Oriented Silicon Steel Impact on Transformer Efficiency & Noise Ang Orihinal na Silicon Steel sa Epekto ng Efisiensiya at Ingay ng Transformer

1. Tren ng Pagpapaunlad ng Teknolohiya sa Paggawa ng Power Transformer sa Tsina

Ang mga power transformer ay unti-unting nagpapaunlad sa dalawang direksyon:

Una, ang pagpapaunlad patungo sa extra-large ultra-high voltage transformers, kung saan ang antas ng voltaje ay umuunlad mula 220kV, 330kV, at 500kV patungo sa 750kV at 1000kV.

Pangalawa, ang pagpapaunlad patungo sa energy-saving, miniaturized, low-noise, high-impedance, at explosion-proof na uri. Ang mga produktong ito ay pangunahing maliliit at katamtaman na transformers, tulad ng bagong S13 at S15 distribution transformers na kasalukuyang inirerekomenda para sa pag-upgrade ng mga grid ng kapangyarihan sa lungsod at bukid.

Ang hinaharap na direksyon ng pagpapaunlad ng transformer sa Tsina ay magpapatuloy na nakatuon sa energy-efficient, low-noise, fire and explosion-proof na uri, at mataas na reliabilidad.

2. Impluwensya ng Material na Oriented Silicon Steel sa Performance ng Power Transformer

Sa mga industriyal na naging developed na bansa, ang enerhiyang elektriko na inilalaan dahil sa iron loss sa oriented silicon steel ng transformer ay sumasaklaw sa humigit-kumulang 4% ng kabuuang paggawa ng kuryente. Dahil dito, ang pagbawas ng iron loss ng oriented silicon steel ay palaging isang mahalagang paksa ng pagsasaliksik para sa mga kompanya ng silicon steel sa buong mundo. Ang iron loss ay maaring ibinahagi sa eddy current loss at hysteresis loss.

Kung sa material na silicon steel, ang pangunahing pamamaraan upang bawasan ang iron loss ng oriented silicon steel ay ang pagtaas ng content ng silicon, pagbabawas ng thickness ng sheet, at magnetic domain refinement technology.

(1) Pagtaas ng Content ng Silicon

Kasalukuyan, ang industriyal na ipinagbibili na silicon steel ay may higit sa 3.0% na silikon sa mass. Kapag ito ay itinaas hanggang 6.5%, ang silicon steel losses ay malubhang bumababa, kaya ito ang pinakamahusay na materyal para gamitin sa frequency range ng 400Hz hanggang 10kHz.

(2) Pagbabawas ng Thickness ng Sheet

Ang kasalukuyang ginagamit na oriented silicon steel ay naging mas delikado. Ang 0.35mm thickness ay na-phase out, at ang karaniwang thickness ngayon ay 0.3mm, 0.27mm, 0.23mm, at 0.18mm, na maaaring bawasan ang eddy current losses sa oriented silicon steel.

• Ang 0.20mm oriented silicon steel thin strip ay maaaring gamitin sa 400Hz o ibaba, na may magnetic flux density na 1.5T at relatibong mababang iron loss.

• Ang 0.15mm oriented silicon steel thin strip, kapag gumagana sa 1kHz frequency na may magnetic flux density ng 1.0T, ay may iron loss value na mas mababa sa 30W/kg. Kaya ang specification na ito ng thin strip ay angkop para gamitin sa 1kHz o ibaba.

• Ang 0.10mm at 0.08mm oriented silicon steel thin strips ay mas qualified para gamitin sa frequencies na mas mababa sa 3kHz. Sa 3kHz frequency, ang 0.10mm oriented silicon steel thin strip ay ginagamit na may magnetic flux density na humigit-kumulang 0.50T. Sa parehong kondisyon, ang 0.08mm specification ay maaaring gamitin ng kaunti na mas mataas na magnetic flux density values, tulad ng 0.50-0.80T.

• Ang 0.05mm oriented silicon steel thin strip, kapag gumagana sa 5kHz frequency, ay maaaring magkaroon ng magnetic flux density value na 0.5-0.6T. Kaya ang 0.05mm oriented silicon steel thin strip ay may pinakamalaking application range sa limang specifications na nabanggit sa itaas at angkop para gamitin sa 5kHz at ibaba.

(3) Magnetic Domain Refinement

Grooving Technology: Inireport ni Narita ng Japan ang epekto ng grooving sa domain structure at losses sa oriented silicon steel, na nagsasaad na ang pag-groove na perpendikular sa direksyon ng strip ay maaaring makabawas ng domain wall spacing at eddy current losses.

Laser Processing Technology ay gumagamit ng mga katangian ng mabilis na pag-init at pag-simula upang tratuhin ang ibabaw ng oriented silicon steel sheets sa pamamagitan ng line marking, na nagpapataas ng micro-plastic deformation at high-density dislocations sa init na lugar, na nagbabawas ng main domain wall length, habang nagpapalabas din ng residual tensile stress, na nagpapakamit ng layunin ng magnetic domain refinement at pagbawas ng iron loss.

Mayroong dalawang paraan ng laser processing: pulsed at continuous laser processing.

3. Impluwensya ng Ibabaw ng Oriented Silicon Steel sa Transformer Noise

Isa sa pangunahing sanhi ng transformer noise ay ang magnetostriction ng oriented silicon steel cores.

