Mengapa Transformer Menggunakan Lembaran Keluli Silikon sebagai Teras

Transformer memerlukan teras magnet yang menggabungkan fluks antara belitan primer dan sekundernya dengan cekap. Dalam hampir setiap pengubah kuasa dan pengedaran, teras itu dibina daripadabijirin-keluli silikon(juga dipanggil keluli elektrik, GOES, atau kepingan keluli silikon). Jawapan ringkas kepada soalan tajuk ialah rantaian tiga fakta material: silikon meningkatkan kerintangan elektrik keluli dan mengecilkan gelung histerisisnya; struktur mikro berorientasikan butiran{1}}membuat fluks magnet bergerak dengan mudah sepanjang arah bergolek; dan laminasi nipis berpenebat mengehadkan arus pusar. Setiap pautan dalam rantai itu diterangkan di bawah, dengan angka yang boleh disemak terhadap GB/T 2521.2, IEC 60404-8-7 dan ASTM A876.

 

 

 

Keluli silikon ialah aloi besi-silikon yang dihasilkan sebagai jalur nipis untuk litar magnetik. Dalamberorientasikan bijirin-(GO)gred, butiran diselaraskan dengan jujukan penggelek dan penyepuhlindapan terkawal supaya arah magnetisasi mudah kristal besi terletak di sepanjang arah penggelek.

 

Penjajaran ini dikenali sebagai tekstur Goss. Oleh kerana fluks magnet dalam teras pengubah mengikut laluan yang ditetapkan di sepanjang anggota, keluli yang arah magnet terbaiknya sejajar dengan laluan tersebut memberikan kebolehtelapan tertinggi dan kehilangan perkhidmatan yang paling rendah. Keluli tidak-berorientasikan (NO), yang butirannya berorientasikan rawak, lebih disukai untuk motor dan penjana, di mana arah fluks berputar.

 

Jalur GO bergulung-sejuk dihantar dalam ketebalan nominal 0.23, 0.27, 0.30 dan 0.35 mm (gred 0.20 mm dan 0.18 mm yang lebih nipis wujud untuk unit kecekapan-tinggi); sistem gred dan toleransi ditetapkan dalam GB/T 2521.2 untuk sistem Cina dan dalam IEC 60404-8-7 di peringkat antarabangsa. Di Amerika Utara spesifikasi yang setara ialah ASTM A876.

 

2. Apakah Sumbangan Silikon kepada Keluli?

Silikon tidak ditambah untuk menjadikan keluli magnet - besi sudah feromagnetik. Silikon ditambah kepadamemperbaiki tingkah laku magnet di bawah pengujaan berselang-seli, dan ia melakukannya dalam tiga cara yang boleh diukur:

 

• Kerintangan elektrik yang lebih tinggi → kehilangan semasa eddy{0}}rendah.

Silikon meningkatkan kerintangan aloi, jadi arus edaran teraruh memenuhi lebih banyak rintangan elektrik. Eddy-kehilangan semasa adalah berkadar songsang dengan kerintangan, jadi ini secara langsung mengecutkan komponen kehilangan teras tersebut.

 

• Gelung histerisis yang lebih sempit → kehilangan histerisis yang lebih rendah.

Silikon menapis tindak balas magnet keluli supaya kawasan gelung B–H (histeresis)nya lebih kecil. Kehilangan histerisis setiap kitaran adalah berkadar dengan kawasan gelung itu, jadi setiap kitaran magnetisasi membazirkan kurang tenaga.

 

• Daya magnet yang lebih rendah → teras yang lebih senyap.

Silikon mengurangkan perubahan dimensi kecil keluli di bawah kemagnetan, yang merendahkan "dengung" magnetostriktif teras bertenaga.

 

Terdapat pertukaran-: silikon mengurangkan sedikit aruhan ketepuan keluli dan menjadikannya lebih keras dan lebih rapuh. Oleh itu, gred berorientasikan bijirin-menggunakan tahap kompromi, biasanya kira-kira 2.9–3.5% silikon (nilai biasa; tahap yang tepat ialah parameter reka bentuk kilang). Piawaian seperti GB/T 2521.2 mengelaskan keluli GO mengikutsifat magnet terjamin- kehilangan teras dan aruhan magnet - dan bukannya oleh kandungan silikon, jadi peratusan silikon sahaja tidak mengenal pasti gred.

