В настоящее время в мире существует два основных материала для изготовления сердечников трансформаторов: кремнистая сталь и аморфный сплав.
Лист кремнистой стали
Это основной материал для сердечников трансформаторов, обычно сложенных из горячекатаных или холоднокатаных листов кремнистой стали с высоким содержанием кремния. Лист кремнистой стали — это сталь, содержащая кремний, с содержанием кремния от 0,8% до 4,8%. Кремнистая сталь используется в качестве сердечника трансформатора, потому что сама по себе является магнитным материалом с сильной магнитной проводимостью. Она может создавать большую магнитную индукцию в обмотке, тем самым уменьшая размер трансформатора. Качество листа кремнистой стали обычно выражается плотностью магнитного потока B. Разные типы листов кремнистой стали имеют разные плотности магнитного потока. Например, значение B для черного железа составляет 6000-8000, для низкокремнистого листа — 9000-11000, а для высококремнистого листа — 12000-16000. Чтобы уменьшить потери на вихревые токи, между каждым листом кремнистой стали наносится изоляционная краска, чтобы образовать независимый проводник.
Поскольку трансформатор будет генерировать потери на вихревые токи во время работы, для уменьшения потерь на вихревые токи сердечник трансформатора складывается из изолированных листов кремнистой стали, так что вихревой ток проходит через меньшую поперечную секцию в узком контуре, чтобы увеличить сопротивление на пути вихревого тока; в то же время кремний в кремнистой стали увеличивает удельную сопротивляемость материала, что также играет роль в уменьшении вихревого тока.
Лист кремнистой стали — это специальный электротехнический стальной материал с рядом преимуществ, таких как высокая магнитная проницаемость, низкая удельная сопротивляемость и малые потери на гистерезис.
Характеристики листов кремнистой стали
1. Поверхность листа кремнистой стали имеет очень тонкий оксидный слой, который обладает определенными антикоррозийными свойствами.
2. Потери на гистерезис материала листа кремнистой стали относительно малы, он не нагревается и не влияет на нормальную работу электромагнитного оборудования.
3. Материал листа кремнистой стали легко обрабатывается и может быть изготовлен в сердечники различных форм и размеров путем резки, прессования и т. д. Его основные характеристики: Кремнистая сталь имеет высокую магнитную проницаемость, низкую коэрцитивную силу, большую удельную сопротивляемость, малые потери на гистерезис и может значительно уменьшить степень нагрева.
Аморфные сплавы
Аморфные сплавы стали объектом исследований и разработок в области материаловедения как в стране, так и за рубежом с 1980-х годов. Это связано с тем, что они обладают метастабильной структурной характеристикой короткозонного порядка и дальнезонного беспорядка. В твердом состоянии трехмерное пространство их атомов топологически беспорядочно и остается относительно стабильным в определенном диапазоне температур.
С точки зрения механических свойств, он обладает чрезвычайно высокой прочностью и твердостью, но низким модулем упругости. Удлинение металлического стекла при растяжении невелико (1,5%-2,5%), но оно демонстрирует высокую пластичность при сжатии и изгибе, что указывает на то, что оно обладает хорошей вязкостью при высокой прочности.
С точки зрения физических свойств, аморфные сплавы обычно имеют более высокую удельную сопротивляемость и меньший температурный коэффициент сопротивления. Аморфный сплав — это новый тип материала с выдающейся магнитной проницаемостью. Он имеет совершенно другую кристаллическую структуру по сравнению с кремнистой сталью и более способствует намагничиванию и размагничиванию. Потери железа (т. е. потери на холостом ходу) трансформаторов из аморфного сплава на 70-80% ниже, чем у традиционных трансформаторов, которые обычно используют кремнистую сталь в качестве сердечника. По мере снижения потерь также снижается спрос на выработку электроэнергии, и, соответственно, уменьшаются выбросы парниковых газов, таких как углекислый газ.
Характеристики аморфных сплавных материалов
1. Толщина аморфного сплавного железного чипа чрезвычайно мала.
2. Аморфный сплавный сердечник имеет низкую плотность насыщения магнитного поля.
3. Твердость аморфного сплава в 5 раз выше, чем у листа кремнистой стали.
4. Материал аморфного сплавного сердечника очень чувствителен к механическим напряжениям, и как растягивающие, так и изгибающие напряжения будут влиять на его магнитные свойства.
5. Растяжение магнитного домена аморфного сплава примерно на 10% выше, чем у листа кремнистой стали, и его не следует чрезмерно зажимать. Аморфные сплавы обладают характеристиками высокой индукции насыщения, низкими потерями (эквивалентными 1/3~1/5 листов кремнистой стали), низкой коэрцитивной силой, низким током возбуждения и хорошей температурной стабильностью.
С точки зрения цены трансформаторов, изготовленных из двух материалов, цена трансформаторов из аморфного сплава значительно выше, чем у трансформаторов из листа кремнистой стали. Потому что для клиентов они нуждаются в трансформаторах с более высокой производительностью и должны сделать сравнение при выборе материалов.