Ang magnetostriction ay tumutukoy sa pagbabago ng haba ng ferromagnetic material sa panahon ng magnetization. Ang magnetostriction ng oriented silicon steel ay malaki ang ugnayan sa kung may surface insulation coating ba o wala. Ang tension mula sa coating sa silicon steel sheets ay maaaring labanan ang compressive stresses na idinudulot ng materyales at assembly ng transformer, na nagpapababa ng transformer noise. Ang mga steel sheet na walang coating ay napakasensitibo sa compressive stress. Habang tumaas ang presyon, ang magnetostriction value ay tumaas nang agresibo, habang ang coated sheets ay hindi masyadong nagtaas ng magnetostriction value sa pagtaas ng compressive stress, na nagpapakita ng mas mababang sensitivity sa compressive stress.

Nararapat na ang oriented silicon steel ay may mababang magnetostriction upang mabawasan ang sensitivity nito sa stress, at mabawasan din ang noise. Dahil ang stress ay idinudulot sa panahon ng assembly ng core ng transformer, kinakailangan na mabawasan ang sensitivity ng materyal sa stress. Dahil sa coating, ang sensitivity ng oriented silicon steel sa stress sa magnetostriction ay nabawasan, at nabawasan din ang transformer noise.

Karagdagan pa, ang pag-apply ng insulation coating sa oriented silicon steel ay karaniwang may epekto na nagpapababa ng specific loss, na nagpapababa ng iron loss ng 9%-14%. Ang kalidad ng insulation coating ay dapat na mas mataas sa 5g/m².

4. Impluwensya ng High-Permeability Oriented Silicon Steel sa No-Load Loss at Noise Level ng Power Transformers

Ang mga benepisyo ng Hi-B high-permeability oriented silicon steel ay ang mga sumusunod:

(1) Kamangha-manghang Magnetization Characteristics

Ang mga katangian ng magnetization ay karaniwang sinusukat sa pamamagitan ng magnetic flux density sa 800A/m upang i-evaluate ang kalidad nito. Ang Hi-B high-permeability oriented silicon steel ay may relative permeability na humigit-kumulang 1920 sa 800A/m, samantalang ang CGO steel ay 1820. Ang paggamit ng Hi-B high-permeability oriented silicon steel bilang core material para bawasan ang no-load loss ay ang pinakaepektibong paraan para sa pagtiipon ng enerhiya.

(2) Mababang Magnetostriction

Ang magnetostriction ay tumutukoy sa paglalaki at pagsiksik ng core sa direksyon ng magnetization habang nasa AC magnetization, na ito ay isa sa pangunahing sanhi ng ingay ng transformer. Dahil ang Hi-B high-permeability oriented silicon steel ay may mababang magnetostriction, ito ay malaking nagbabawas ng ingay ng transformer at polusyon sa kapaligiran.

5. Impluwensya ng Teknolohiya ng Pagproseso ng Core ng Power Transformer

Sa panahon ng paggawa at pagproseso, ang oriented silicon steel ay nakakaranas ng shear stress at impakto ng manual na handling. Ang mekanikal na pagproseso at panlabas na pagdeteriorate ay malaking nakakaapekto sa tiyak na pagkawala ng silicon steel sheets, minsan ay nagdudulot ng pagtaas ng specific loss ng 3.08%-31.6%.

Ang mga burrs mula sa longitudinal shearing ng oriented silicon steel: Kung ang kalidad ng pagputol ay masama at may malaking pagkakaiba-iba sa sukat, kapag in-stack ang core, ito ay magdudulot ng malaking gap sa pagitan ng mga sheet, maraming overlap, at hindi pantay na laminations ng core, na nagreresulta sa pagtaas ng no-load current, minsan ay lumalampas sa mga pamantayan. Matapos ang deburring, ang specific loss ay bumababa. Ang mga pagsusulit ay nagpapakita na matapos ang deburring ng 30QG120, ang specific loss P1.5 ay bumababa ng 2.1%-2.6% (average 2.3%), at ang P1.7 ay bumababa ng 1.6%-3.5% (average 2.5%).

Ang pagpapabuti ng kalidad ng pagputol ng oriented silicon steel, pagbawas ng burrs, habang nagpapabuti rin ng flatness, at pag-apply ng angkop na clamping force sa core columns. Ang feedback mula sa mga tagagawa ng transformer ay nagpapakita na ang pagbawas ng burrs ng 0.02mm ay nagbabawas ng kabuuang stacked thickness (sa mga puntos ng clamping) ng 2-3mm, at ang ingay ay bumababa ng 3-4dB. Kaya, ang mga burrs ay dapat kontrolin sa loob ng 0.03mm.

Ang oriented silicon steel kailangan lumampas sa cutting, stamping, at stacking, na nagdudulot ng internal stresses, na nagdudulot ng deformation ng grain, na nagreresulta sa pagbaba ng magnetic permeability at pagtaas ng specific iron loss. Ang mga stresses na nabuo sa oriented silicon steel sa panahon ng cutting, stamping, stacking, at iba pang operasyon ng pagproseso ay maaaring bawasan sa pamamagitan ng annealing treatment, na maaaring bawasan ang specific iron loss ng cold-rolled oriented silicon steel ng humigit-kumulang 30%.