 

 

 

Apabila transformer ditenagakan, fluks berselang-seli dalam teras menggunakan kuasa walaupun sebelum sebarang beban disambungkan. "Kehilangan besi" ini (kehilangan teras) mempunyai dua asal usul fizikal:

• Kehilangan histerisis- tenaga melesap setiap kitaran kerana domain magnetik diorientasikan semula terhadap geseran dalaman. Ia adalah berkadar dengan kekerapan dan kira-kira dengan kuasa dua ketumpatan fluks, dan dengan kawasan yang dikelilingi oleh gelung histeresis bahan. Bahan gelung-sempit seperti keluli silikon mengekalkan istilah ini kecil.
• Eddy-kerugian semasa- fluks yang berubah-ubah mendorong arus di dalam teras yang beredar dalam satah berserenjang dengan arah fluks. Arus ini memanaskan teras. Skala kerugian dengan kuasa dua kekerapan, kira-kira kuasa dua ketumpatan fluks,segi empat sama ketebalan laminasi, dan secara songsang dengan kerintangan bahan.

 

Kerana kehilangan teras muncul apabila pengubah disambungkan kepada bekalan, ia adalah sama dengan pengubahtiada-kehilangan beban: ia berjalan 24 jam sehari tanpa mengira beban, dan merupakan pemacu utama kos operasi seumur hidup pengubah. Inilah sebabnya mengapa angka kerugian keluli teras - bukan sahaja harga setiap tan - menentukan kelas kecekapan pengubah siap.

 

 

Jika teras adalah bongkah keluli pepejal, fluks yang berubah-ubah akan memacu arus pusar yang besar melalui keratan rentas -konduksi yang besar, dan teras akan menjadi terlalu panas dalam beberapa minit. Penyembuhannya adalah dengan membelah teras kepada helaian nipis yang disusun dengan satah helaian selari dengan laluan fluks dan berserenjang dengan satah edaran semasa eddy-:

• Helaian nipis mengehadkan laluan semasa-pusar.Oleh kerana kehilangan semasa eddy-berkadar dengan kuasa dua ketebalan dalam arah aliran arus, memotong teras menjadi kepingan 0.23–0.35 mm (biasa setiap GB/T 2521.2) dan bukannya blok pepejal mengurangkan kehilangan itu mengikut susunan magnitud.
• Salutan penebat menyekat arus interlaminar.Setiap helaian membawa penebat permukaan (kelas salutan ditakrifkan dalam IEC 60404-1-1) supaya arus pusar tidak boleh bocor dari satu laminasi ke yang seterusnya.
• Faktor susun adalah sebahagian daripada reka bentuk.Salutan dan kekasaran permukaan bermakna helaian menempati kira-kira 95–97% daripada isipadu teras teori (nilai biasa; faktor susun tepat disebut pada sijil kilang). Lembaran yang lebih nipis mengurangkan kehilangan pusar tetapi juga menurunkan faktor penyusunan dan meningkatkan kos pembuatan, jadi jurutera memilih ketebalan berbanding kelas kehilangan sasaran.

 

 

Pembuatan mengikut urutan standard: gegelung GO dicelah kepada lebar, ditebuk atau dipotong mengikut bentuk laminasi yang diperlukan (pasangan E–I, tiga-bentuk "E" anggota atau jalur segi empat tepat untuk teras tertutup), tekanan-pelepasan anil untuk memulihkan sifat magnet yang rosak akibat pemotongan dan disusun sebelum berjela-jela. Teras yang terhasil kemudiannya digulung dan dipasang dengan tangki pengubah.

