Orienteeritud silikoonteras muutkonna ja müra mõju transformatoriga

1. Elektritrahvitehnika tootmise arengusuunad Hiinas

Elektritrahvid arenevad peamiselt kahte suunda:

Esiteks, areng suundub erikõrgspingete trahvi poole, kus pingetasemed liiguvad 220kV, 330kV ja 500kV-st edasi 750kV ja 1000kV suunas.

Teiseks, areng suundub energiasäästliku, väikese, vaikse, kõrge impedantsiga ja plahvatusekindla tüübi poole. Need tooted on peamiselt väiksed ja keskmised trahvid, nagu praegu linnapiirkondade ja maapiirkondade võrgu uuenduste jaoks soovitatavad uued S13 ja S15 jaotustrahvid.

Hiina tulevane trahvide arengusuund keskendub endiselt energiasäästlikele, vaiksetele, tule- ja plahvatusekindlatele ning kõrgele usaldusväärsusele.

2. Orienteeritud silitsiiniteraasimaterjali mõju elektritrahvi jõudlusele

Arengunelistes riikides moodustab trahvi orienteeritud silitsiiniteraasist tulenev raudkaotus umbes 4% kogu toodetud elektrist. Seega on raudkaotuse vähendamine orienteeritud silitsiiniteraasis alati olnud oluline uurimisteema kogu maailma silitsiiniteraasiettevõtete jaoks. Raudkaotust saab jagada eddy current kaotuseks ja hysteresis kaotuseks.

Orienteeritud silitsiiniteraasimaterjali puhul on peamised meetodid raudkaotuse vähendamiseks silitsiumisisalduse suurendamine, plaadipaksuse vähendamine ja magnetvaldkonna täpsustamistechnoloogia.

(1) Silitsiumisisalduse suurendamine

Praegu sisaldab tööstuses toodetav silitsiiniteraas üle 3,0% silitsiumi massiliselt. Kui see suureneb 6,5%ni, siis silitsiiniteraasi kaotused vähenevad oluliselt, muutes selle optimaalseks materjaliks kasutamiseks 400Hz kuni 10kHz sagedussirges.

(2) Plaadipaksuse vähendamine

Praegu kasutatav orienteeritud silitsiiniteraas muutub üha ohutumaks. 0,35mm paksune plaadid on välja jäetud, tavaline paksus on nüüd 0,3mm, 0,27mm, 0,23mm ja 0,18mm, mis võivad vähendada orienteeritud silitsiiniteraasis eddy current kaotusi.

• 0,20mm orienteeritud silitsiiniteraasi ohutune riba võib kasutada 400Hz või alla, kus magnetfluentssuurus jõuab 1,5T ja raudkaotus on suhteliselt madal.

• 0,15mm orienteeritud silitsiiniteraasi ohutune riba, kui see töötab 1kHz sagedusel ja magnetfluentssuurus on 1,0T, omab raudkaotuse väärtuse all 30W/kg. Seega on see spetsifikatsiooniga ohutune riba sobiv kasutamiseks 1kHz või alla.

• 0,10mm ja 0,08mm orienteeritud silitsiiniteraasi ohutuned ribad on rohkem sobivad kasutamiseks 3kHz alla. 3kHz sagedusel kasutatakse 0,10mm orienteeritud silitsiiniteraasi ohutune riba, kus magnetfluentssuurus on umbes 0,50T. Samadel tingimustel võib 0,08mm spetsifikatsiooniga kasutada suuremat magnetfluentssuurust, näiteks 0,50-0,80T.

• 0,05mm orienteeritud silitsiiniteraasi ohutune riba, kui see töötab 5kHz sagedusel, võib kasutada magnetfluentssuurusega 0,5-0,6T. Seega on 0,05mm orienteeritud silitsiiniteraasi ohutune riba laiendatustest viiest spetsifikatsioonist kõige laiemal rakendusalal ja sobib kasutamiseks 5kHz ja alla.

(3) Magnetvaldkonna täpsustamine

Rändtehnika: Jaapani Narita teatas rändi mõjust orienteeritud silitsiiniteraasi valdkonnastrukturile ja kaotustele, märgides, et ränd riba suuna risti suudab efektiivselt vähendada valdkonna seinte kaugust ja eddy current kaotusi.

Laserprotsessimistechnoloogia kasutab kiiret külmendumist ja külmendamist, et käsitleda orienteeritud silitsiiniteraasi plaadide pindu joonistamise kaudu, edendades mikroplastilist deformatsiooni ja kõrgetihedaid dislokatsioone soojenud alal, vähendades peamise valdkonna seinte pikkust, samal ajal lootes jäävate venituspinge, saavutades valdkonna täpsustamise eesmärki ja raudkaotuste vähendamise.

On kaks laserprotsessimismeetodit: pulssiline ja pidev laserprotsessimine.

3. Orienteeritud silitsiiniteraasi pinna mõju trahvi müra tasemele

Üks peamistest trahvi müra põhjustest on orienteeritud silitsiiniteraasi tuumadest magnetostruktsioon.

