Szczegółowe wyjaśnienie blachy krzemowej transformatorowej!

Wiemy, że transformator zawsze pracuje w trybie prądu przemiennego, a straty mocy występują nie tylko w rezystancji cewki, ale także w rdzeniu żelaznym pod wpływem magnesowania prądu przemiennego. Straty mocy w rdzeniu żelaznym są zwykle nazywane „stratami w żelazie”. Straty w żelazie wynikają z dwóch przyczyn: jednej z nich jest „strata histerezowa”, a drugiej „strata w prądach wirowych”.

Strata histerezowa to strata żelaza spowodowana zjawiskiem histerezy podczas procesu magnesowania rdzenia żelaznego. Wielkość tej straty jest proporcjonalna do rozmiaru obszaru objętego pętlą histerezy materiału. Pętla histerezy stali krzemowej jest wąska, a strata histerezowa rdzenia żelaznego transformatora jest niewielka, co pozwala znacznie zmniejszyć ilość generowanego ciepła.

Skoro stal krzemowa ma powyższe zalety, dlaczego nie użyć całego kawałka stali krzemowej jako rdzenia żelaznego, a jednocześnie przetworzyć go na płatki? Dzieje się tak, ponieważ rdzeń wiórowy może zmniejszyć inny rodzaj strat żelaza – „straty w prądach wirowych”.

Podczas pracy transformatora w cewce płynie prąd przemienny, a wytwarzany przez niego strumień magnetyczny jest oczywiście przemienny. Ten zmienny strumień magnetyczny indukuje prąd w żelaznym rdzeniu. Prąd indukowany w żelaznym rdzeniu krąży w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku strumienia magnetycznego, dlatego nazywa się go prądem wirowym.

Straty w prądach wirowych również nagrzewają rdzeń. Aby zmniejszyć straty w prądach wirowych, rdzeń żelazny transformatora wykonany jest z blach ze stali krzemowej, które są od siebie odizolowane. Dzięki temu prądy wirowe przepływają przez mały przekrój w wąskiej i długiej pętli, zwiększając rezystancję na ścieżce prądów wirowych. Jednocześnie krzem w stali krzemowej zwiększa rezystywność materiału, co również przyczynia się do zmniejszenia prądów wirowych.

Do wykonania rdzenia żelaznego transformatora zazwyczaj stosuje się blachę krzemową walcowaną na zimno o grubości 0,35 mm. W zależności od wymaganego rozmiaru rdzenia żelaznego, jest ona cięta na długie kawałki, a następnie łączona na zakładkę w kształt „dzienny” lub „ujście”. Teoretycznie, aby zmniejszyć prądy wirowe, im cieńsza jest blacha krzemowa i im węższa jest łączona blacha, tym lepszy jest efekt. To nie tylko zmniejsza straty prądu wirowego i wzrost temperatury, ale także pozwala zaoszczędzić materiały używane do produkcji blach krzemowych.

Ale tak naprawdę, podczas produkcji rdzeni z blachy krzemowej, nie chodzi tylko o wspomniane wyżej korzystne czynniki, ponieważ produkcja rdzenia żelaznego znacznie wydłuża roboczogodziny i zmniejsza efektywny przekrój rdzenia żelaznego. Dlatego, stosując blachy krzemowe do produkcji rdzeni transformatorowych, należy wziąć pod uwagę konkretną sytuację, rozważyć za i przeciw i wybrać optymalny rozmiar.

Transformatory zbudowane są w oparciu o zasadę indukcji elektromagnetycznej. Posiadają dwa uzwojenia, pierwotne i wtórne, nawinięte na zamkniętej kolumnie rdzenia. Gdy uzwojenie pierwotne jest pod napięciem prądu przemiennego, w pierwotnej grupie Rao płynie prąd przemienny, powstaje potencjał magnetyczny, a pod wpływem tego potencjału w żelaznym rdzeniu powstaje przemienny główny strumień magnetyczny.

