ओरिएंटेड सिलिकॉन स्टील ट्रांसफ़ोर्मर की दक्षता और शोर पर प्रभाव

1. चीन में पावर ट्रांसफार्मर निर्माण प्रौद्योगिकी के विकास की दिशाएँ

पावर ट्रांसफार्मर दो मुख्य दिशाओं में विकसित हो रहे हैं:

पहला, अतिविशाल अति-उच्च वोल्टेज ट्रांसफार्मर की ओर विकास, जिसमें वोल्टेज स्तर 220kV, 330kV, और 500kV से 750kV और 1000kV की ओर बढ़ रहा है।

दूसरा, ऊर्जा-बचाती, संक्षिप्त, कम-शोर, उच्च-आंतरिक प्रतिरोध, और विस्फोट-प्रतिरोधी प्रकारों की ओर विकास। ये उत्पाद विशेष रूप से छोटे और मध्यम आकार के ट्रांसफार्मर हैं, जैसे नए S13 और S15 डिस्ट्रीब्यूशन ट्रांसफार्मर, जो शहरी और ग्रामीण विद्युत ग्रिड अपग्रेड के लिए वर्तमान में सिफारिश किए जा रहे हैं।

भविष्य में चीन के ट्रांसफार्मर विकास की दिशा अभी भी ऊर्जा-बचाती, कम-शोर, आग और विस्फोट-प्रतिरोधी प्रकारों, और उच्च विश्वसनीयता पर केंद्रित होगी।

2. ऑरिएंटेड सिलिकॉन स्टील सामग्री का पावर ट्रांसफार्मर की प्रदर्शन पर प्रभाव

विकसित औद्योगिक देशों में, ट्रांसफार्मर-ओरिएंटेड सिलिकॉन स्टील में लोहे की हानि के कारण खपत की गई विद्युत ऊर्जा कुल विद्युत उत्पादन का लगभग 4% है। इसलिए, ऑरिएंटेड सिलिकॉन स्टील में लोहे की हानि को कम करना विश्वभर के सिलिकॉन स्टील उद्यमों के लिए एक महत्वपूर्ण शोध विषय रहा है। लोहे की हानि को विक्रमी हानि और हिस्टरीसिस हानि में विघटित किया जा सकता है।

सिलिकॉन स्टील सामग्री के संदर्भ में, ऑरिएंटेड सिलिकॉन स्टील में लोहे की हानि को कम करने की मुख्य विधियाँ सिलिकॉन सामग्री में वृद्धि, शीट की मोटाई कम करना, और चुंबकीय क्षेत्र विश्लेषण तकनीक हैं।

(1) सिलिकॉन सामग्री में वृद्धि

वर्तमान में, औद्योगिक रूप से उत्पादित सिलिकॉन स्टील में 3.0% से अधिक सिलिकॉन द्रव्यमान से भरा होता है। जब इसे 6.5% तक बढ़ाया जाता है, तो सिलिकॉन स्टील की हानि बहुत कम हो जाती है, जिससे यह 400Hz से 10kHz आवृत्ति की सीमा में उपयोग के लिए सर्वोत्तम सामग्री बन जाती है।

(2) शीट की मोटाई कम करना

वर्तमान में उपयोग किए जा रहे ऑरिएंटेड सिलिकॉन स्टील धीरे-धीरे पतले हो रहे हैं। 0.35mm मोटाई वाला शीट विसर्जित हो गया है, और अब सामान्य मोटाई 0.3mm, 0.27mm, 0.23mm, और 0.18mm है, जिससे ऑरिएंटेड सिलिकॉन स्टील में विक्रमी हानि कम हो जाती है।

• 0.20mm ऑरिएंटेड सिलिकॉन स्टील पतला टुकड़ा 400Hz या इससे कम आवृत्ति पर उपयोग किया जा सकता है, जिसमें चुंबकीय प्रवाह घनत्व 1.5T तक पहुँच सकता है और लोहे की हानि अपेक्षाकृत कम होती है।

• 0.15mm ऑरिएंटेड सिलिकॉन स्टील पतला टुकड़ा, 1kHz आवृत्ति पर 1.0T चुंबकीय प्रवाह घनत्व के साथ काम करता है, जिसकी लोहे की हानि का मान 30W/kg से कम होता है। इसलिए, यह पतला टुकड़ा 1kHz या इससे कम आवृत्ति पर उपयोग के लिए उपयुक्त है।

