Hiện trạng sản phẩm và xu hướng phát triển Thép Điện Định Hướng (Thép Silicon)

Định Hướng Phát Triển Tổng Thể Định Hướng Thép Điện

Thép điện định hướng dạng hạt, thường được gọi là thép silicon định hướng, là vật liệu cốt lõi của máy biến áp điện và máy quay lớn. Sự phát triển của nó được thúc đẩy bởi ba mục tiêu: tổn thất sắt thấp hơn, cảm ứng từ cao hơn và máy đo mỏng hơn. Những cải tiến này trực tiếp làm giảm tổn thất không-tải của máy biến áp mà người vận hành lưới điện phải trả trong suốt vòng đời của thiết bị, do đó, ngay cả việc giảm một lượng nhỏ watt trên mỗi kg cũng có thể tiết kiệm một lượng lớn năng lượng trên toàn bộ tổ máy biến áp.

Các cấp độ và thử nghiệm được xác định theo các tiêu chuẩn như GB/T 2521 và IEC 60404, với mức suy hao được đo bằng phương pháp Epstein ở tần số 1,7 T và 50 Hz, đồng thời khuôn khổ tương tự áp dụng cho các cấp độ cảm ứng mỏng và cao-được mô tả bên dưới.

Công nghệ tổn thất sắt cực thấp-

Ba công nghệ sản xuất đẩy tổn thất cốt lõi xuống.

Tinh chỉnh miền từ: khắc laser hoặc xử lý tương tự để chia nhỏ miền từ trên bề mặt dải. Điều này làm giảm tổn thất dòng điện xoáy bất thường và giảm tổng tổn thất lõi của thép định hướng thớ- từ 10% đến 20%.

Lớp phủ có độ căng lắng đọng: lớp phủ vô cơ có độ căng-cao được áp dụng cho cả hai bề mặt giúp giảm tổn thất trên mỗi đơn vị trọng lượng của tấm và cũng cải thiện hệ số xếp chồng và hoạt động xử lý.

Đồng hồ đo mỏng hơn: giảm độ dày từ 0,30 mm và 0,27 mm xuống còn 0,23 mm, 0,20 mm và cuối cùng là 0,15 mm cắt giảm tổn thất dòng điện xoáy một cách mạnh mẽ, vì tổn thất xoáy tỷ lệ với bình phương của độ dày. Loại 0,20 mm là vật liệu từ mềm tiêu chuẩn cho các mạch từ 400 Hz như máy bay và nguồn điện hàng hải, kết hợp cảm ứng cao với tổn thất thấp ở tần số cao.

Cấp độ cảm ứng từ cực cao-

Cảm ứng từ cao cho phép người thiết kế máy biến áp tăng mật độ từ thông làm việc, làm giảm tiết diện lõi- và do đó làm giảm kích thước cũng như trọng lượng của máy biến áp đối với cùng một công suất. Bằng cách sử dụng quá trình kết tinh lại gấp đôi hoặc gấp ba hoặc quy trình ủ gradient nhiệt độ-cao, các loại hiện đại đạt được độ phân cực từ B8 từ 1,95 T đến 2,0 T ở cường độ trường 800 A/m. Cấp độ cảm ứng-cao được chỉ định ở những nơi có trọng lượng và kích thước máy biến áp quan trọng, chẳng hạn như trong thiết bị truyền tải UHV và máy biến áp máy phát điện lớn.

Cấp độ-định hướng kép và 6,5% Si

Thép silicon định hướng kép{0}}hạt mịn-được sản xuất bằng quy trình khử cacbon oxit-silicon và phát triển kết cấu hình khối, do đó nó cho thấy cảm ứng cao theo cả hướng lăn và hướng ngang. B8 của nó đạt 1,85 T đến 1,90 T theo cả hai hướng, với tổn thất lõi P1,7/50 dưới 1,02 W/kg ở độ dày 0,30 mm và độ từ giảo thấp ở cả hai hướng. Vật liệu này được quan tâm trong các máy quay và các lõi đặc biệt nơi hướng từ thông thay đổi liên tục.

