حالة المنتج واتجاهات تطوير الفولاذ الكهربائي الموجه (فولاذ السيليكون)

اتجاهات التطوير الشاملة للصلب الكهربائي الموجه

يعتبر الفولاذ الكهربائي-الموجه بالحبيبات، والذي يطلق عليه عادةً فولاذ السيليكون الموجه، المادة الأساسية لمحولات الطاقة والآلات الدوارة الكبيرة. يتم تطويره من خلال ثلاثة أهداف: انخفاض فقدان الحديد، والحث المغناطيسي العالي، ومقياس أرق. تعمل هذه التحسينات بشكل مباشر على تقليل فقدان الحمل - للمحولات، والذي يتم تحميله على مشغل الشبكة طوال عمر المعدات، وبالتالي فإن التخفيض البسيط في الوات لكل كيلوغرام يوفر كمية كبيرة من الطاقة عبر أسطول المحولات.

يتم تحديد الدرجات والاختبار في معايير مثل GB/T 2521 وIEC 60404، مع قياس الخسارة بواسطة طريقة Epstein عند 1.7 تسلا و50 هرتز، وينطبق نفس الإطار على درجات الحث الرقيقة والعالية-الموضحة أدناه.

تقنيات فائقة-منخفضة فقدان الحديد

ثلاث تقنيات إنتاج تدفع الخسارة الأساسية إلى الأسفل.

تحسين المجال المغناطيسي: يقسم الكتابة بالليزر أو المعالجة المماثلة المجالات المغناطيسية على سطح الشريط. يؤدي هذا إلى تقليل فقدان التيار الدوامي غير الطبيعي وتقليل إجمالي فقدان قلب الفولاذ الموجه للحبيبات- بنسبة 10% إلى 20%.

طلاء التوتر الترسيبي: يعمل الطلاء غير العضوي عالي التوتر -المطبق على كلا السطحين على تقليل الخسارة لكل وحدة وزن للورقة كما يعمل على تحسين عامل التراص وسلوك التعامل.

المقاييس الأقل سمكًا: يؤدي تقليل السُمك من 0.30 مم و0.27 مم إلى 0.23 مم و0.20 مم وفي النهاية 0.15 مم إلى خفض فقدان التيار الدوامي بشكل حاد، لأن فقدان الدوامة يقاس بمربع السُمك. درجة 0.20 مم هي مادة مغناطيسية ناعمة قياسية للدوائر المغناطيسية 400 هرتز مثل مصادر طاقة الطائرات والبحرية، وتجمع بين الحث العالي والفقد المنخفض عند التردد المرتفع.

درجات حث مغناطيسي عالية جدًا{{0}

يسمح الحث المغناطيسي العالي لمصمم المحول برفع كثافة تدفق التشغيل، مما يقلل المقطع العرضي الأساسي -وبالتالي حجم ووزن المحول لنفس الطاقة. باستخدام إعادة البلورة المزدوجة أو الثلاثية، أو عملية التلدين المتدرجة بدرجة الحرارة العالية-، تحقق الدرجات الحديثة استقطابًا مغناطيسيًا B8 يتراوح من 1.95 تسلا إلى 2.0 تسلا عند شدة مجال تبلغ 800 أمبير/م. يتم تحديد درجات الحث العالية-حيثما يكون وزن المحول وأبعاده أمرًا بالغ الأهمية، كما هو الحال في معدات نقل UHV ومحولات المولدات الكبيرة.

ثنائي-موجه و6.5% درجات Si

يتم إنتاج فولاذ السيليكون -الموجه المزدوج-الدقيق بواسطة طريق إزالة كربنة أكسيد السيليكون-ويتطور نسيجًا مكعبًا، لذلك يُظهر تحريضًا عاليًا في كل من اتجاه التدحرج والاتجاه العرضي. يصل B8 إلى 1.85 طن إلى 1.90 طن في كلا الاتجاهين، مع خسارة أساسية P1.7/50 أقل من 1.02 واط/كجم عند سمك 0.30 مم، والانقباض المغناطيسي منخفض في كلا الاتجاهين. هذه المادة مهمة للآلات الدوارة والنوى الخاصة حيث يتغير اتجاه التدفق بشكل مستمر.

عندما يتم رفع محتوى السيليكون إلى 6.5% بالوزن، تصل المادة إلى ما يقرب من -الانقباض المغناطيسي، ومقاومة كهربائية أعلى وفقدان تيار إيدي أقل، مما يوفر أداءً فائقًا بتردد مرتفع. ولذلك فإن الفولاذ السيليكوني العالي- يعتبر مرشحًا مثاليًا للمحولات والمفاعلات ذات التردد المنخفض-والمنخفضة-الخسارة العالية-، ويظل موضوعًا بحثيًا نشطًا لأن المحتوى العالي من السيليكون يجعل الشريط هشًا ويصعب دحرجته.

