Magnetické vlastnosti kremíkovej ocele: Permeabilita, straty a aplikácie

Prečo silikónová oceľ?

Kremíková oceľ, nazývaná aj elektrická oceľ, je železo-zliatina kremíka obsahujúca približne 1-3,5 % kremíka. Kremík zvyšuje elektrický odpor, čím sa priamo znižuje strata vírivých{5}}prúdov a znižuje sa strata magnetostrikcie a hysterézie. Je to štandardný materiál jadra pre transformátory, motory a generátory, pretože kombinuje vysokú hustotu saturačného toku s nízkou špecifickou stratou pri výkonových frekvenciách – kombinácia, ktorej sa žiadna iná skupina materiálov nevyrovná pri porovnateľných nákladoch.

Magnetické vlastnosti jadra

Vysoká magnetická permeabilita

Permeabilita meria, ako ľahko materiál reaguje na magnetické pole. Vysoká permeabilita kremíkovej ocele znamená, že efektívne koncentruje magnetický tok, takže je potrebných menej ampér{1}}závitov a zariadenia môžu byť menšie s menším množstvom medi. To priamo zlepšuje účinnosť a hustotu výkonu.

Nízka strata hysterézy

Strata hysterézie je energia rozptýlená v každom cykle, keď sa magnetické domény pre-orientujú pod striedavým poľom. Nízka hysterézna strata kremíkovej ocele udržuje motory a transformátory chladné a efektívne, pretože počas každého cyklu magnetizácie sa premieňa menej energie na teplo.

Vysoká hustota saturačného toku

Kremíková oceľ sa nasýti pri približne 1,7-2,0 T pri výkonovej frekvencii, ďaleko nad feritom (0,3-0,5 T). Vysoká saturácia znamená, že daný prierez môže niesť väčší tok, takže výkonovo-frekvenčné stroje zostávajú kompaktné aj pri vysokých hodnotách.

Nízka strata vírivých{0}}prúdov

Strata vírivých prúdov-pochádza z cirkulujúcich prúdov indukovaných v jadre striedavým tokom. Ovláda sa dvoma spôsobmi: kremík zvyšuje odpor a jadro je laminované do tenkých plátov (zvyčajne 0,23-0,50 mm), ktoré obmedzujú vírivé prúdy na každú lamináciu.

Ako obsah kremíka zlepšuje výkon

Každé 1 % kremíka zvyšuje merný odpor približne o faktor, ktorý zhruba zdvojnásobuje príspevok k mernému odporu, čím sa znižuje strata vírivých{1}}prúdov a tiež sa znižuje hysterézna strata a šum magnetostrikcie. Nad približne 3,5 % kremíka sa plech stáva krehkým a ťažko sa zroluje, takže komerčné druhy zostávajú v rozmedzí 1-3,5 %. Orientácia zŕn pridáva ďalší krok: valcovanie a konečné žíhanie vyrovnáva os kryštálov easy so smerom valcovania, čím sa minimalizuje hysterézia v jadrách transformátorov, kde je dráha toku pevná.

Ocel-Orientovaná verzus-Neorientovaná oceľ

Normy merania

Magnetické vlastnosti sa merajú pomocou Epsteinovho rámu podľa IEC 60404-2 a GB/T 3655 alebo pomocou jednolistového testera podľa IEC 60404-3; Odolnosť medzivrstvového povlaku sa testuje podľa GB/T 2522 a IEC 60404-1.1. Špecifikácie produktu sa riadia normami IEC 60404-8-7 pre oceľ GO a IEC 60404-8-2 pre oceľ mimovládnych organizácií, s čínskymi ekvivalentmi v GB/T 2521 a GB/T 2522.

Aplikácie

Silové a distribučné transformátory, motory, generátory, reaktory a magnetické tienenie sa spoliehajú na kremíkovú oceľ. GNEE Electric dodáva výrobcom transformátorov cievky a rezané pásy z kremíkovej ocele CRGO s triedou, hrúbkou a triedou straty potvrdenou materiálovým certifikátom.

Často kladené otázky

Čo je magnetická permeabilita a prečo na nej záleží?

Permeabilita je pomer hustoty toku k intenzite poľa v materiáli. Vyššia permeabilita znamená, že materiálové kanály lepšie prúdia, čo umožňuje menšie jadrá a menej závitov vinutia pri rovnakej indukčnosti.

Čo sú hysterézia a straty-vírivým prúdom?

Strata hysterézy je strata energie pri každom cykle na preorientovanie magnetických domén; strata vírivých prúdov-je odporové zahrievanie prúdmi indukovanými vo vnútri jadra. Oba sa javia ako teplo a znižujú účinnosť, takže nízke hodnoty v oboch sú cieľom dizajnu jadra.

Prečo sú jadrá laminované?

Laminácie rozbijú jadro na tenké izolované pláty, ktoré obmedzujú vírivé prúdy na každý plát, čím sa dramaticky znižujú straty vírivými{0}}prúdmi. Pri vyšších frekvenciách sa používajú tenšie laminácie.

GO alebo MVO -, čo potrebujem?

Ak tok sleduje pevnú dráhu, ako v transformátore, použite oceľ GO. Ak sa tok točí, ako v motore alebo generátore, použite oceľ mimovládnej organizácie, ktorá ponúka rovnaké vlastnosti vo všetkých smeroch.

Aké normy pokrývajú testovanie kremíkovej ocele?

IEC 60404-2 / GB/T 3655 (Epstein), IEC 60404-3 (jednolist), IEC 60404-8-7 a GB/T 2521 (špecifikácia produktu GO) a GB/T 2522 (odolnosť povlaku).

Znamená vyšší obsah kremíka vždy nižšiu stratu?

Vo všeobecnosti áno pre stratu vírivými{0}}prúdmi, ale nad 3,5 % kremíka sa materiál stáva krehkým a ťažko spracovateľným a saturácia môže mierne klesnúť; praktické okienko je 1-3,5%.