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知識(shí)收藏 | 必看!變壓器硅鋼片詳解!

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文章來(lái)源:北京創(chuàng)聯(lián)匯通電氣 ????? 發(fā)布時(shí)間: 2020-11-30 06:20:58
導(dǎo)讀:常用的干式變壓器鐵芯一般都是用硅鋼片制做的。硅鋼是一種合硅(硅也稱矽)的鋼,其含硅量在0.8~4.8%。由硅鋼做干式變壓器的鐵芯,是因?yàn)楣桎摫旧硎且环N導(dǎo)磁能力很強(qiáng)的磁性物

常用的干式變壓器鐵芯一般都是用硅鋼片制做的。硅鋼是一種合硅(硅也稱矽)的鋼,其含硅量在0.8~4.8%。由硅鋼做干式變壓器的鐵芯,是因?yàn)楣桎摫旧硎且环N導(dǎo)磁能力很強(qiáng)的磁性物質(zhì),在通電線圈中,它可以產(chǎn)生較大的磁感應(yīng)強(qiáng)度,從而可以使干式變壓器的體積縮小。

我們知道,實(shí)際的干式變壓器總是在交流狀態(tài)下工作,功率損耗不僅在線圈的電阻上,也產(chǎn)生在交變電流磁化下的鐵芯中。通常把鐵芯中的功率損耗叫“鐵損”,鐵損由兩個(gè)原因造成,一個(gè)是“磁滯損耗”,一個(gè)是“渦流損耗”。

磁滯損耗是鐵芯在磁化過(guò)程中,由于存在磁滯現(xiàn)象而產(chǎn)生的鐵損,這種損耗的大小與材料的磁滯回線所包圍的面積大小成正比。硅鋼的磁滯回線狹小,用它做干式變壓器的鐵芯磁滯損耗較小,可使其發(fā)熱程度大大減小。

既然硅鋼有上述優(yōu)點(diǎn),為什么不用整塊的硅鋼做鐵芯,還要把它加工成片狀呢?這是因?yàn)槠瑺铊F芯可以減小另外一種鐵損——“渦流損耗”。

干式變壓器工作時(shí),線圈中有交變電流,它產(chǎn)生的磁通當(dāng)然是交變的。這個(gè)變化的磁通在鐵芯中產(chǎn)生感應(yīng)電流。鐵芯中產(chǎn)生的感應(yīng)電流,在垂直于磁通方向的平面內(nèi)環(huán)流著,所以叫渦流。

渦流損耗同樣使鐵芯發(fā)熱。為了減小渦流損耗,干式變壓器的鐵芯用彼此絕緣的硅鋼片疊成,使渦流在狹長(zhǎng)形的回路中,通過(guò)較小的截面,以增大渦流通路上的電阻;同時(shí),硅鋼中的硅使材料的電阻率增大,也起到減小渦流的作用。

用做干式變壓器的鐵芯,一般選用0.35mm厚的冷軋硅鋼片,按所需鐵芯的尺寸,將它裁成長(zhǎng)形片,然后交疊成“日”字形或“口”字形。從道理上講,若為減小渦流,硅鋼片厚度越薄,拼接的片條越狹窄,效果越好。這不但減小了渦流損耗,降低了溫升,還能節(jié)省硅鋼片的用料。

但實(shí)際上制作硅鋼片鐵芯時(shí)。并不單從上述的一面有利因素出發(fā),因?yàn)槟菢又谱麒F芯,要大大增加工時(shí),還減小了鐵芯的有效截面。所以,用硅鋼片制作干式變壓器鐵芯時(shí),要從具體情況出發(fā),權(quán)衡利弊,選擇較佳尺寸。

干式變壓器是根據(jù)電磁感應(yīng)的原理制成的。在在閉合的鐵芯柱上面繞有兩個(gè)繞組,一個(gè)原繞組,和一個(gè)副繞組。當(dāng)原繞組假上交流電源電壓時(shí)。原饒組流有交變電流,而建立磁勢(shì),在磁勢(shì)的作用下鐵芯中便產(chǎn)生交變主磁通。

至于為什么它可以升壓,和將壓呢?那就需要用楞次定律來(lái)解釋了,感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通,總阻礙圓磁通的變化,當(dāng)原磁通增加時(shí)感應(yīng)電流的產(chǎn)生的磁通與與原磁通相反, 就是說(shuō)二次繞組所產(chǎn)生的感應(yīng)磁通與原繞組所產(chǎn)生的主磁通相反,所以二次繞組就出現(xiàn)了低等級(jí)的交變電壓。所以,鐵芯是干式變壓器的磁路部分。

