وضعیت محصول و روند توسعه فولاد الکتریکی گرا (فولاد سیلیکونی)

جهات توسعه کلی فولاد الکتریکی جهت دار

فولاد الکتریکی دانه{0}گرا، که معمولاً فولاد سیلیکونی گرا نامیده می‌شود، ماده اصلی ترانسفورماتورهای قدرت و ماشین‌های دوار بزرگ است. توسعه آن توسط سه هدف هدایت می شود: تلفات آهن کمتر، القای مغناطیسی بالاتر و گیج نازک تر. این بهبودها مستقیماً اتلاف بدون بار ترانسفورماتورها را کاهش می‌دهد، که برای کل عمر تجهیزات به اپراتور شبکه شارژ می‌شود، بنابراین حتی یک کاهش کوچک در وات بر کیلوگرم، مقدار زیادی انرژی در ناوگان ترانسفورماتور ذخیره می‌کند.

درجه‌ها و آزمایش‌ها در استانداردهایی مانند GB/T 2521 و IEC 60404 تعریف شده‌اند، با اتلاف اندازه‌گیری شده با روش اپشتاین در 1.7 T و 50 هرتز، و همین چارچوب برای درجه‌های القایی نازک و بالا- که در زیر توضیح داده شده است اعمال می‌شود.

فن‌آوری‌های بسیار کم‌آهن-

سه فناوری تولید باعث کاهش زیان اصلی می شود.

اصلاح دامنه مغناطیسی: خط زدن لیزر یا درمان مشابه، حوزه های مغناطیسی روی سطح نوار را تقسیم می کند. این امر تلفات غیرعادی جریان گردابی را کاهش می‌دهد و کل تلفات هسته فولاد گرا-را 10% تا 20% کاهش می‌دهد.

پوشش کششی رسوبی: یک پوشش معدنی با کشش بالا که بر روی هر دو سطح اعمال می‌شود، اتلاف در واحد وزن ورق را کاهش می‌دهد و همچنین ضریب انباشتگی و رفتار جابجایی را بهبود می‌بخشد.

گیج های نازک تر: کاهش ضخامت از 0.30 میلی متر و 0.27 میلی متر به 0.23 میلی متر، 0.20 میلی متر و در نهایت 0.15 میلی متر تلفات جریان گردابی را به شدت کاهش می دهد، زیرا تلفات گردابی با مربع ضخامت مقیاس می شود. گرید 0.20 میلی متری یک ماده مغناطیسی نرم استاندارد برای مدارهای مغناطیسی 400 هرتز مانند منابع تغذیه هواپیما و دریایی است که القایی بالا را با تلفات کم در فرکانس بالا ترکیب می کند.

درجات القای مغناطیسی فوق{{0}بالا

القای مغناطیسی بالا به طراح ترانسفورماتور اجازه می دهد تا چگالی شار کاری را افزایش دهد، که باعث کاهش سطح مقطع هسته و در نتیجه اندازه و وزن ترانسفورماتور برای همان توان می شود. با استفاده از تبلور مجدد مضاعف یا سه‌گانه، یا فرآیند بازپخت با گرادیان دمایی بالا، گریدهای مدرن به قطبش مغناطیسی B8 از 1.95 T تا 2.0 T در شدت میدان 800 A/m دست می‌یابند. درجات القایی بالا هر جا که وزن و ابعاد ترانسفورماتور حیاتی باشد، مانند تجهیزات انتقال UHV و ترانسفورماتورهای ژنراتور بزرگ، مشخص می شود.

گریدهای دوگانه-و 6.5% Si

فولاد سیلیکونی ریز-دوگانه-دانه‌ای ریز توسط یک مسیر کربن‌زدایی اکسید سیلیکونی تولید می‌شود و یک بافت مکعبی ایجاد می‌کند، بنابراین القایی بالایی هم در جهت غلتش و هم در جهت عرضی نشان می‌دهد. B8 آن در هر دو جهت به 1.85 T تا 1.90 T می رسد، با کاهش هسته P1.7/50 زیر 1.02 W/kg در ضخامت 0.30 میلی متر، و مغناطیسی در هر دو جهت کم است. این ماده برای ماشین های دوار و هسته های ویژه که جهت شار به طور مداوم تغییر می کند مورد توجه است.

هنگامی که محتوای سیلیکون به 6.5 درصد وزنی افزایش می‌یابد، ماده به انقباض مغناطیسی نزدیک به-صفر، مقاومت الکتریکی بالاتر و تلفات جریان گردابی کمتر می‌رسد و عملکردی عالی در فرکانس بالا ارائه می‌کند. بنابراین، فولاد سیلیکونی بالا یک نامزد ایده‌آل برای ترانسفورماتورها و راکتورها با-صدای کم،-تلفات بالا- کم-و کم{5}}تلفات بالا- است و همچنان یک موضوع تحقیقاتی فعال باقی می‌ماند زیرا محتوای سیلیکون بالا باعث می‌شود نوار شکننده و غلتش آن دشوار باشد.

