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变压器铁芯材料的技术动向
[发布时间]:2009年5月20日 [来源]: [点击率]:5283
【导读】:     铁芯作为变压器的核心部件,所用的材料对电力变压器和电子变压器的性能和价格都起着关键性作用。例如,硅钢价格从2004年起上涨,到2005年初达到250~300%...

    铁芯作为变压器的核心部件,所用的材料对电力变压器和电子变压器的性能和价格都起着关键性作用。例如,硅钢价格从2004年起上涨,到2005年初达到250~300%,促使电力变压器行业在2004年11月和2005年3月两次召开紧急会议,上调电力变压器出厂价格,最高达到30%。电子变压器行业虽然受硅钢涨价影响,没有电力变压器行业那样严重,也在2005年6月,由全国电子变压器行业协会提出“关于调整变压器产品价格的建议”,一些电子变压器企业也将产品价格上调3~10%。从这个例子可以看出,铁芯材料对变压器有着重大的影响。
    1、硅钢 
    硅钢是电力变压器和电子变压器用量最多的铁芯材料。电力变压器铁芯材料是取向冷轧硅钢,取向和无取向冷轧硅钢大量用于工频电子变压器中,特殊硅钢和薄带硅钢运用于中频电子变压器中,现在硅钢在电子变压器中的使用频率已超过20kHz,最高达到325kHz。因此,硅钢的市场和技术方面的动向,对电力变压器和电子变压器都会产生重大影响。
    1.1 取向冷轧硅钢的技术动向 
    取向冷轧硅钢用在电力变压器中的主要技术要求是饱和磁密高、损耗小,在改进电力变压器用的取向冷轧硅钢性能方面的技术进展有: 
    ①减少钢带厚度,电力变压器用取向冷轧硅钢厚度已经从0.35mm减少到0.30mm、0.27mm、0.23mm,个别的甚至减少到0.15mm。
    国内生产的23Q110的0.23mm厚取向冷轧硅钢,饱和磁密为1.8T,在1.7T和50Hz下的单位重量损耗P1.7/50为1.10W/kg。
    ②使硅钢带材表面光滑,不形成硅酸镁底层,去除磁化时的钉扎位置,提高180°畴壁移动性和磁化均匀性,然后再涂张力涂层。经过这样处理后,0.23mm厚取向冷轧硅钢的损耗P1.7/50下降到0.7W/kg以下。
    ③在硅钢中加0.008~0.02%的Bi或Pb,可以把饱和磁密提高到1.96~1.98T。 
    ④改变退火工艺,细化磁畴,可以使取向冷轧硅钢的损耗再下降0.23mm厚的损耗P1.7/50最低下降到0.55W/kg,甚至到0.45W/kg。
    可以看出,在厚度仍然为0.23mm时,采用近年来的技术改进措施,取向冷轧硅钢带材性能大为提高,损耗比国产的23Q110下降40~50%,比日本产的23ZDkH80下降20~35%。
 

 

    电子变压器用的取向冷轧硅钢的技术要求,除了要求纵向(取向)饱和磁密高、损耗小而外,还要考虑电子变压器的特点,例如用作E型冲片铁芯时,在E型冲片中,有五分之一长度与纵向正交,是横向磁场,因此也要求横向磁性能好,但是取向和无取向相比,损耗低得多。所以在要求效率高的电力变压器中,采用取向冷轧硅钢的越来越多。
    1.2 无取向冷轧硅钢的技术动向 
    目前,无取向冷轧硅钢大部分都被用来制造电机铁芯,包括发电站的大中型电机铁芯、工业用小型电机铁芯、汽车用小型微型电机铁芯、家用电器用的小型微型电机铁芯,各种电机铁芯对无取向冷轧硅钢有不同的要求。有的电机(例如汽车的雨刷器电机)要求体积小,铁芯材料要求工作磁密高,因此开发出硅含量小于1%的无取向冷轧硅钢。这种硅钢也可以用于要求体积小的电子变压器中,有的电机(例如空调压缩机电机)要求能变频调速,工作频率从50~60Hz,扩展到从10~1kHz,同时要求铁芯材料低频高磁密下损耗P1.5/50和中频下损耗P1.0/400都小,因此开发出0.35mm厚的硅含量1.5~3%的无取向冷轧硅钢。这种硅钢也可以用于高次谐波的工频电子变压器和400Hz左右的中频电子变压器中。有的电机(例如高速印刷机电机)转速高达每分钟几万转,工作频率400~1kHz,要求铁芯材料中频损耗P1.0/400和P1.0/1K小,因此开发出厚度为0.25mm、0.2mm、0.15mm的无取向冷轧硅钢,这种硅钢也可以用于中频400Hz、1kHz甚至10kHz的中频电子变压器中,电机铁芯大都是用冲片叠装而成的,而且是大批量生产。所以开发的无取向冷轧硅钢,都要求冲压加工性能好,材料尺寸精度、性能一致性好,对大批量冲压生产的小型电子变压器也同样适用。
    下面介绍几种日本近年来开发的无取向冷轧硅钢,其技术开发出发点虽然是电机铁芯,但是对电子变压器也同样适用。 
    ⑴硅含量小于1%的无取向冷轧硅钢 
    日本川崎公司开发的0.5mm厚0.6%Si+0.3%Al硅钢,磁密B100为1.95T,损耗P1.5/50为4W/kg。如果再加0.5~2%Ni,提高电阻率,可使损耗再降低,B100为1.96T,P1.5/50为3W/kg左右。用于电子变压器,工作磁密Bm可取1.9T,体积小。
    ⑵硅含量1.5~3.0%的无取向冷轧硅钢 
 

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