矽鋼片

電工用硅鋼薄板俗稱矽鋼片或硅鋼片。顧名思義,它是含硅高達(dá)0.8%-4.8%的電工硅鋼,經(jīng)熱、冷軋制成。一般厚度在1mm以下,故稱薄板。硅鋼片廣義講屬板材類,由于它的特殊用途而先立一分支。電工用硅鋼薄板具有優(yōu)良的電磁性能,是電力、電訊和儀表工業(yè)中不可缺少的重要磁性材料。

(1)硅鋼片的分類

A、硅鋼片按其含硅量不同可分為低硅和高硅兩種。低硅片含硅2.8%以下,它具有一定機(jī)械強(qiáng)度,主要用于制造電機(jī),俗稱電機(jī)硅鋼片;高硅片含硅量為2.8%-4.8%,它具有磁性好,但較脆,主要用于制造干式變壓器鐵芯,俗稱干式變壓器硅鋼片。兩者在實(shí)際使用中并無(wú)嚴(yán)格界限,常用高硅片制造大型電機(jī)。

B、按生產(chǎn)加工工藝可分熱軋和冷軋兩種,冷軋又可分晶粒無(wú)取向和晶粒取向兩種。冷軋片厚度均勻、表面質(zhì)量好、磁性較高,因此,隨著工業(yè)發(fā)展,熱軋片有被冷軋片取代之趨勢(shì)(我已經(jīng)明確要求停止使用熱軋硅鋼片,也就是前期所說(shuō)的“以冷代熱”)。

(2)硅鋼片性能指標(biāo)

A、鐵損低。質(zhì)量的較重要指標(biāo),世界各都以鐵損值劃分牌號(hào),鐵損越低,牌號(hào)越高,質(zhì)量也高。

B、磁感應(yīng)強(qiáng)度高。在相同磁場(chǎng)下能獲得較高磁感的硅鋼片,用它制造的電機(jī)或干式變壓器鐵芯的體積和重量較小,相對(duì)而言可節(jié)省硅鋼片、銅線和絕緣材料等。

C、疊裝系數(shù)高。硅鋼片表面光滑,平整和厚度均勻,制造鐵芯的疊裝系數(shù)提高。

D、沖片性好。對(duì)制造小型、微型電機(jī)鐵芯,這點(diǎn)更重要。

E、表面對(duì)絕緣膜的附著性和焊接性良好。

F、磁時(shí)效G、硅鋼片須經(jīng)退火和酸洗后交貨。

(一)電工用熱軋硅鋼薄板(GB5212-85)電工用熱軋硅鋼薄板以含碳損低的硅鐵軟磁合金作材質(zhì),經(jīng)熱軋成厚度小于1mm的薄板。電工用熱軋硅鋼薄板也稱熱軋硅鋼片。熱軋硅鋼片按其合硅量可分為低硅(Si≤2.8%)和高硅(Si≤4.8%)兩種鋼片。

(二)電工用冷軋硅鋼薄板(GB2521-88)用含硅0.8%-4.8%的電工硅鋼為材質(zhì),經(jīng)冷軋而成。冷軋硅鋼片分晶粒無(wú)取向和晶粒取向兩種鋼帶。冷軋電工鋼帶具有表面平整、厚度均勻、疊裝系數(shù)高、沖片性好等特點(diǎn),且比熱軋電工鋼帶磁感高、鐵損低。用冷帶代替熱軋帶制造電機(jī)或干式變壓器,其重量和體積可減少0%-25%。

若用冷軋取向帶,性能更佳,用它代替熱軋帶或低檔次冷軋帶,可減少干式變壓器電能消耗量45%-50%,且干式變壓器工作性能更可靠。用于制造電機(jī)和干式變壓器。通常,晶粒無(wú)取向冷軋帶用作電機(jī)或焊接干式變壓器等的狀態(tài);晶粒取向冷軋帶用作電源干式變壓器、脈沖干式變壓器和磁放大器等的鐵芯。鋼板規(guī)格尺寸:厚度為0.35、0.50、0.65mm,寬度為800-1000mm,長(zhǎng)度為≤2.0m。

(三)家電用熱軋硅鋼薄板(GBH46002-90)家電用熱軋硅鋼薄板的牌號(hào)以J(家)D(電)R(熱軋)表示,即JDR。JDR后數(shù)字為鐵損值*100,橫線后數(shù)字為鋼板厚度(mm)*100。家電用熱軋硅鋼片對(duì)電磁性能要求可稍低一點(diǎn),鐵損值(P15/50)較低值為5.40W/kg。一般不經(jīng)配洗交貨。用于各種電風(fēng)扇、洗衣機(jī)、吸塵器、抽油煙機(jī)等家用電器的微分電機(jī)等。

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