Attualmente, ci sono due principali materiali per la fabbricazione dei nuclei dei trasformatori nel mondo: acciaio al silicio e lega amorfa.
Foglio di acciaio al silicio
Questo è il principale materiale per i nuclei dei trasformatori, solitamente impilato con fogli di acciaio al silicio laminati a caldo o a freddo con un alto contenuto di silicio. Il foglio di acciaio al silicio è un acciaio contenente silicio con un contenuto di silicio compreso tra 0,8% e 4,8%. L'acciaio al silicio è utilizzato come nucleo del trasformatore perché l'acciaio al silicio stesso è un materiale magnetico con forte conduttività magnetica. Può generare una grande intensità di induzione magnetica nella bobina energizzata, riducendo così le dimensioni del trasformatore. La qualità del foglio di acciaio al silicio è solitamente espressa dalla densità di flusso magnetico B. Diversi tipi di fogli di acciaio al silicio hanno diverse densità di flusso magnetico. Ad esempio, il valore B del foglio di ferro nero è 6000-8000, il foglio a basso contenuto di silicio è 9000-11000 e il foglio ad alto contenuto di silicio è 12000-16000. Per ridurre le perdite per correnti parassite, verrà applicata vernice isolante tra ciascun foglio di acciaio al silicio per formare un conduttore indipendente.
Poiché il trasformatore genererà perdite per correnti parassite durante il funzionamento, per ridurre tali perdite, il nucleo del trasformatore è impilato con fogli di acciaio al silicio isolati, in modo che la corrente parassita passi attraverso una sezione trasversale più piccola in un circuito stretto per aumentare la resistenza sul percorso della corrente parassita; allo stesso tempo, il silicio nell'acciaio al silicio aumenta la resistività del materiale, il che contribuisce a ridurre la corrente parassita.
Il foglio di acciaio al silicio è un materiale speciale in acciaio elettrico con una serie di vantaggi come alta permeabilità magnetica, bassa resistività e basse perdite per isteresi.
Caratteristiche dei fogli di acciaio al silicio
1.La superficie del foglio di acciaio al silicio ha uno strato di ossido molto sottile, che ha certe proprietà anticorrosive.
2.Le perdite per isteresi del materiale del foglio di acciaio al silicio sono relativamente piccole, non è facile che generi calore e non influenzerà il normale funzionamento delle apparecchiature elettromagnetiche.
3.Il materiale del foglio di acciaio al silicio è facile da lavorare e può essere trasformato in nuclei di ferro di diverse forme e dimensioni mediante taglio, pressatura, ecc. Le sue principali caratteristiche sono: l'acciaio al silicio ha un'elevata permeabilità magnetica, bassa forza coercitiva, grande resistività, piccole perdite per isteresi e può ridurre notevolmente il grado di generazione di calore.
Leghe amorfe
Le leghe amorfe sono diventate il fulcro della ricerca e sviluppo nella comunità delle scienze dei materiali a livello nazionale e internazionale dagli anni '80. Perché ha una caratteristica strutturale metastabile di ordine a corto raggio e disordine a lungo raggio. Nello stato solido, lo spazio tridimensionale dei suoi atomi è topologicamente disordinato e rimane relativamente stabile entro un certo intervallo di temperatura.
In termini di proprietà meccaniche, ha una resistenza e durezza estremamente elevate, ma un basso modulo elastico. L'allungamento del vetro metallico è piccolo quando viene stirato (1,5%-2,5%), ma mostra alta plasticità quando viene compresso e piegato, indicando che ha una buona tenacità pur avendo alta resistenza.
In termini di proprietà fisiche, le leghe amorfe generalmente hanno una resistività più alta e un coefficiente di temperatura della resistenza più piccolo. La lega amorfa è un nuovo tipo di materiale con una permeabilità magnetica eccezionale. Ha una struttura cristallina completamente diversa dall'acciaio al silicio ed è più favorevole alla magnetizzazione e smagnetizzazione. La perdita di ferro (cioè la perdita a vuoto) dei trasformatori in lega amorfa è inferiore del 70-80% rispetto ai trasformatori tradizionali che generalmente utilizzano l'acciaio al silicio come nucleo di ferro. Poiché le perdite sono ridotte, anche la domanda di generazione di energia diminuisce e le emissioni di gas serra come l'anidride carbonica sono ridotte di conseguenza.
Caratteristiche dei materiali in lega amorfa
1.Lo spessore del chip di ferro in lega amorfa è estremamente sottile.
2.Il nucleo di ferro in lega amorfa ha una bassa densità magnetica di saturazione.
3.La durezza della lega amorfa è 5 volte quella del foglio di acciaio al silicio.
4.Il materiale del nucleo di ferro in lega amorfa è molto sensibile allo stress meccanico, e sia la forza di trazione che lo stress di piegatura influenzeranno le sue proprietà magnetiche.
5.L'allungamento del dominio magnetico della lega amorfa è circa il 10% superiore a quello del foglio di acciaio al silicio e non dovrebbe essere eccessivamente serrato. Le leghe amorfe hanno le caratteristiche di alta intensità di induzione magnetica di saturazione, basse perdite (equivalenti a 1/3~1/5 dei fogli di acciaio al silicio), bassa forza coercitiva, bassa corrente di eccitazione e buona stabilità termica.
In termini di prezzo dei trasformatori realizzati con i due materiali, il prezzo dei trasformatori in lega amorfa è molto più alto di quello dei trasformatori in foglio di acciaio al silicio. Perché per i clienti, hanno bisogno di trasformatori ad alte prestazioni e devono fare un confronto nella selezione dei materiali.