Dlaczego można go wzmocnić, a następnie osłabić? Wówczas należy to wyjaśnić za pomocą prawa Lenza. Strumień magnetyczny generowany przez prąd indukowany zawsze hamuje zmianę kołowego strumienia magnetycznego. Gdy pierwotny strumień magnetyczny wzrasta, strumień magnetyczny generowany przez prąd indukowany jest przeciwny do pierwotnego strumienia magnetycznego, czyli do drugiego. Indukowany strumień magnetyczny wytwarzany przez uzwojenie jest przeciwny do głównego strumienia magnetycznego wytwarzanego przez uzwojenie pierwotne, więc w uzwojeniu wtórnym pojawia się niskie napięcie przemienne. Zatem rdzeń żelazny stanowi część obwodu magnetycznego transformatora.

Blacha ze stali krzemowej

Blacha ze stali krzemowej do zastosowań elektrycznych jest powszechnie znana jako blacha ze stali krzemowej lub blacha ze stali krzemowej. Jak sama nazwa wskazuje, jest to elektrotechniczna stal krzemowa o zawartości krzemu od 0,8% do 4,8%, wytwarzana metodą walcowania na gorąco i na zimno. Zazwyczaj jej grubość nie przekracza 1 mm, dlatego nazywana jest cienką blachą. W szerokim ujęciu blacha ze stali krzemowej należy do kategorii blach i stanowi niezależną gałąź przemysłu ze względu na swoje szczególne przeznaczenie. Blacha ze stali krzemowej do zastosowań elektrycznych charakteryzuje się doskonałymi właściwościami elektromagnetycznymi i jest niezbędnym i ważnym materiałem magnetycznym w przemyśle elektroenergetycznym, telekomunikacyjnym i pomiarowym.

(1) Klasyfikacja blach ze stali krzemowej

A. Blachy ze stali krzemowej można podzielić na nisko- i wysokokrzemowe w zależności od zawartości krzemu. Płytki o niskiej zawartości krzemu zawierają mniej niż 2,8% krzemu, co zapewnia pewną wytrzymałość mechaniczną i są wykorzystywane głównie do produkcji silników, powszechnie znane jako stal krzemowa do silników; do produkcji rdzeni transformatorów, powszechnie znane jako blachy ze stali krzemowej do transformatorów. W praktyce nie ma ścisłej granicy między tymi dwoma rodzajami stali, a płytki o wysokiej zawartości krzemu są często wykorzystywane do produkcji dużych silników.

B. Ze względu na technologię produkcji i przetwarzania, blachy można podzielić na dwa rodzaje: walcowanie na gorąco i walcowanie na zimno, a walcowanie na zimno na dwa rodzaje: nieorientowane i orientowane. Blachy walcowane na zimno charakteryzują się równomierną grubością, dobrą jakością powierzchni i wysokimi właściwościami magnetycznymi. Dlatego wraz z rozwojem przemysłu, blachy walcowane na gorąco są zastępowane blachami walcowanymi na zimno. „Zastępowanie ciepła zimnem”).

(2) Wskaźnik wydajności blachy ze stali krzemowej

A. Niska utrata żelaza. Najważniejszy wskaźnik jakości. Wszystkie kraje na świecie dzielą klasy według wartości utraty żelaza. Im niższa utrata żelaza, tym wyższa klasa i wyższa jakość.

B, wysoka intensywność indukcji magnetycznej. W tym samym polu magnetycznym można uzyskać blachę ze stali krzemowej o wyższej indukcji magnetycznej, a objętość i masa rdzenia silnika lub transformatora wykonanego z tej blachy są stosunkowo niewielkie, co pozwala na względną oszczędność blachy ze stali krzemowej, drutu miedzianego i materiałów izolacyjnych.

C, współczynnik ułożenia jest wysoki. Powierzchnia blachy krzemowej jest gładka, płaska i ma równomierną grubość, a współczynnik ułożenia rdzenia żelaznego jest ulepszony.

