Stav produktu a vývojové trendy orientované elektrooceli (křemíková ocel)

Celkové směry vývoje orientované elektrooceli

Elektrotechnická ocel orientovaná na zrno{0}}, běžně nazývaná orientovaná křemíková ocel, je základním materiálem výkonových transformátorů a velkých točivých strojů. Jeho vývoj je poháněn třemi cíli: nižšími ztrátami železa, vyšší magnetickou indukcí a tenčím kalibrem. Tato vylepšení přímo snižují ztrátu zátěže transformátorů naprázdno, která je účtována provozovateli sítě po celou dobu životnosti zařízení, takže i malé snížení wattů na kilogram ušetří velké množství energie v celém parku transformátorů.

Stupně a testování jsou definovány v normách, jako jsou GB/T 2521 a IEC 60404, se ztrátou měřenou Epsteinovou metodou při 1,7 T a 50 Hz, a stejný rámec platí pro tenké a vysoce -indukční třídy popsané níže.

Ultra-technologie s nízkou ztrátou železa

Tři výrobní technologie snižují ztrátu jádra.

Zpřesnění magnetické domény: laserové rýhování nebo podobná úprava rozdělí magnetické domény na povrchu proužku. To snižuje anomální ztráty vířivými proudy a snižuje celkovou ztrátu jádra oceli s orientací zrn{1}}o 10 % až 20 %.

Depoziční tahový povlak: vysokonapěťový anorganický povlak aplikovaný na oba povrchy snižuje ztráty na jednotku hmotnosti listu a také zlepšuje stohovací faktor a chování při manipulaci.

Tenčí měřidla: snížení tloušťky z 0,30 mm a 0,27 mm dolů na 0,23 mm, 0,20 mm a nakonec 0,15 mm výrazně snižuje ztráty vířivými proudy, protože ztráty vířivými proudy se zmenšují s druhou mocninou tloušťky. Třída 0,20 mm je standardní měkký magnetický materiál pro magnetické obvody 400 Hz, jako jsou letecké a námořní napájecí zdroje, kombinující vysokou indukci s nízkou ztrátou při zvýšené frekvenci.

Třídy s ultra{0}}vysokou magnetickou indukcí

Vysoká magnetická indukce umožňuje konstruktérovi transformátoru zvýšit hustotu pracovního toku, což snižuje průřez jádra-, a tedy i velikost a hmotnost transformátoru při stejném výkonu. Pomocí dvojité nebo trojité rekrystalizace nebo procesu žíhání s vysokým -teplotním gradientem dosahují moderní třídy magnetické polarizace B8 1,95 T až 2,0 T při intenzitě pole 800 A/m. Vysokoindukční třídy jsou specifikovány všude tam, kde je kritická hmotnost a rozměry transformátoru, jako jsou přenosová zařízení UHV a velké generátorové transformátory.

Duální-orientace a třídy 6,5 % Si

Jemnozrnná duálně orientovaná křemíková ocel je vyráběna oduhličením -oxidem křemíku a vytváří kubickou strukturu, takže vykazuje vysokou indukci ve směru válcování i v příčném směru. Jeho B8 dosahuje 1,85 T až 1,90 T v obou směrech, se ztrátou jádra P1,7/50 pod 1,02 W/kg při tloušťce 0,30 mm a magnetostrikce je nízká v obou směrech. Tento materiál je zajímavý pro točivé stroje a speciální jádra, kde se směr toku plynule mění.

Když se obsah křemíku zvýší na 6,5 ​​% hmotn., materiál dosáhne téměř -nulové magnetostrikce, vyššího elektrického odporu a nižších ztrát vířivými proudy, což poskytuje vynikající výkon při zvýšené frekvenci. Vysoko-křemíková ocel je proto ideálním kandidátem pro nízko-hlučné, nízko{5}}vysokoztrátové-transformátory a reaktory a zůstává aktivním výzkumným tématem, protože vysoký obsah křemíku činí pás křehkým a obtížně se odvaluje.

Aplikační pole

Vysoce{0}}účinné výkonové transformátory: UHV přenosové transformátory a distribuční transformátory, které musí splňovat přísné limity bez{1}}ztrátového zatížení.

Nové energetické vybavení: větrné a solární střídače a vysokofrekvenční-transformátory pro nabíjení elektromobilů.

Špičková{0}}elektrická zařízení: přesné přístrojové transformátory a vysokofrekvenční{1} tlumivky, kde záleží na nízké magnetostrikci a stabilním výkonu.

Budoucí směry výzkumu

Inhibitorová -bezzrnná-orientovaná ocel, která se vyhýbá konvenční chemii inhibitorů, umožňuje nižší teploty ohřevu plátů a eliminuje krok oduhličení a její výroba byla částečně implementována do výroby. Další práce je zapotřebí na velmi tenkých pásech pod 0,1 mm vyrobených trojitou rekrystalizací, orientovaných plátech z čistého železa s vysokou indukcí nasycení a vysoce -izolačními, neznečišťujícími- izolačními a spojovacími povlaky. Tento vývoj se zaměřuje na stejné cíle: nižší ztráty, vyšší indukce a tenčí měřidlo pro další generaci energeticky -účinných magnetických zařízení.

FAQ

Co znamená B8 ve specifikacích oceli s orientovanou strukturou-?

B8 je magnetická polarizace měřená při síle magnetického pole 800 A/m. Udává, jak snadno lze materiál zmagnetizovat a jak vysoké hustoty toku může jádro dosáhnout, s hodnotami jako 1,82 T pro běžné jakosti a až 2,0 T pro vysokoindukční třídy.

Proč je tenčí křemíková ocel lepší pro vysokofrekvenční transformátory-?

Ztráta vířivých proudů se zvyšuje s druhou mocninou tloušťky pásu, takže poloviční tloušťka snižuje vířivou složku faktorem čtyři. Tenčí třídy jako 0,20 mm a 0,15 mm jsou proto nezbytné při 400 Hz a vyšších.

Jak zjemnění magnetické domény snižuje ztráty jádra?

Laserové nebo mechanické ošetření rozdělí velké magnetické domény na menší, což zkrátí dráhu pohybu stěny domény a sníží anomální ztráty vířivými proudy. Celková ztráta jádra oceli s orientovaným zrnem-se sníží o 10 % až 20 %.

Co je zvláštního na 6,5% silikonové oceli?

Při 6,5 % hmotn. křemíku se magnetostrikce blíží nule, měrný odpor je vysoký a ztráty vířivými proudy jsou nízké, takže materiál je tichý a účinný při vysoké frekvenci. Nevýhodou je křehkost, která ztěžuje rolování a manipulaci.

Jaká kvalita by měla být vybrána pro distribuční transformátor?

U distribučních transformátorů 50 Hz poskytují běžné typy jako 23Q110 nebo 27Q120 vyvážené ztráty a náklady. Tam, kde provozním nákladům nedominuje žádná-ztráta zátěže, jsou oprávněné domény-rafinované nebo vysoce{8}}indukční třídy se ztrátou pod 0,9 W/kg.

Co je P1.7/50?

Je to konkrétní celková ztráta jádra ve wattech na kilogram měřená při špičkové polarizaci 1,7 T a frekvenci 50 Hz pomocí Epsteinova rámu, standardního srovnávacího bodu pro elektrotechnickou ocel s orientovanou strukturou-.