Penggunaan Keluli Silikon: Daripada Teras Motor kepada Teras Pengubah

Apakah Keluli Silikon dan Mengapa Ia Digunakan Secara meluas?

Keluli silikon, juga dikenali sebagai keluli elektrik atau keluli laminasi, ialah-aloi silikon besi yang mengandungi kira-kira 0.5% hingga 3.5% silikon mengikut berat. Menambah silikon meningkatkan kerintangan elektrik, yang secara mendadak mengurangkan kehilangan-arus pusar dalam medan magnet berselang-seli, manakala proses metalurgi yang dikawal dengan teliti membangunkan tekstur magnet yang memberikan bahan kehilangan teras yang rendah dan kebolehtelapan yang tinggi. Disebabkan sifat ini, keluli silikon ialah bahan magnet lembut yang dominan dalam peralatan kuasa dan elektromekanikal yang beroperasi pada 50 Hz atau 60 Hz, daripada motor kuasa kuda pecahan kecil-ke teras penjana dan pengubah yang besar. Bahan ini dibekalkan dalam kepingan nipis, biasanya 0.23 mm hingga 0.50 mm tebal, yang ditebuk atau dipotong menjadi laminasi dan disusun untuk membina teras.

Senario Aplikasi Utama Keluli Silikon

Aplikasi keluli silikon boleh dikumpulkan ke dalam lima bidang utama, masing-masing dengan keperluan gred dan keutamaan prestasi yang berbeza.

1. Peralatan Elektromekanikal-Skala Besar

Peralatan penjanaan kuasa seperti turbin angin, penjana haba dan unit kuasa hidro menggunakan keluli silikon tidak berorientasikan-untuk mengeluarkan teras pemegun dan pemutar penjana. Bahan ini membolehkan penukaran elektromagnet yang cekap dan secara langsung meningkatkan kecekapan penjanaan kuasa. Penjana kapasiti-tinggi biasanya menentukan keluli tidak berorientasikan-gred sederhana hingga tinggi dengan ketebalan yang ketat dan toleransi kerataan kerana kehilangan teras terkumpul merentas jisim aktif yang sangat besar.

2. Peralatan Rumah

Motor dalam peralatan rumah seperti mesin basuh, kipas dan pam menggunakan keluli silikon yang tidak-berorientasikan. Walaupun penggunaan seunit adalah kecil, pengeluaran tahunan besar perkakas rumah menjadikan segmen ini sebagai salah satu pengguna terbesar keluli elektrik secara keseluruhan. Motor pemampat-hawa dingin ialah contoh yang ketara: apabila peraturan kecekapan tenaga semakin ketat, permintaan untuk keluli silikon tidak berorientasikan-gred tinggi dengan kehilangan teras khusus yang lebih rendah telah meningkat dengan ketara.

3. Kenderaan Tenaga Baharu

Motor pemacu daya tarikan kenderaan tenaga baharu menuntut keluli silikon dengan gabungan aruhan magnet tinggi, kehilangan teras rendah pada frekuensi tinggi dan kekuatan mekanikal yang baik. Untuk meningkatkan prestasi motor dan ketumpatan kuasa, teras pemegun dan pemutar pada asasnya menggunakan keluli silikon tidak berorientasikan-gred tinggi, memastikan operasi yang cekap sepanjang julat kelajuan keseluruhan. Banyak motor EV juga menggunakan laminasi yang lebih nipis (0.25 mm atau 0.20 mm) untuk mengurangkan-kehilangan arus pusaran-kekerapan tinggi semasa putaran-kelajuan tinggi.

4. Peralatan Elektromekanikal Bersaiz Kecil dan Sederhana{1}}Perindustrian

Motor untuk peralatan seperti kilang gelek, kren, pemampat dan alatan mesin memerlukan teras keluli silikon untuk memberikan tork yang tinggi dan kuasa yang boleh dipercayai di bawah beban berat. Aplikasi ini beroperasi dalam keadaan yang keras, jadi keluli mesti menggabungkan sifat magnet yang stabil dengan kualiti tebukan yang baik dan konsistensi mekanikal.

