Retninga silisiumstål sin innvirkning på transformator effektivitet & støy

1. Utviklingstrekk i krafttransformatorproduksjonsteknologi i Kina

Krafttransformatorer utvikler seg hovedsakelig i to retninger:

Først, utvikling mot ekstra store ultrahøyspennings-transformatorer, med spenningsnivåer som forandres fra 220kV, 330kV og 500kV mot 750kV og 1000kV.

Andre, utvikling mot energibesparende, miniatyriserte, lavstøy, høyimpedans, og eksplosjons sikre typer. Disse produktene er hovedsakelig små og mellomstore transformatorer, som de nye S13- og S15-distribusjonstransformatorer som anbefales for oppgradering av by- og landsbygds strømnett.

Kinas fremtidige utviklingsretning for transformatorer vil fortsatt fokusere på energieffektivitet, lav støy, brann- og eksplosjons-sikkerhet, samt høy pålitelighet.

2. Innvirkningen av orientert silisjølsmateriale på ytelsen til krafttransformatorer

I industrifremmede land konsumerer elektrisk energi på grunn av jerntap i transformatororientert silisjøl omtrent 4% av total produksjon. Derfor har reduksjonen av jerntap i orientert silisjøl alltid vært et viktig forskningsområde for silisjølfirmaer verden over. Jerntap kan dekomponeres til virvelstrømnings-tap og hysteresetap.

Angående silisjølmateriale, de viktigste metodene for å redusere jerntap i orientert silisjøl er økning av silikoninnhold, redusering av platelykket, og magnetdomene-forfiningsteknologi.

(1) Økning av silikoninnhold

Nåværende industrielt produsert silisjøl inneholder over 3,0% silikon ved masse. Når dette økes til 6,5%, minker silisjøltap betydelig, gjør det den optimale materialet for bruk i frekvensområdet 400Hz til 10kHz.

(2) Redusering av platelykket

Orientert silisjøl som benyttes nå blir stadig tynnere. 0,35mm tykkelse er utaset, med vanlige tykkelsesverdier nå være 0,3mm, 0,27mm, 0,23mm, og 0,18mm, som kan redusere virvelstrømnings-tap i orientert silisjøl.

• 0,20mm orientert silisjølstrip kan brukes ved 400Hz eller under, med magnetfluktdensitet på 1,5T og relativt lavt jerntap.

• 0,15mm orientert silisjølstrip, når den opererer på 1kHz frekvens med en magnetfluktdensitet på 1,0T, har et jerntapverdi mindre enn 30W/kg. Derfor er denne spesifikasjonen av strip egnet for bruk på 1kHz eller under.

• 0,10mm og 0,08mm orientert silisjølstrip er mer egnet for bruk ved frekvenser under 3kHz. Ved 3kHz frekvens, brukes 0,10mm orientert silisjølstrip med en magnetfluktdensitet på omtrent 0,50T. Under samme forhold, kan 0,08mm spesifikasjon bruke litt høyere magnetfluktdensitetsverdier, slik som 0,50-0,80T.

• 0,05mm orientert silisjølstrip, når den opererer på 5kHz frekvens, kan ha en magnetfluktdensitetsverdi på 0,5-0,6T. Derfor har 0,05mm orientert silisjølstrip det største anvendelsesområdet blant de fem spesifikasjonene nevnt ovenfor, og er egnet for bruk på 5kHz og under.

(3) Forfining av magnetdomener

Grovningsteknologi: Japan's Narita rapporterte om effekten av grovning på domenestruktur og tap i orientert silisjøl, pekte på at grovning vinkelrett på stripsretningen kan effektivt redusere domenemuravstand og virvelstrømnings-tap.

Laserbehandlingsteknologi benytter seg av karakteristikkene rask opptinning og kjøling for å behandle overflaten av orientert silisjølstrips ved linje marking, som fremmer mikroplastisk deformering og høy densitet dislokasjoner i det oppvarmede området, reduserer lengden av hoveddomenemurer, mens samtidig produserer resterende trekkspenning, som oppnår formålet med å forfine magnetdomener og redusere jerntap.

Det er to laserbehandlingsmetoder: pulserende og kontinuerlig laserbehandling.

3. Innvirkningen av overflate av orientert silisjøl på transformatorstøy

En av de viktigste årsakene til transformatorstøy er magnetostruksjonen av orientert silisjølkjerner.