• 0.10mm और 0.08mm ऑरिएंटेड सिलिकॉन स्टील पतले टुकड़े 3kHz से कम आवृत्ति पर उपयोग के लिए अधिक योग्य हैं। 3kHz आवृत्ति पर, 0.10mm ऑरिएंटेड सिलिकॉन स्टील पतला टुकड़ा लगभग 0.50T चुंबकीय प्रवाह घनत्व के साथ उपयोग किया जाता है। इसी स्थिति में, 0.08mm विशिष्ट उपयोग कर सकता है थोड़ा अधिक चुंबकीय प्रवाह घनत्व, जैसे 0.50-0.80T।

• 0.05mm ऑरिएंटेड सिलिकॉन स्टील पतला टुकड़ा, 5kHz आवृत्ति पर 0.5-0.6T चुंबकीय प्रवाह घनत्व का मान रख सकता है। इसलिए, 0.05mm ऑरिएंटेड सिलिकॉन स्टील पतला टुकड़ा उपरोक्त पांच विशिष्टों में से सबसे व्यापक उपयोग के लिए उपयुक्त है और 5kHz या इससे कम आवृत्ति पर उपयोग के लिए उपयुक्त है।

(3) चुंबकीय क्षेत्र विश्लेषण

ग्रोविंग तकनीक: जापान के नारिता ने ऑरिएंटेड सिलिकॉन स्टील में ग्रोविंग के प्रभाव और हानि पर बताया, जिसमें बताया गया है कि टुकड़े की दिशा के लंबवत ग्रोविंग चुंबकीय क्षेत्र की दीवारों के बीच की दूरी और विक्रमी हानि को कम करने में प्रभावी होता है।

लेजर प्रोसेसिंग तकनीक तेज गर्मी और ठंडे होने की विशेषताओं का उपयोग करती है ताकि ऑरिएंटेड सिलिकॉन स्टील शीट की सतह पर लाइन बनाने से गर्म किए गए क्षेत्र में लघु प्लास्टिक विकृति और उच्च-घनत्व वाले डिस्लोकेशन उत्पन्न हो, मुख्य चुंबकीय क्षेत्र दीवारों की लंबाई कम हो, और एक साथ अवशिष्ट टांसिल तनाव उत्पन्न हो, जिससे चुंबकीय क्षेत्र को विश्लेषित करने और लोहे की हानि को कम करने का उद्देश्य पूरा हो।

दो लेजर प्रोसेसिंग विधियाँ हैं: पल्स और निरंतर लेजर प्रोसेसिंग।

3. ऑरिएंटेड सिलिकॉन स्टील सतह पर ट्रांसफार्मर शोर का प्रभाव

ट्रांसफार्मर शोर का एक मुख्य कारण ऑरिएंटेड सिलिकॉन स्टील कोर का चुंबकीय विस्तार है।

चुंबकीय विस्तार चुंबकीय वस्तु के चुंबकीकरण के दौरान लंबाई में परिवर्तन को संदर्भित करता है। ऑरिएंटेड सिलिकॉन स्टील का चुंबकीय विस्तार इसकी सतह पर इन्सुलेशन कोटिंग होने पर बहुत जुड़ा हुआ है। कोटिंग से सिलिकॉन स्टील शीट पर तनाव उत्पन्न होता है, जो उपकरण और ट्रांसफार्मर की संरचना से उत्पन्न होने वाले दबाव को दूर करता है, जिससे ट्रांसफार्मर शोर कम होता है। बिना कोटिंग वाले शीट दबाव पर बहुत संवेदनशील होते हैं। जैसे-जैसे दबाव बढ़ता है, चुंबकीय विस्तार का मान तेजी से बढ़ता है, जबकि कोटिंग वाले शीट दबाव में वृद्धि के साथ चुंबकीय विस्तार का मान कम बढ़ता है, जो दबाव पर कम संवेदनशीलता को दर्शाता है।

ऑरिएंटेड सिलिकॉन स्टील को कम चुंबकीय विस्तार रखना वांछित है ताकि इसकी दबाव पर संवेदनशीलता कम हो, जिससे शोर भी कम हो। ट्रांसफार्मर कोर की संरचना के दौरान दबाव उत्पन्न होता है, इसलिए सामग्री की दबाव पर संवेदनशीलता को कम करना आवश्यक है। कोटिंग के कारण, ऑरिएंटेड सिलिकॉन स्टील की दबाव पर संवेदनशीलता कम हो जाती है, और ट्रांसफार्मर शोर भी कम हो जाता है।

इसके अलावा, ऑरिएंटेड सिलिकॉन स्टील पर इन्सुलेशन कोटिंग लगाने से आम तौर पर विशिष्ट हानि को कम करने का प्रभाव पड़ता है, जिससे लोहे की हानि 9%-14% कम हो जाती है। इन्सुलेशन कोटिंग की गुणवत्ता 5g/m² से अधिक होनी चाहिए।

