Hvordan silisiumstål reduserer transformatorkjernetap

Hvorfor brukes silisjølbletter i transformatorkjerner – Reduserer eddystrømtap

Hvorfor redusere den andre typen jerntap—eddystrømtap?
Når en transformator fungerer, strømmer vekselstrøm gjennom dens vindinger, som produserer en tilsvarende vekslemagnetisk fluk. Denne endrede flukken inducerer strømmer innenfor jernkernen. Disse induksjonerte strømmene sirkulerer i plan parallelt med magnetflukten, danner lukkede løkker—derfor kalles de eddystrømmer. Eddystrømtap fører også til at kernen blir varm.

Hvorfor er transformatorkjerner laget av silisjølbletter?

Silisjøl—en stålleging som inneholder silisium (også kjent som "silisium" eller "Si") med et silisiuminnhold mellom 0,8% og 4,8%—brukes ofte for transformatorkjerner. Grunnen ligger i silisjølets sterke magnetisk permeabilitet. Som et høyeffektivt magnetisk materiale kan det produsere en høy magnetisk fluktdensitet når det er energiforsynt, noe som lar transformer bli mer kompakte.

Som vi vet, opererer reelle transformer under vekselstrøm (AC)-betingelser. Effektspill oppstår ikke bare på grunn av motstand i vindingen, men også innenfor jernkernen på grunn av syklisk magnetisering. Dette kjernespesifikke effektspillet kalles "jernspill", som består av to komponenter:

• Hysteresistap

• Eddystrømtap

Hysteresistap oppstår fra magnetisk hysteresefenomen under kjerne-magnetiseringsprosessen. Størrelsen på dette tapet er proporsjonal med arealet omgitt av materialets hystereseloop. Silisjøl har en smal hystereseloop, noe som resulterer i lavere hysteresistap og betydelig redusert varming.

Med disse fordeler, hvorfor brukes ikke en solid blokk av silisjøl til kjernen? Hvorfor prosesserer man det isteden til tynne blett?

Svaret er for å redusere den andre komponenten av jernspill—eddystrømtap.

Som nevnt tidligere, induserer den vekslemagnetiske flukten eddystrømmer i kjernen. For å minimere disse strømmer, konstrueres transformatorkjerner av tynne silisjølbletter som er isolert fra hverandre og stables sammen. Denne designen begrenser eddystrømmer til smale, utstrakte veier med mindre tverrsnitt, noe som øker elektrisk motstand langs deres flytkurs. I tillegg øker tilsetningen av silisium i legingen elektrisk resistiviteten til materialet selv, noe som ytterligere undertrykker dannelse av eddystrømmer.

Typisk bruker transformatorkjerner kaldrullede silisjølbletter på omtrent 0,35 mm tykke. Basert på de nødvendige kjernedimensjonene, kuttes disse blettene i lange striper og stables i "日" (dobbel-vindu) eller enkel-vindu-konfigurasjoner.

Teoretisk sett, jo tyndere blettene er og jo smalere striper, jo mindre er eddystrømtap—noe som resulterer i lavere temperaturstigning og redusert materialeforbruk. Imidlertid, i praksis, optimiserer ikke designere bare for å minimere eddystrømmer. Bruk av ekstremt tynne eller smale striper ville øke produksjonstiden og arbeidskostnadene betydelig, samtidig som den effektive tverrsnittarealet til kjernen reduseres. Derfor må ingeniører når de fabrikerer silisjølkjerner, nøyaktig balansere teknisk ytelse, produksjons-effektivitet og kostnad for å velge de optimale dimensjonene.