Khi hàm lượng silicon tăng lên 6,5% trọng lượng, vật liệu đạt đến-độ từ giảo gần như bằng 0, điện trở suất cao hơn và tổn thất dòng điện xoáy thấp hơn, mang lại hiệu suất vượt trội ở tần số cao. Do đó, thép silic-cao là ứng cử viên lý tưởng cho máy biến áp và lò phản ứng tần số-có tiếng ồn-thấp,-tổn thất cao{6}}và nó vẫn là một chủ đề nghiên cứu tích cực vì hàm lượng silic cao làm cho dải này giòn và khó cuộn.

Trường ứng dụng

Máy biến áp điện hiệu suất cao: Máy biến áp truyền tải UHV và máy biến áp phân phối phải đáp ứng các giới hạn nghiêm ngặt về không-tổn thất tải.

Thiết bị năng lượng mới: bộ biến tần năng lượng gió và mặt trời cũng như máy biến áp tần số cao{0}} cho cột sạc xe điện.

Các thiết bị điện-cao cấp: máy biến áp dụng cụ chính xác và lò phản ứng tần số-cao có độ giảo từ thấp và hiệu suất ổn định.

Hướng nghiên cứu trong tương lai

Thép định hướng-hạt tự do{1}}có chất ức chế, tránh được chất ức chế hóa học thông thường, cho phép nhiệt độ gia nhiệt tấm thấp hơn và loại bỏ bước khử cacbon, đồng thời việc sản xuất loại thép này đã được triển khai một phần trong sản xuất. Cần tiếp tục nghiên cứu các dải rất mỏng dưới 0,1 mm được tạo ra bằng quá trình kết tinh lại ba lần, các tấm sắt nguyên chất được định hướng với cảm ứng bão hòa cao và lớp phủ liên kết và cách nhiệt-cao, không-gây ô nhiễm. Những bước phát triển này hướng đến cùng một mục tiêu: tổn thất thấp hơn, cảm ứng cao hơn và thước đo mỏng hơn cho thế hệ thiết bị từ tính tiết kiệm năng lượng tiếp theo.

Câu hỏi thường gặp

B8 có ý nghĩa gì trong thông số kỹ thuật về thép-định hướng thớ gỗ?

B8 là độ phân cực từ được đo ở cường độ từ trường 800 A/m. Nó cho biết vật liệu có thể bị từ hóa dễ dàng đến mức nào và lõi có thể đạt tới mật độ từ thông cao đến mức nào, với các giá trị như 1,82 T đối với các loại thông thường và lên đến 2,0 T đối với các loại cảm ứng-cao.

Tại sao thép silicon mỏng hơn lại tốt hơn cho máy biến áp tần số cao?{0}}

Tổn hao dòng điện xoáy tăng theo bình phương của độ dày dải, do đó việc giảm một nửa độ dày sẽ làm giảm thành phần dòng xoáy đi bốn lần. Do đó, các loại mỏng hơn như 0,20 mm và 0,15 mm rất cần thiết ở tần số 400 Hz trở lên.

Làm thế nào để sàng lọc miền từ tính làm giảm tổn thất lõi?

Xử lý bằng laser hoặc cơ học chia các miền từ lớn thành các miền nhỏ hơn, giúp rút ngắn đường chuyển động của thành miền và giảm tổn thất dòng điện xoáy bất thường. Tổng tổn thất lõi của thép định hướng thớ-giảm từ 10% đến 20%.

Thép silicon 6,5% có gì đặc biệt?

Ở mức 6,5% trọng lượng silicon, từ giảo tiến tới 0, điện trở suất cao và tổn thất dòng điện xoáy thấp, do đó vật liệu hoạt động êm ái và hiệu quả ở tần số cao. Nhược điểm là giòn, gây khó khăn cho việc lăn và xử lý.

Nên chọn loại nào cho máy biến áp phân phối?

Đối với máy biến áp phân phối 50 Hz, các loại phổ biến như 23Q110 hoặc 27Q120 mang lại sự cân bằng về tổn thất và chi phí. Trong trường hợp không có-tổn thất tải chiếm ưu thế trong chi phí vận hành, thì cấp độ cảm ứng-tinh tế hoặc cao-có tổn thất dưới 0,9 W/kg là hợp lý.

P1.7/50 là gì?

Đó là tổng tổn thất lõi cụ thể tính bằng watt trên kilogam được đo ở độ phân cực cực đại là 1,7 T và tần số 50 Hz sử dụng hệ quy chiếu Epstein, điểm so sánh tiêu chuẩn đối với thép điện định hướng hạt.