Magnetostruksjon refererer til lengdeendringen av ferromagnetisk materiale under magnetisering. Magnetostruksjonen av orientert silisjøl er sterkt relatert til om det er overflateisoleringsoverflating. Spenningen fra overflatingen på silisjølstrips kan motvirke kompresjonsspenninger generert av materiale og transformatoroppsett, dermed redusere transformatorstøy. Uoverflatete strips er svært sensitive for kompresjonsspenninger. Når presset øker, stiger magnetostruksjonsverdien skarpt, mens overflatete strips viser mindre markede økninger i magnetostruksjonsverdi med økte kompresjonsspenninger, indikerer lavere sensitivitet for kompresjonsspenninger.

Det er ønskelig at orientert silisjøl har lav magnetostruksjon for å redusere dets sensitivitet for stress, samtidig som støy reduseres. Ettersom stress genereres under transformatorkjernemontering, er det nødvendig å redusere materialenes sensitivitet for stress. På grunn av overflating, reduseres orientert silisjøls sensitivitet for stress under magnetostruksjon, og transformatorstøy reduseres også.

I tillegg har overflating av orientert silisjøl generelt effekten av å redusere spesifikt tap, reduserer jerntap med 9%-14%. Kvaliteten av overflatingen bør helst være over 5g/m².

4. Innvirkningen av høy permeabilitet orientert silisjøl på tomgangstap og støy nivå for krafttransformatorer

Forskjellene til Hi-B høypermeabilitet orientert silisjøstål er som følger:

(1) Utmärkede Magnetiseringskarakteristika

Magnetiseringskarakteristika måles typisk ved magnetisk fluktdensitet ved 800A/m for å evaluere kvaliteten. Hi-B høypermeabilitet orientert silisjøstål har en relativ permeabilitet på omtrent 1920 ved 800A/m, mens CGO-stål er 1820. Ved bruk av Hi-B høypermeabilitet orientert silisjøstål som kjernematerial for å redusere tomgangstap er det mest effektivt for energibesparelse.

(2) Lav Magnetostrikk

Magnetostrikk refererer til lengdeutvidelsen og -forkortelsen i kjernen i magnetiseringsretningen under vekselstrøm-magnetisering, som er en av de viktigste årsakene til transformatorstøy. Ettersom Hi-B høypermeabilitet orientert silisjøstål har lav magnetostrikk, reduserer det betydelig transformatorstøy og miljøforurensning.

5. Innvirkning av Kjerneprosessingsteknologi for Effekttransformatorer

Under produksjon og prosessering utsattes orientert silisjøstål for klippespenning og manuelle håndteringseffekter. Mekanisk prosessering og eksterne forringelsesfaktorer påvirker betydelig spesifikt tap av silisjøplater, noen ganger med økning fra 3,08% til 31,6%.

Splitt fra longitudinal klipping av orientert silisjøstål: Hvis klippkvaliteten er dårlig med store dimensjonsavvik, vil det når kjernen stables, føre til store luftgapper mellom plater, mange overlapp, og ujevn kjernelag, som resulterer i økt tomgangsstrøm, noen ganger over standard. Etter fjerning av splitt, minker spesifikt tap. Tester viser at etter fjerning av splitt 30QG120, minker spesifikt tap P1.5 med 2,1%-2,6% (gjennomsnitt 2,3%), og P1.7 minker med 1,6%-3,5% (gjennomsnitt 2,5%).

Forbedring av klippkvaliteten av orientert silisjøstål, redusering av splitt, samt forbedring av flatheit, og anvendelse av passende klemspenning på kjernestolper. Tilbakemeldinger fra transformatorprodusenter indikerer at reduksjon av splitt med 0,02mm reduserer total stabeltykkelse (ved klempunkter) med 2-3mm, og støy reduseres med 3-4dB. Derfor bør splitt kontrolleres innen 0,03mm.

Orientert silisjøstål må gjennomgå klipping, stamping og stabling, noe som genererer interne spenninger, som fører til korngjennomforming, med følge av nedsatt magnetisk permeabilitet og økt spesifikt jernetappe. Spenningene som genereres i orientert silisjøstål under klipping, stamping, stabling og andre prosesser kan reduseres ved hjelp av glødbehandling, som kan redusere spesifikt jernetappe for kaldrullede orienterte silisjøplater med omtrent 30%.