4. उच्च-चुंबकीय ऑरिएंटेड सिलिकॉन स्टील का पावर ट्रांसफार्मर की नो-लोड हानि और शोर स्तर पर प्रभाव

Hi-B उच्च पारगम्यता वाले दिशानिर्देशित सिलिकॉन स्टील के फायदे इस प्रकार हैं:

(1) अद्वितीय चुंबकीयकरण विशेषताएँ

चुंबकीयकरण विशेषताओं को आमतौर पर 800A/m पर चुंबकीय प्रवाह घनत्व द्वारा मापा जाता है। Hi-B उच्च पारगम्यता वाले दिशानिर्देशित सिलिकॉन स्टील की 800A/m पर आपेक्षिक पारगम्यता लगभग 1920 होती है, जबकि CGO स्टील की 1820 होती है। नो-लोड नुकसान को कम करने के लिए Hi-B उच्च पारगम्यता वाले दिशानिर्देशित सिलिकॉन स्टील का उपयोग कोर सामग्री के रूप में करना ऊर्जा बचाने के लिए सबसे प्रभावी है।

(2) कम चुंबकीय विस्तार

चुंबकीय विस्तार एसी चुंबकीकरण के दौरान चुंबकीकरण दिशा में कोर की लंबाई में विस्तार और संकुचन को संदर्भित करता है, जो ट्रांसफॉर्मर शोर का एक मुख्य कारण है। क्योंकि Hi-B उच्च पारगम्यता वाले दिशानिर्देशित सिलिकॉन स्टील का चुंबकीय विस्तार कम होता है, इसलिए यह ट्रांसफॉर्मर शोर और पर्यावरणीय प्रदूषण को बहुत कम करता है।

5. विद्युत ट्रांसफॉर्मर कोर प्रक्रिया प्रौद्योगिकी का प्रभाव

निर्माण और प्रक्रिया के दौरान, दिशानिर्देशित सिलिकॉन स्टील को कटिंग तनाव और मानवीय हस्तांतरण के प्रभाव से गुजरना पड़ता है। मैकेनिकल प्रक्रिया और बाहरी अपशिष्ट गुणधर्म सिलिकॉन स्टील शीट के विशिष्ट नुकसान पर बहुत प्रभाव डालते हैं, कभी-कभी विशिष्ट नुकसान 3.08%-31.6% तक बढ़ जाता है।

दिशानिर्देशित सिलिकॉन स्टील के लंबवत कटिंग से बनने वाले बर्स: यदि कटिंग गुणवत्ता खराब है और आकार में बड़ा विचलन है, तो कोर को ढेरी बनाते समय शीटों के बीच बड़ा फासला, बहुत सारे ओवरलैप और असमान कोर लेमिनेशन होता है, जिससे नो-लोड धारा बढ़ जाती है, कभी-कभी मानकों से अधिक हो जाती है। बर्स को हटाने के बाद विशिष्ट नुकसान कम हो जाता है। परीक्षण दिखाते हैं कि 30QG120 को बर्स हटाने के बाद, विशिष्ट नुकसान P1.5 2.1%-2.6% (औसत 2.3%) तक घट जाता है, और P1.7 1.6%-3.5% (औसत 2.5%) तक घट जाता है।

दिशानिर्देशित सिलिकॉन स्टील की कटिंग गुणवत्ता को सुधारना, बर्स को कम करना, समतलता में सुधार करना, और कोर कॉलम पर उचित दबाव लगाना। ट्रांसफॉर्मर निर्माताओं से प्रतिक्रिया प्राप्त होती है कि बर्स को 0.02mm तक कम करने से कुल स्टैक गहराई (क्लैंपिंग बिंदुओं पर) 2-3mm तक कम हो जाती है, और शोर 3-4dB तक कम हो जाता है। इसलिए, बर्स को 0.03mm से कम रखा जाना चाहिए।

दिशानिर्देशित सिलिकॉन स्टील को कटिंग, स्टैंपिंग और स्टैकिंग से गुजरना पड़ता है, जिससे आंतरिक तनाव उत्पन्न होता है, जो ग्रेन विकृति का कारण बनता है, जिससे चुंबकीय पारगम्यता कम हो जाती है और विशिष्ट लोहे का नुकसान बढ़ जाता है। कटिंग, स्टैंपिंग, स्टैकिंग और अन्य प्रक्रिया संचालन के दौरान दिशानिर्देशित सिलिकॉन स्टील में उत्पन्न तनाव को एनिलिंग उपचार द्वारा कम किया जा सकता है, जो ठंडे रोलिंग दिशानिर्देशित सिलिकॉन स्टील के विशिष्ट लोहे के नुकसान को लगभग 30% तक कम कर सकता है।