5. Transformer, Penukar dan Peranti Statik Serupa

Keluli silikon berorientasikan bijirin-(CRGO) digunakan terutamanya dalam teras pengubah, pengubah arus dan reaktor. Dengan kemajuan pembinaan grid kuasa, projek penghantaran ultra-tinggi dan piawaian kecekapan tenaga pengubah yang lebih ketat, permintaan untuk keluli silikon berorientasikan-magnetik-tinggi-tinggi terus berkembang. Untuk pengubah pengagihan dan kuasa, pemilihan gred secara langsung menentukan tiada-pematuhan kehilangan beban di bawah piawaian seperti GB 20052-2024 dan IEC 60076-20.

Ciri Utama Yang Mendorong Pilihan Aplikasi

Sifat magnet yang sangat baik: kebolehtelapan yang tinggi mengurangkan keengganan litar magnetik dan kehilangan besi yang rendah (kehilangan histerisis ditambah-kerugian semasa) merendahkan penggunaan tenaga peralatan dan kenaikan suhu.

Kebolehsuaian proses yang kuat: keluli silikon boleh digulung menjadi kepingan nipis di bawah 1 mm; produk sejuk-gelek menawarkan ketebalan seragam, permukaan rata dan prestasi tebukan yang baik, sesuai untuk pengeluaran besar-besaran laminasi motor dan pengubah.

Kestabilan tinggi: keluli silikon menunjukkan hampir tiada penuaan magnetik, jadi sifat magnetik tidak mereput dengan ketara selepas-penggunaan jangka panjang, yang sesuai dengan peralatan yang direka untuk operasi berterusan selama beberapa dekad.

Berorientasikan-Bijian lwn Tidak{1}}Berorientasikan: Cara Memilih

Keluli silikon berorientasikan butiran-diproses supaya butiran hablur diselaraskan dalam arah bergolek, memberikan kehilangan teras yang sangat rendah dan kebolehtelapan yang tinggi apabila laluan fluks mengikut arah bergolek. Oleh itu, ia digunakan untuk teras pengubah, di mana arah fluks dikawal oleh geometri teras. Keluli silikon tidak berorientasikan-mempunyai struktur magnet isotropik dan digunakan di mana arah fluks berputar, seperti pemegun motor dan pemutar. Sebagai peraturan biasa: jika litar magnet adalah statik dan berarah, pilih gred berorientasikan butiran-; jika ia berputar, pilih gred bukan-berorientasikan.

Gred Keluli Silikon Biasa dan Sifat Lazim

Jadual di bawah menyenaraikan gred berorientasikan butiran-wakil dan nilai terjamin tipikalnya, merujuk kepada kaedah penilaian GB/T 2521.1-2016 dan GB/T 2521.2-2016. Kehilangan teras diukur pada 1.7 T dan 50 Hz melainkan dinyatakan sebaliknya; aruhan diukur pada 800 A/m (B800). Nilai pensijilan sebenar mengikut sijil ujian kilang setiap gegelung.

Gred Berorientasikan Bijian Konvensional- (0.23-0.30 mm)

Gred	Ketebalan Biasa (mm)	Kehilangan Teras Maks pada 1.7 T / 50 Hz (W/kg)	Induksi Min pada B800 (T)	Faktor Susunan Biasa (%)
23Q110	0.23	1.10	1.82	97.2
23Q120	0.23	1.20	1.82	97.2
27Q120	0.27	1.20	1.82	97.5
30G120	0.30	1.20	1.82	98.0

