Actuellement, il existe deux principaux matériaux pour la fabrication des noyaux de transformateurs dans le monde :acier au silicium et alliage amorphe.
Feuille d'acier au silicium
C'est le principal matériau pour les noyaux de transformateurs, généralement empilé avec des feuilles d'acier au silicium laminées à chaud ou à froid avec une teneur élevée en silicium. La feuille d'acier au silicium est un acier contenant du silicium avec une teneur en silicium comprise entre 0,8 % et 4,8 %. L'acier au silicium est utilisé comme noyau du transformateur car l'acier au silicium lui-même est un matériau magnétique avec une forte conductivité magnétique. Il peut générer une grande intensité d'induction magnétique dans la bobine sous tension, réduisant ainsi la taille du transformateur. La qualité de la feuille d'acier au silicium est généralement exprimée par la densité de flux magnétique B. Différents types de feuilles d'acier au silicium ont différentes densités de flux magnétique. Par exemple, la valeur B de la feuille de fer noir est de 6000-8000, la feuille de silicium faible est de 9000-11000, et la feuille de silicium élevée est de 12000-16000. Afin de réduire les pertes par courants de Foucault, une peinture isolante sera appliquée entre chaque feuille d'acier au silicium pour former un conducteur indépendant.
Étant donné que le transformateur génère des pertes par courants de Foucault pendant son fonctionnement, afin de réduire ces pertes, le noyau du transformateur est empilé avec des feuilles d'acier au silicium isolées, de sorte que le courant de Foucault passe par une section plus petite dans une boucle étroite pour augmenter la résistance sur le chemin du courant de Foucault ; en même temps, le silicium dans l'acier au silicium augmente la résistivité du matériau, ce qui joue également un rôle dans la réduction du courant de Foucault.
La feuille d'acier au silicium est un matériau d'acier électrique spécial avec une série d'avantages tels qu'une perméabilité magnétique élevée, une faible résistivité et de faibles pertes par hystérésis.
Caractéristiques des feuilles d'acier au silicium
1.La surface de la feuille d'acier au silicium a une couche d'oxyde très fine, qui a certaines propriétés anticorrosion.
2.Les pertes par hystérésis du matériau de la feuille d'acier au silicium sont relativement faibles, il n'est pas facile de générer de la chaleur et n'affectera pas le fonctionnement normal de l'équipement électromagnétique.
3.Le matériau de la feuille d'acier au silicium est facile à traiter et peut être transformé en noyaux de différentes formes et tailles par découpe, pressage, etc. Ses principales caractéristiques sont : l'acier au silicium a une perméabilité magnétique élevée, une faible force coercitive, une grande résistivité, de faibles pertes par hystérésis, et peut réduire considérablement le degré de génération de chaleur.
Alliages amorphes
Les alliages amorphes sont devenus le centre de recherche et de développement dans la communauté des sciences des matériaux au pays et à l'étranger depuis les années 1980. Parce qu'ils ont une caractéristique structurelle métastable d'ordre à courte portée et de désordre à longue portée. À l'état solide, l'espace tridimensionnel de ses atomes est topologiquement désordonné et reste relativement stable dans une certaine plage de température.
En termes de propriétés mécaniques, il a une résistance et une dureté extrêmement élevées, mais un module d'élasticité faible. L'allongement du verre métallique est faible lorsqu'il est étiré (1,5%-2,5%), mais il montre une grande plasticité lorsqu'il est comprimé et plié, indiquant qu'il a une bonne ténacité tout en ayant une grande résistance.
En termes de propriétés physiques, les alliages amorphes ont généralement une résistivité plus élevée et un coefficient de température de résistance plus faible. L'alliage amorphe est un nouveau type de matériau avec une perméabilité magnétique exceptionnelle. Il a une structure cristalline complètement différente de celle de l'acier au silicium et est plus propice à la magnétisation et à la démagnétisation. La perte de fer (c'est-à-dire la perte à vide) des transformateurs en alliage amorphe est de 70 à 80 % inférieure à celle des transformateurs traditionnels qui utilisent généralement de l'acier au silicium comme noyau de fer. À mesure que les pertes sont réduites, la demande de production d'énergie diminue également, et les émissions de gaz à effet de serre tels que le dioxyde de carbone sont réduites en conséquence.
Caractéristiques des matériaux en alliage amorphe
1.L'épaisseur de la puce de fer en alliage amorphe est extrêmement fine.
2.Le noyau de fer en alliage amorphe a une faible densité magnétique de saturation.
3.La dureté de l'alliage amorphe est 5 fois celle de la feuille d'acier au silicium.
4.Le matériau du noyau de fer en alliage amorphe est très sensible au stress mécanique, et à la fois la force de traction et le stress de flexion affecteront ses propriétés magnétiques.
5.L'étirement du domaine magnétique de l'alliage amorphe est environ 10 % plus élevé que celui de la feuille d'acier au silicium, et il ne doit pas être trop serré. Les alliages amorphes ont les caractéristiques d'une intensité d'induction magnétique de saturation élevée, de faibles pertes (équivalentes à 1/3~1/5 des feuilles d'acier au silicium), d'une faible force coercitive, d'un faible courant d'excitation et d'une bonne stabilité thermique.
En termes de prix des transformateurs fabriqués à partir des deux matériaux, le prix des transformateurs en alliage amorphe est beaucoup plus élevé que celui des transformateurs en feuille d'acier au silicium. Parce que pour les clients, ils ont besoin de transformateurs de performance supérieure, et ils doivent faire une comparaison dans le choix des matériaux.
