Az orientált elektromos acél (szilícium acél) termékállapota és fejlesztési trendjei

Az orientált elektromos acél általános fejlesztési irányai

A szemcsés-elektromos acél, amelyet általában orientált szilíciumacélnak neveznek, a teljesítménytranszformátorok és a nagy forgógépek maganyaga. Fejlesztését három cél vezérli: kisebb vasveszteség, nagyobb mágneses indukció és vékonyabb mérő. Ezek a fejlesztések közvetlenül csökkentik a transzformátorok terhelés nélküli-veszteségét, amelyet a hálózat üzemeltetőjére terhelnek a berendezés teljes élettartama alatt, így már a watt/kg-onkénti kis csökkenés is nagy mennyiségű energiát takarít meg a transzformátorparkban.

A minőségeket és a tesztelést olyan szabványok határozzák meg, mint például a GB/T 2521 és az IEC 60404, a veszteséget az Epstein-módszerrel mérik 1,7 T és 50 Hz mellett, és ugyanez a keret vonatkozik az alábbiakban ismertetett vékony és magas indukciós fokozatokra is.

Ultra-alacsony vasveszteség-technológiák

Három gyártási technológia csökkenti a magveszteséget.

Mágneses tartomány finomítása: a lézeres beírás vagy hasonló kezelés felosztja a mágneses tartományokat a szalag felületén. Ez csökkenti az anomális örvényáram-veszteséget, és 10-20%-kal csökkenti a szemcsés -orientált acél teljes magveszteségét.

Lerakódásos feszítőbevonat: a mindkét felületre felvitt, nagy feszültségű{0}}szervetlen bevonat csökkenti a lap súlyegységenkénti veszteségét, valamint javítja a halmozási tényezőt és a kezelési viselkedést.

Vékonyabb mérőeszközök: a vastagság csökkentése 0,30 mm-ről és 0,27 mm-ről 0,23 mm-re, 0,20 mm-re és végső soron 0,15 mm-re csökkenti az örvényáram-veszteséget, mivel az örvényveszteség a vastagság négyzetével skálázódik. A 0,20 mm-es minőség egy szabványos lágymágneses anyag 400 Hz-es mágneses áramkörökhöz, például repülőgépekhez és tengeri tápegységekhez, amely a magas indukciót alacsony veszteséggel kombinálja emelt frekvencián.

Ultra-nagy mágneses indukciós fokozatok

A nagy mágneses indukció lehetővé teszi a transzformátor tervezőjének, hogy növelje a munkafolyamat sűrűségét, ami csökkenti a mag keresztmetszetét-, és ezáltal a transzformátor méretét és tömegét ugyanazon teljesítmény mellett. Kettős vagy hármas átkristályosítással vagy magas hőmérsékletű gradiens lágyítási eljárással a modern minőségek 1,95 T és 2,0 T közötti mágneses polarizációt érnek el 800 A/m térerősség mellett. A magas -indukciós fokozatokat minden olyan helyen határozzák meg, ahol a transzformátor súlya és méretei kritikusak, például az UHV átviteli berendezésekben és a nagy generátortranszformátorokban.

Kettős-orientált és 6,5%-os Si fokozat

A finom-szemcsés, kettős-orientált szilíciumacélt szilícium-oxid széntelenítési úton állítják elő, és köbös textúrát fejleszt ki, így hengerlési és keresztirányban is nagy indukciót mutat. B8-a mindkét irányban eléri az 1,85 T-1,90 T-t, a P1,7/50 magveszteség 0,30 mm vastagságnál 1,02 W/kg alatt van, és a magnetostrikció mindkét irányban alacsony. Ez az anyag olyan forgógépeknél és speciális magoknál érdekes, ahol a fluxus iránya folyamatosan változik.

