵心截面的增加繞組的匝長(zhǎng)應(yīng)增加得較少，這樣就可以達(dá)到節(jié)約鋼鐵的目的。我們受S9半油道的啟發(fā)（半油道就是繞組由正圓形改為橢圓形，而使鐵心M。減小5mm ,節(jié)約部分銅鐵）。將繞組、鐵心都改為長(zhǎng)圓形（見圖1），這樣的鐵心實(shí)為將圓形鐵心分為兩個(gè)半圓，在中間增加了2Ｒ×δ的矩形鐵心。這樣鐵心可將中間矩形的厚度δ作適度的調(diào)整來改變鐵心的截面，而同時(shí)繞組的周長(zhǎng)也會(huì)有少許增加。
　　　　 在鐵心截面為圓形時(shí)，鐵心截面積要增大，外圍圓周長(zhǎng)必然有增量2△Ｒπ 。因所有定長(zhǎng)外圍組成的幾何圖中圓形為最大面積，而又有兩點(diǎn)間距離最短的是直接距離，兩半圓形所圍成的面積為最大面積，而中間2Ｒ×δ的矩形部分對(duì)外圍周長(zhǎng)增量△2Ｒ×δ的直線長(zhǎng)度，2Ｒ的長(zhǎng)度并沒有增加。
　　　　 在設(shè)計(jì)繞組和器身時(shí)，主絕緣、縱絕緣距離、散熱面積均不得減小。以保證變壓器電氣絕緣強(qiáng)度不降低，技術(shù)性能不降低，保證變壓器有與統(tǒng)一設(shè)計(jì)同樣的散熱、抗沖擊能力。
　　　　 例如，ΦＤ=210ｍｍ，Ａt=325.4cｍ2。外圓周長(zhǎng)Ｌ=210π=659.7ｍｍ。采用長(zhǎng)圓鐵心時(shí)ΦＤ=160ｍｍ，矩形部分2Ｒ=160ｍｍ，δ=85.4ｍｍ。矩形部分Ａt=188.8ｃｍ2，總面積Ａt=325.4ｃｍ2，外圍Ｌ=160π+2δ=673.4ｍｍ。
　　　　 對(duì)兩種方案進(jìn)行比較，鐵心有效截面相當(dāng)，繞組用銅量相當(dāng)，但鐵心ΦＤ=210ｍｍ與ΦＤ=160ｍｍ相比兩者相差50ｍｍ，這就是說Ｍ可縮小50ｍｍ，鐵心質(zhì)量相應(yīng)減少48 kg。長(zhǎng)圓形鐵心在應(yīng)用中若確定ΦＤ后，由設(shè)計(jì)需要而對(duì)中間的矩形部分的厚度δ作適當(dāng)調(diào)整，以滿足鐵心截面對(duì)電磁設(shè)計(jì)的要求。在圓形鐵心的調(diào)整時(shí)需調(diào)整ΦＤ的大小，造成繞組銅材的增加幅度要大于長(zhǎng)圓形只增加δ的幅度。由此可見，采用長(zhǎng)圓形的鐵心能夠節(jié)約可觀的硅鋼片、銅線等材料的重量。
3 節(jié)材效果
幾年來，我們已經(jīng)用長(zhǎng)圓形鐵心生產(chǎn)了S11型10KV、S9型10KV變壓器近1000臺(tái)，生產(chǎn)的產(chǎn)品各項(xiàng)性能全部達(dá)到合格品或一等品的標(biāo)準(zhǔn)。例如S11—630/10性能平均值Ｐ0=804~822Ｗ，Ｐk=6185~6290Ｗ，Ｕk=4.39%~4.54%，Ｉ0=0.31%（標(biāo)準(zhǔn)為Ｐ0=810Ｗ，Ｐk=6200Ｗ，Ｕk=4.5%，Ｉ0=0.27%）。生產(chǎn)的產(chǎn)品有52%已經(jīng)上網(wǎng)運(yùn)行兩年以上，用戶反映良好，無不良質(zhì)量問題反饋。S11—315/10在武高所完成型式試驗(yàn)，結(jié)論合格。
長(zhǎng)圓形鐵心、繞組生產(chǎn)過程中，不需要增加新的專用設(shè)備，生產(chǎn)工藝與S9型10KV疊鐵心生產(chǎn)工藝基本相似。除了繞組繞制比圓形繞組增加7%~8%的工時(shí)外，其余工序均不增加工時(shí)。以S11—630/10為例，圓形繞組每臺(tái)需3人7h，而長(zhǎng)圓形繞組每臺(tái)需3人7.5 h，共增加用工1.5 h，按每小時(shí)綜合工時(shí)成本80元計(jì)算，則需增加費(fèi)用120元。
使用材料質(zhì)量見表1、表2。表1中S11型10KV變壓器鐵心材料使用30Q130硅鋼片，而統(tǒng)一設(shè)計(jì)的圓形鐵心使用27Q100硅鋼片，比30Q130每kg要增加成本5~6元。表2中S9型10KV變壓器鐵心使用30Q140或30Q147硅鋼片。
以630KVA變壓器為例：
　　 S11—630/10可降低材料消耗：銅材75kg，硅鋼片137 kg ，變壓器油171kg，油箱鋼材180 kg。
S9—630/10可降低材料消耗：銅材83kg，硅鋼片111 kg ，變壓器134kg，油箱鋼材91kg。
　　 材料價(jià)格按：銅材65元/ kg，硅鋼片30Q14038元/kg，27Q11042元/kg（原設(shè)計(jì)S11用），變壓器油7元/kg，油箱按8.7元/kg。
　　　　　　S11—630/10新舊設(shè)計(jì)材料成本對(duì)比如下：
　　　　　　原S11—630/10，材料成本=65元×473+42元×865+7元×447+8.7元×540=70673.8元。
　　　　　　新S11—630/10，材料成本=65元×398+38元×728+7元×276+8.7元360=58598元。