مجالات التطبيق

محولات الطاقة ذات-عالية الكفاءة: محولات نقل الجهد العالي ومحولات التوزيع التي يجب أن تستوفي حدود- صارمة لفقد الحمل.

معدات الطاقة الجديدة: محولات طاقة الرياح والطاقة الشمسية ومحولات التردد العالي-لأكوام شحن المركبات الكهربائية.

الأجهزة الكهربائية-المتطورة: محولات الأجهزة الدقيقة والمفاعلات-عالية التردد حيث يكون الانقباض المغناطيسي المنخفض والأداء المستقر مهمًا.

اتجاهات البحوث المستقبلية

الفولاذ المانع -الحبيبات الحرة-، الذي يتجنب كيمياء المثبطات التقليدية، يسمح بدرجات حرارة تسخين منخفضة للوحات ويزيل خطوة إزالة الكربنة، وقد تم تنفيذ إنتاجه جزئيًا في التصنيع. هناك حاجة إلى مزيد من العمل على شرائح رفيعة جدًا أقل من 0.1 مم يتم إنتاجها عن طريق إعادة البلورة الثلاثية، وألواح حديدية نقية موجهة ذات تحريض عالي التشبع، و-عزل عالي، وعزل غير ملوث، وطلاءات ربط. تستهدف هذه التطورات نفس الأهداف: فقدان أقل، وحث أعلى، ومقياس أقل سمكًا للجيل القادم من المعدات المغناطيسية الموفرة للطاقة-.

التعليمات

ماذا يعني B8 في مواصفات الفولاذ الموجهة نحو الحبيبات-؟

B8 هو الاستقطاب المغناطيسي المقاس عند شدة مجال مغناطيسي تبلغ 800 A/m. فهو يشير إلى مدى سهولة مغنطة المادة ومدى ارتفاع كثافة التدفق التي يمكن أن يصل إليها القلب، مع قيم مثل 1.82 T للدرجات الشائعة وما يصل إلى 2.0 T للدرجات الحثية العالية-.

لماذا يعد الفولاذ السيليكوني الرقيق أفضل -للمحولات ذات التردد العالي؟

يزداد فقدان التيار الدوامي مع مربع سمك الشريط، لذا فإن خفض السمك إلى النصف يقلل من مكون الدوامة بمعامل أربعة. وبالتالي فإن الدرجات الرقيقة مثل 0.20 مم و0.15 مم تعتبر ضرورية عند 400 هرتز وما فوق.

كيف يقلل تحسين المجال المغناطيسي من فقدان النواة؟

يقسم العلاج بالليزر أو الميكانيكي المجالات المغناطيسية الكبيرة إلى مجالات أصغر، مما يقصر مسار حركة جدار المجال ويقلل من فقدان التيار الدوامي الشاذ. ينخفض ​​إجمالي الخسارة الأساسية للفولاذ الموجه بالحبيبات- بنسبة 10% إلى 20%.

ما الذي يميز الفولاذ السيليكوني بنسبة 6.5%؟

عند 6.5٪ بالوزن من السيليكون، يقترب التضيق المغناطيسي من الصفر، وتكون المقاومة عالية وفقدان التيار الدوامي منخفض، وبالتالي تكون المادة هادئة وفعالة عند التردد العالي. العيب هو الهشاشة، مما يجعل التدحرج والتعامل صعبًا.

ما هي الدرجة التي يجب اختيارها لمحول التوزيع؟

بالنسبة لمحولات التوزيع 50 هرتز، توفر الدرجات الشائعة مثل 23Q110 أو 27Q120 خسارة وتكلفة متوازنة. حيث لا يوجد-يسيطر فقدان الحمل على تكلفة التشغيل، يتم تبرير النطاق-الدرجات الحثية المكررة أو العالية- مع فقدان أقل من 0.9 وات/كجم.

ما هو P1.7/50؟

إنها الخسارة الأساسية الإجمالية المحددة بالواط لكل كيلوغرام والتي يتم قياسها عند ذروة استقطاب تبلغ 1.7 تسلا وتردد قدره 50 هرتز باستخدام إطار إبشتاين، وهي نقطة المقارنة القياسية للفولاذ الكهربائي الموجه بالحبيبات-.