Ha a szilíciumtartalmat 6,5 tömeg%-ra emelik, az anyag eléri a közel nulla magnetosztrikciót, nagyobb elektromos ellenállást és alacsonyabb örvényáram-veszteséget, ami magasabb frekvencián is kiváló teljesítményt biztosít. A nagy-szilíciumos acél ezért ideális jelölt alacsony-zajú, kis-veszteséggel működő, nagy-frekvenciás transzformátorokhoz és reaktorokhoz, és továbbra is aktív kutatási téma marad, mivel a magas szilíciumtartalom miatt a szalag törékennyé és nehezen hengerelhetővé válik.

Alkalmazási mezők

Nagy-hatékonyságú teljesítménytranszformátorok: UHV transzformátorok és elosztótranszformátorok, amelyeknek meg kell felelniük a szigorú terhelésmentességi{1}}korlátoknak.

Új energiafelszerelések: szél- és napenergia-inverterek, valamint nagy{0}}frekvenciás transzformátorok elektromos járművek töltéséhez.

Csúcs{0}}elektromos eszközök: precíziós műszertranszformátorok és nagy-frekvenciás reaktorok, ahol az alacsony magnetostrikció és a stabil teljesítmény számít.

Jövőbeli kutatási irányok

Inhibitor-szemcsementes-orientált acél, amely elkerüli a hagyományos inhibitor kémiát, alacsonyabb födémfűtési hőmérsékletet tesz lehetővé, és kiküszöböli a széntelenítési lépést, és ennek előállítását részben a gyártásban is megvalósították. További munkára van szükség a háromszoros átkristályosítással előállított, nagyon vékony, 0,1 mm alatti csíkokon, a nagy telítési indukcióval rendelkező, orientált tisztavas lemezeken, valamint a nagy-szigetelésű, nem-szennyező szigetelő- és kötőbevonatokon. Ezek a fejlesztések ugyanazokat a célokat célozzák: kisebb veszteség, nagyobb indukció és vékonyabb mérő az energiahatékony mágneses berendezések következő generációjához.

GYIK

Mit jelent a B8 a szemcseorientált acél-specifikációiban?

B8 a 800 A/m mágneses térerősség mellett mért mágneses polarizáció. Azt jelzi, hogy az anyag milyen könnyen mágnesezhető, és mekkora fluxussűrűséget érhet el a mag, például 1,82 T az általános minőségeknél és akár 2,0 T a nagy -indukciós fokozatoknál.

Miért jobb a vékonyabb szilícium acél a nagy{0}}frekvenciás transzformátorokhoz?

Az örvényáram-veszteség a szalag vastagságának négyzetével növekszik, így a vastagság felére csökkentve az örvényes komponens négyszeresére csökken. Ezért a vékonyabb minőségek, például a 0,20 mm és a 0,15 mm elengedhetetlenek 400 Hz-en és a felett.

Hogyan csökkenti a mágneses tartomány finomítása a magveszteséget?

A lézeres vagy mechanikai kezelés a nagy mágneses doméneket kisebbekre osztja, ami lerövidíti a tartományfal mozgásának útját és csökkenti az anomális örvényáram-veszteséget. A szemcseorientált acél teljes magvesztesége 10-20%-kal csökken.

Mi a különleges a 6,5%-os szilikonacélban?

6,5 tömeg% szilícium esetén a magnetostrikció megközelíti a nullát, az ellenállás nagy és az örvényáram-veszteség alacsony, így az anyag csendes és hatékony magas frekvencián. Hátránya a ridegség, ami megnehezíti a gördülést és a kezelést.

Melyik fokozatot válasszuk az elosztó transzformátorhoz?

Az 50 Hz-es elosztó transzformátorok esetében az olyan általános minőségek, mint a 23Q110 vagy a 27Q120, kiegyensúlyozott veszteséget és költséget biztosítanak. Ahol a terhelési veszteség nem -uralja az üzemeltetési költségeket, a tartományon-finomított vagy magas-indukciós fokozatok 0,9 W/kg alatti veszteséggel indokoltak.

Mi az a P1.7/50?

Ez a fajlagos teljes magveszteség watt/kg-ban, 1,7 T csúcspolarizáción és 50 Hz-es frekvencián mérve, az Epstein-keret segítségével, amely a szemcse-orientált elektromos acél szabványos összehasonlítási pontja.