Derzeit gibt es weltweit zwei Hauptmaterialien zur Herstellung von Transformatorenkernen:Siliziumstahl und amorphe Legierung.
Siliziumstahlblech
Dies ist das Hauptmaterial für Transformatorenkern, normalerweise gestapelt mit warmgewalzten oder kaltgewalzten Siliziumstahlblechen mit hohem Siliziumgehalt. Siliziumstahlblech ist ein siliziumhaltiger Stahl mit einem Siliziumgehalt zwischen 0,8% und 4,8%. Siliziumstahl wird als Kern des Transformators verwendet, da Siliziumstahl selbst ein magnetisches Material mit starker magnetischer Leitfähigkeit ist. Es kann eine große magnetische Induktionsintensität in der erregten Spule erzeugen und dadurch die Größe des Transformators reduzieren. Die Qualität des Siliziumstahlblechs wird normalerweise durch die magnetische Flussdichte B ausgedrückt. Verschiedene Arten von Siliziumstahlblechen haben unterschiedliche magnetische Flussdichten. Zum Beispiel liegt der B-Wert von Schwarzblech bei 6000-8000, von niedrigem Siliziumblech bei 9000-11000 und von hohem Siliziumblech bei 12000-16000. Um Wirbelstromverluste zu reduzieren, wird zwischen jedem Siliziumstahlblech Isolierlack aufgetragen, um einen unabhängigen Leiter zu bilden.
Da der Transformator während des Betriebs Wirbelstromverluste erzeugt, wird der Transformatorenkern mit isolierten Siliziumstahlblechen gestapelt, sodass der Wirbelstrom durch einen kleineren Querschnitt in einem engen Kreis fließt, um den Widerstand auf dem Wirbelstrompfad zu erhöhen; gleichzeitig erhöht das Silizium im Siliziumstahl den Widerstand des Materials, was ebenfalls eine Rolle bei der Reduzierung des Wirbelstroms spielt.
Siliziumstahlblech ist ein spezielles elektrisches Stahlmaterial mit einer Reihe von Vorteilen wie hoher magnetischer Permeabilität, niedrigem Widerstand und geringen Hystereseverlusten.
Eigenschaften von Siliziumstahlblechen
1.Die Oberfläche des Siliziumstahlblechs hat eine sehr dünne Oxidschicht, die bestimmte korrosionsbeständige Eigenschaften aufweist.
2.Die Hystereseverluste des Siliziumstahlblechmaterials sind relativ gering, es erzeugt nicht leicht Wärme und beeinträchtigt nicht den normalen Betrieb elektromagnetischer Geräte.
3.Siliziumstahlblechmaterial ist leicht zu verarbeiten und kann durch Scheren, Pressen usw. zu Eisenkernen unterschiedlicher Formen und Größen hergestellt werden. Seine Hauptmerkmale sind: Siliziumstahl hat eine hohe magnetische Permeabilität, geringe Koerzitivkraft, großen Widerstand, geringe Hystereseverluste und kann die Wärmeentwicklung erheblich reduzieren.
Amorphe Legierungen
Seit den 1980er Jahren stehen amorphe Legierungen im Fokus der Forschung und Entwicklung in der Materialwissenschaftsgemeinschaft im In- und Ausland. Denn sie haben eine metastabile Struktur mit kurzreichweitiger Ordnung und langreichweitiger Unordnung. Im festen Zustand ist der dreidimensionale Raum seiner Atome topologisch ungeordnet und bleibt innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs relativ stabil.
In Bezug auf die mechanischen Eigenschaften hat es eine extrem hohe Festigkeit und Härte, aber einen niedrigen Elastizitätsmodul. Die Dehnung von metallischem Glas ist beim Dehnen gering (1,5%-2,5%), zeigt jedoch hohe Plastizität beim Komprimieren und Biegen, was darauf hinweist, dass es eine gute Zähigkeit bei hoher Festigkeit aufweist.
In Bezug auf die physikalischen Eigenschaften haben amorphe Legierungen im Allgemeinen einen höheren Widerstand und einen kleineren Temperaturkoeffizienten des Widerstands. Amorphe Legierung ist ein neues Material mit herausragender magnetischer Permeabilität. Es hat eine völlig andere Kristallstruktur als Siliziumstahl und ist förderlicher für Magnetisierung und Entmagnetisierung. Der Eisenverlust (d.h. Leerlaufverlust) von amorphen Legierungstransformatoren ist 70-80% niedriger als bei herkömmlichen Transformatoren, die allgemein Siliziumstahl als Eisenkern verwenden. Da die Verluste reduziert werden, sinkt auch der Stromerzeugungsbedarf, und die Emissionen von Treibhausgasen wie Kohlendioxid werden entsprechend reduziert.
Eigenschaften von amorphen Legierungsmaterialien
1.Die Dicke des amorphen Legierungseisenspanes ist extrem dünn.
2.Der amorphe Legierungseisenkern hat eine niedrige Sättigungsmagnetdichte.
3.Die Härte von amorphen Legierungen ist 5-mal höher als die von Siliziumstahlblechen.
4.Das amorphe Legierungseisenkernmaterial ist sehr empfindlich gegenüber mechanischem Stress, und sowohl Zugkraft als auch Biegespannung beeinflussen seine magnetischen Eigenschaften.
5.Die magnetische Domänenstreckung von amorphen Legierungen ist etwa 10 % höher als die von Siliziumstahlblechen, und sie sollte nicht übermäßig geklemmt werden. Amorphe Legierungen zeichnen sich durch hohe Sättigungsmagnetisierungsintensität, geringe Verluste (entspricht 1/3~1/5 von Siliziumstahlblechen), geringe Koerzitivkraft, geringen Erregerstrom und gute Temperaturstabilität aus.
In Bezug auf den Preis von Transformatoren, die aus den beiden Materialien hergestellt werden, ist der Preis von amorphen Legierungstransformatoren viel höher als der von Siliziumstahlblechtransformatoren. Denn für Kunden benötigen sie Transformatoren mit höherer Leistung und müssen bei der Auswahl der Materialien einen Vergleich anstellen.