فیلدهای کاربردی

ترانسفورماتورهای قدرت با راندمان بالا: ترانسفورماتورهای انتقال UHV و ترانسفورماتورهای توزیع که باید محدودیت‌های اکید بدون{1}} تلفات بار را رعایت کنند.

تجهیزات انرژی جدید: اینورترهای بادی و خورشیدی و ترانسفورماتورهای{0} فرکانس بالا برای شمع های شارژ EV.

دستگاه‌های الکتریکی{0}بالا: ترانسفورماتورهای ابزار دقیق و راکتورهای{1} فرکانس بالا که انقباض مغناطیسی کم و عملکرد پایدار اهمیت دارد.

جهت گیری های تحقیقاتی آینده

فولاد با گرایش بازدارنده-دانه آزاد-، که از شیمی بازدارنده معمولی اجتناب می‌کند، دمای پایین‌تر گرمایش دال را امکان‌پذیر می‌کند و مرحله کربن‌زدایی را حذف می‌کند و تولید آن تا حدی در تولید انجام شده است. کار بیشتری بر روی نوارهای بسیار نازک زیر 0.1 میلی متر تولید شده توسط تبلور مجدد سه گانه، صفحات آهن خالص جهت دار با القای اشباع بالا، و عایق بالا، عایق{{5} و پوشش های چسبنده بدون آلاینده لازم است. این پیشرفت‌ها اهداف مشابهی را هدف قرار می‌دهند: تلفات کمتر، القای بالاتر و گیج نازک‌تر برای نسل بعدی تجهیزات مغناطیسی کارآمد انرژی-.

سوالات متداول

B8 در مشخصات فولاد گرا{1}به چه معناست؟

B8 قطبش مغناطیسی است که در شدت میدان مغناطیسی 800 A/m اندازه گیری می شود. با مقادیری مانند 1.82 T برای درجات معمول و حداکثر تا 2.0 T برای درجات القایی بالا، نشان می‌دهد که چقدر می‌توان ماده را به راحتی مغناطیسی کرد و هسته به چه میزان چگالی شار بالایی می‌تواند برسد.

چرا فولاد سیلیکونی نازکتر برای ترانسفورماتورهای فرکانس{{0}بالا بهتر است؟

تلفات جریان گردابی با مجذور ضخامت نوار افزایش می یابد، بنابراین نصف شدن ضخامت، جزء گردابی را چهار برابر کاهش می دهد. بنابراین گریدهای نازک تر مانند 0.20 میلی متر و 0.15 میلی متر در 400 هرتز و بالاتر ضروری هستند.

چگونه پالایش دامنه مغناطیسی از دست دادن هسته را کاهش می دهد؟

درمان لیزری یا مکانیکی، حوزه‌های مغناطیسی بزرگ را به حوزه‌های کوچک‌تر تقسیم می‌کند، که مسیر حرکت دیواره دامنه را کوتاه می‌کند و از دست دادن غیرعادی جریان گردابی را کاهش می‌دهد. مجموع تلفات هسته فولاد گرا-به میزان 10% تا 20% کاهش می یابد.

فولاد سیلیکونی 6.5% چه ویژگی خاصی دارد؟

در سیلیکون 6.5 درصد وزنی، مغناطیس انقباض به صفر نزدیک می شود، مقاومت بالاست و تلفات جریان گردابی کم است، بنابراین ماده در فرکانس بالا بی صدا و کارآمد است. عیب آن شکنندگی است که غلتیدن و جابجایی را دشوار می کند.

کدام درجه برای ترانسفورماتور توزیع باید انتخاب شود؟

برای ترانسفورماتورهای توزیع 50 هرتز، گریدهای رایج مانند 23Q110 یا 27Q120 تلفات و هزینه متعادلی را ارائه می دهند. در جایی که هیچ-هزینه عملیاتی بر هزینه‌های عملیاتی غالب نباشد، درجات القایی دامنه-تصفیه‌شده یا بالا- با تلفات زیر 0.9 وات بر کیلوگرم قابل توجیه است.

P1.7/50 چیست؟

این تلفات کل هسته ویژه بر حسب وات بر کیلوگرم است که در اوج پلاریزاسیون 1.7 T و فرکانس 50 هرتز با استفاده از قاب اپشتاین اندازه‌گیری می‌شود، که نقطه مقایسه استاندارد برای فولاد الکتریکی دانه-گرا است.