Gred-Induksi dan Domain-Tinggi

Gred	taip	Kehilangan Teras Maks pada 1.7 T / 50 Hz (W/kg)	Induksi Min pada B800 (T)
23QG095	Induksi tinggi	0.95	1.88
23QG100	Induksi tinggi	1.00	1.89
27QG100	Induksi tinggi	1.00	1.89
23RK085	Domain diperhalusi (ditulis dengan laser)	0.85	1.88
23RK080	Domain diperhalusi (ditulis dengan laser)	0.80	1.88
20QG085	Aruhan tinggi, 0.20 mm	0.85	1.86
23RK075	Domain diperhalusi (ditulis dengan laser)	0.75	1.88

Gred dengan nombor kehilangan teras yang lebih rendah biasanya kos lebih tinggi tetapi memberikan-kehilangan beban yang lebih rendah dalam pengubah siap, itulah sebabnya pengubah pengedaran premium menentukan domain-ditapis atau tinggi-gred aruhan untuk kecekapan tenaga Gred 1.

Nota Permohonan dan Salah Tanggapan Biasa

Jangan menilai gred hanya dengan ketebalan: gred konvensional 0.23 mm boleh mengalami kehilangan yang lebih tinggi daripada gred aruhan 0.27 mm tinggi-. Sentiasa bandingkan nilai W/kg yang dijamin pada aruhan dan kekerapan yang sama.

Mengendalikan dan memotong keluli berorientasikan sepanjang arah bergolek untuk teras pengubah; memotong terhadap arah bergolek merendahkan prestasi magnet dan meningkatkan bunyi.

Faktor tindanan adalah penting: faktor tindanan yang lebih rendah bermakna bahagian-berkesan yang lebih kecil dan ketumpatan fluks yang lebih tinggi untuk volum teras yang sama, yang meningkatkan kehilangan teras dan arus magnet.

Penyepuhlindapan selepas pemotongan disyorkan untuk laminasi pengubah tebuk untuk melegakan tekanan mekanikal yang diperkenalkan oleh ricih dan tebukan.

Soalan Lazim

Apakah perbezaan antara keluli silikon dan keluli biasa?

Keluli silikon mengandungi 0.5-3.5% silikon, yang meningkatkan kerintangan elektrik dan mengurangkan kehilangan-eddy semasa dalam medan berselang-seli. Ia juga diproses untuk menghasilkan tekstur magnet yang baik, jadi kehilangan terasnya adalah sebahagian kecil daripada keluli karbon rendah biasa.

Gred keluli silikon yang manakah digunakan untuk teras pengubah?

Teras pengubah menggunakan keluli silikon berorientasikan butiran-, biasanya gred daripada ketebalan 0.23 mm hingga 0.30 mm. Transformer pengedaran biasanya menggunakan gred seperti 23Q110, 27QG100 atau domain-gred diperhalusi seperti 23RK085 bergantung pada kelas kecekapan tenaga yang diperlukan.

Mengapakah teras motor menggunakan keluli silikon tidak berorientasikan-?

Dalam motor fluks magnet berputar dengan kedudukan rotor, jadi bahan teras mesti mempunyai sifat magnet yang seragam dalam semua arah. Keluli silikon tidak berorientasikan-adalah isotropik dan oleh itu sesuai untuk laminasi stator dan rotor.

Adakah menggunakan-gred kerugian yang lebih rendah sentiasa meningkatkan kecekapan motor?

Tidak berkadar. Kehilangan teras adalah satu bahagian daripada jumlah kehilangan motor; penggulungan kehilangan kuprum, geseran dan belitan juga penting. Keluli kehilangan-lebih rendah meningkatkan kecekapan kebanyakannya dalam motor dengan kitaran tugas tinggi dan frekuensi operasi yang tinggi, seperti motor pemampat dan daya tarikan.

Bolehkah teras keluli silikon dikitar semula atau digunakan semula?

Sekerap keluli silikon boleh dikitar semula sepenuhnya dan merupakan input berharga untuk pembuatan keluli elektrik. Laminasi daripada transformer dan motor yang dibuang secara rutin dikumpulkan; walau bagaimanapun, teras tidak boleh digunakan semula secara langsung dalam peralatan baharu kerana pemotongan dan pembongkaran merosakkan sifat magnet dan salutan penebat.