D. Dobra podatność na dziurkowanie. Jest to jeszcze ważniejsze w przypadku produkcji małych, miniaturowych rdzeni silników.

E. Powierzchnia ma dobrą przyczepność i zgrzewalność z folią izolacyjną.

F. Starzenie magnetyczne G. Blacha ze stali krzemowej zostanie dostarczona po wyżarzaniu i trawieniu.

(1) Blacha ze stali krzemowej walcowanej na gorąco do zastosowań elektrycznych (GB5212-85) Blacha ze stali krzemowej walcowanej na gorąco do zastosowań elektrycznych jest wykonana z miękkiego stopu ferrokrzemowego o niskiej utracie węgla i jest walcowana na gorąco na arkusz o grubości mniejszej niż 1 mm. Blacha ze stali krzemowej walcowanej na gorąco do zastosowań elektrycznych jest również nazywana blachą ze stali krzemowej walcowanej na gorąco. Blachy ze stali krzemowej walcowane na gorąco można podzielić na blachy o niskiej zawartości krzemu (Si≤2,8%) i wysokiej zawartości krzemu (Si≤4,8%) w zależności od zawartości krzemu.

(2) Blacha ze stali krzemowej walcowanej na zimno (GB2521-88) jest wykonana ze stali krzemowej zawierającej 0,8–4,8% krzemu i jest walcowana na zimno. Blachy ze stali krzemowej walcowane na zimno dzielą się na dwa rodzaje: taśmy bezziarniste i taśmy o zorientowanym ziarnie. Taśmy ze stali elektrotechnicznej walcowane na zimno charakteryzują się gładką powierzchnią, równomierną grubością, wysokim współczynnikiem zagęszczenia, dobrą odpornością na wykrawanie oraz wyższą indukcją magnetyczną i niższymi stratami żelaza niż taśmy ze stali elektrotechnicznej walcowane na gorąco. Zastosowanie taśm walcowanych na zimno zamiast taśm walcowanych na gorąco do produkcji silników lub transformatorów pozwala zmniejszyć ich masę i objętość o 0–25%.

Zastosowanie taśmy zimnowalcowanej o zorientowanym ziarnie zapewnia lepszą wydajność. Zastosowanie jej zamiast taśmy gorącowalcowanej lub taśmy zimnowalcowanej o niskiej jakości może zmniejszyć zużycie energii przez transformator o 45–50%, a jego wydajność robocza jest bardziej niezawodna. Stosowane w produkcji silników i transformatorów. Zazwyczaj taśmy zimnowalcowane o zorientowanym ziarnie są stosowane jako rdzenie silników, transformatorów spawalniczych itp.; taśmy zimnowalcowane o zorientowanym ziarnie są stosowane jako rdzenie żelazne do transformatorów mocy, transformatorów impulsowych, wzmacniaczy magnetycznych itp. Specyfikacja i wymiary blach stalowych: grubość 0,35, 0,50, 0,65 mm, szerokość 800–1000 mm i długość ≤2,0 m.

(3) Blacha ze stali krzemowej walcowanej na gorąco do urządzeń gospodarstwa domowego (GBH46002-90) Gatunek blachy ze stali krzemowej walcowanej na gorąco do urządzeń gospodarstwa domowego jest oznaczony literami J (dom) D (elektryczność) R (walcowanie na gorąco), czyli JDR. Liczba po JDR to wartość strat żelaza*100, a liczba po linii poziomej to grubość blachy stalowej (mm)*100. Wymagania dotyczące wydajności elektromagnetycznej blach ze stali krzemowej walcowanych na gorąco do urządzeń gospodarstwa domowego mogą być nieco niższe, a minimalna wartość strat żelaza (P15/50) wynosi 5,40 W/kg. Zazwyczaj dostarczane bez prania. Silniki różnicowe stosowane w różnych urządzeniach gospodarstwa domowego, takich jak wentylatory elektryczne, pralki, odkurzacze, okapy kuchenne itp.