Magnetostruktsioon tähendab ferromagnetilise materjali pikkuse muutust magnetiseerimisel. Orienteeritud silitsiiniteraasi magnetostruktsioon on suuresti seotud sellega, kas on pinnavälist isolatsioonikatte. Katte pinget silitsiiniteraasi plaadile vastandab materjalide ja trahvi montaažist tekkinud kokkurõhu, vähendades nii trahvi müra. Kokkurõhuga on mittekattetud teraaside plaadid väga tundlikud. Kui rõhk suureneb, siis magnetostruktsiooniväärtus tõuseb teravalt, samas kui kattega plaadidel on magnetostruktsiooniväärtuse tõus kokkurõhu suurenemisega vähem märgiline, mis näitab madalamat tundlikkust kokkurõhu suhtes.

Soovitav on, et orienteeritud silitsiiniteraasil oleks madal magnetostruktsioon, et vähendada selle tundlikkust rõhule, samuti vähendada müra. Kuna rõhk tekib trahvi tuuma montaaži ajal, on vaja vähendada materjali tundlikkust rõhule. Katte tõttu on orienteeritud silitsiiniteraasi tundlikkus rõhu suhtes magnetostruktsioonil vähendunud, mis on vähendanud ka trahvi müra.

Lisaks, orienteeritud silitsiiniteraasi pinna isolatsioonikatte rakendamine omab tavaliselt ka mõju konkreetse kaotuse vähendamisele, vähendades raudkaotust 9%-14%. Isolatsioonikate kvaliteet peaks olema vähemalt 5g/m².

4. Kõrge permeabilitaatiga orienteeritud silitsiiniteraasi mõju elektritrahvi tühiaktsioonikaotusele ja müra tasemele

Hi-B suure permeabilitiga suundatud silitsiumterase eelised on järgmised:

(1) Väga hea magnetiseerimisomadus

Magnetiseerimisomadusi mõõdetakse tavaliselt magneetvoolusuurusega 800A/m, et hinnata nende kvaliteeti. Hi-B suure permeabilitiga suundatud silitsiumterasil on vastav magneetvoolusuurusega umbes 1920 800A/m, samas kui CGO terasil see on 1820. Hi-B suure permeabilitiga suundatud silitsiumterasi kasutamine südamekujulise materjalina selleks, et vähendada tühihaavistust, on kõige efektiivsem energia säästmiseks.

(2) Madal magnetostruktsioon

Magnetostruktsioon viitab südamiku pikkuse laienemisele ja koksumisele magneetiseerimisel, mis on üks peamistest põhjustest transformatori müra tekkimiseks. Kuna Hi-B suure permeabilitiga suundatud silitsiumterasil on madal magnetostruktsioon, siis see oluliselt vähendab transformatoriga seotud müra ja keskkonnasüsteemi saastamist.

5. Töötlemissaaduste mõju võimsustransformatoriga seotud südamikutele

Tootmis- ja töötlusprotsesside käigus tabatab suundatud silitsiumterasile lõikepinge ja käsitsi tekitatud mõjutusi. Mekhanilise töötluse ja välismajanduse negatiivsed tegurid mõjutavad oluliselt silitsiumterasi spetsiifilist kaotust, mõnikord suurendades seda 3,08%-31,6%.

Suundatud silitsiumterase lõikepinge põhjustatud burrad: Kui lõikekvaliteet on madal ja mõõtmeteadmised suured, siis südamiku kokkpande korral tekib suuri vahele jääkuid, palju ülekate ja ebavõrdsete südamikukihke, mis suurendab tühihaava, mõnikord ületades standardid. Pärast burrate eemaldamist väheneb spetsiifiline kaotus. Testid näitavad, et 30QG120 puhul pärast burrate eemaldamist väheneb spetsiifiline kaotus P1,5 2,1%-2,6% (keskmine 2,3%) ja P1,7 1,6%-3,5% (keskmine 2,5%).

Suundatud silitsiumterase lõikekvaliteedi parandamine, burrade vähendamine, tasapinnasuse parandamine ja sobiva klemmitusjõu rakendamine südamikupylvadele. Transformatortootjate tagasiside näitab, et burrate vähendamine 0,02mm võrra vähendab kogu kokkpande (klemmituspunktides) 2-3mm ning müra väheneb 3-4dB. Seega peaksid burrad olema kontrollitud 0,03mm piires.

Suundatud silitsiumteras peab läbima lõikamise, pritsimise ja kokkpande protsessi, mis genereerib sisemisi pingi, põhjustades kristallide deformatsiooni, mis viib permeabilituse vähenemiseni ja spetsiifilise raudkaotuse suurenemiseni. Suundatud silitsiumterase lõikamise, pritsimise, kokkpande ja muude töötlusoperatsioonide käigus tekkinud pingi saab vähendada anneeleerimise abil, mis vähendab külmväljundise suundatud silitsiumterasi spetsiifilist raudkaotust ligikaudu 30%.