 

 

Parameter	Nilai biasa / contoh gred	Asas
Ketebalan nominal	0.23 / 0.27 / 0.30 / 0.35 mm (jalur GO)	GB/T 2521.2; IEC 60404-8-7
Kehilangan teras P1.7/50 (jumlah kerugian khusus pada 1.7 T, 50 Hz)	Gred 30Q120: Kurang daripada atau sama dengan 1.20 W/kg	Penetapan gred setiap GB/T 2521.2 (30=0.30 mm, berorientasikan Q=butiran-, 120=1.20 W/kg)
Aruhan magnetik B8 (pada 800 A/m)	Lebih daripada atau sama dengan 1.78 T (cth. 30kelas Q120)	Setiap GB/T 2521.2
Kandungan silikon (GO, biasa)	≈ 2.9–3.5%	Nilai biasa; gred standard mengikut sifat magnet, bukan tahap silikon
Faktor susun	≈ 0.95–0.97	tipikal; mengesahkan pada sijil ujian kilang
Penebat permukaan	Kelas salutan setiap IEC 60404-1-1	IEC 60404-1-1

Nilai yang ditunjukkan adalah menunjukkan gred standard. Sentiasa sahkan nilai terjamin terhadap edisi terkini standard dan sijil ujian kilang pembekal untuk lot khusus.

 

Soalan Lazim

Mengapakah keluli silikon berorientasikan-butiran dan bukannya{1}}tidak untuk teras pengubah?

Dalam teras pengubah, fluks mengikuti laluan tetap pada dasarnya di sepanjang anggota, jadi keluli boleh diorientasikan ke arah itu. Keluli berorientasikan bijirin-, dengan tekstur Gossnya, memberikan kebolehtelapan tertinggi dan kehilangan terendah sepanjang arah bergolek (GB/T 2521.2; IEC 60404-8-7). Keluli tidak berorientasikan mempunyai orientasi butiran rawak dan sesuai dengan mesin berputar, di mana arah fluks berubah secara berterusan.

 

Apakah yang dimaksudkan dengan sebutan gred seperti 30Q120?

Dalam sistem GB/T 2521.2: "30" ialah ketebalan nominal dalam perseratus milimeter (0.30 mm), "Q" bermaksud berorientasikan butiran-dan "120" ialah kehilangan teras maksimum yang dijamin sebanyak 1.20 W/kg pada 1.7 T dan 50 Hz (P1.7/50). Sistem IEC 60404-8-7 dan ASTM A876 menggunakan sebutan mereka sendiri tetapi kuantiti fizikal yang sama.

 

Mengapa tidak menggunakan bongkah keluli pepejal untuk teras?

Teras pepejal akan membawa arus pusar beredar yang besar, panas dengan cepat, dan membazirkan tenaga secara berterusan. Oleh kerana eddy-skala kehilangan semasa dengan segi empat sama ketebalan pengalir, melamina teras menjadi kepingan berpenebat 0.23–0.35 mm mengurangkan kehilangan ini mengikut urutan magnitud - teras sengaja dibuat "nipis ke arah yang tidak sepatutnya mengalir".

 

Adakah kehilangan teras sama dengan tiada-kehilangan beban?

ya. Kehilangan teras (besi) berlaku apabila pengubah ditenagakan, sama ada beban disambungkan atau tidak dan ia menyamai kehilangan-tanpa beban. Ia berjalan sepanjang masa, itulah sebabnya keluli berorientasikan-butir kehilangan-rendah mempunyai kesan langsung pada kos operasi dan kelas kecekapan pengubah.

 

Bagaimanakah ketebalan kepingan mempengaruhi reka bentuk pengubah?

Helaian yang lebih nipis (0.20–0.27 mm) mengurangkan kehilangan-eddy semasa tetapi mengurangkan faktor penyusunan dan meningkatkan kos pemprosesan; Helaian 0.30 dan 0.35 mm baki kos dan kerugian untuk transformer pengedaran standard. Pilihan mengikut kelas kehilangan sasaran dalam GB/T 2521.2 atau IEC 60404-8-7, dan jangkaan kitaran tugas pengubah.

 

Penggunaan kepingan keluli silikon berorientasikan butiran{0}} untuk teras pengubah mengikut terus daripada tiga sifat bahan: struktur butiran berorientasikan untuk pengaliran fluks yang cekap, silikon untuk pengurangan kehilangan dan salutan bertebat nipis untuk kawalan arus pusar-. Bersama-sama mereka memastikan tiada-kehilangan beban cukup rendah untuk menjadikan transformer moden menjimatkan dalam kedua-dua kos pertama dan penggunaan tenaga seumur hidup.

 

Minta Sebut Harga