臭氧变压器与取向硅钢片性能的关系

发布时间:2018/7/30 发布人:管理员
取向电工钢是电力工业不可缺少的重要软磁材料,主要用作山东臭氧变压器铁心。取向电工钢分为普通取向电工钢和高磁感取向电工钢两类。目前我国臭氧变压器正在向节能型,低噪声及智能高可靠性方向发展,其核心部件冷轧取向电工钢对臭氧变压器的空载损耗与噪声水平的影响最为突出,因此,更低损耗的高磁感电工钢和更低磁致伸缩的取向电工钢将是未来的研发方向。此外,取向电工钢在加工为臭氧变压器的过程中极易产生应力,进而导致其单向导磁性能降低。
臭氧变压器性能指标与取向硅钢片的关系
1硅钢片与铁损
臭氧变压器铁损就是臭氧变压器的空载损耗。臭氧变压器的空载性能主要指臭氧变压器运行时的空载损耗及空载电流。臭氧变压器投入电网运行,不论带多大负荷,都有空载损耗存在。要降低电网运行的能源消耗,应主要降低臭氧变压器空载损耗,见表1。空载损耗的大小主要取决于硅钢片材质,还与铁心设计和制造工艺有关。空载损耗等于铁心中涡流损耗和磁滞损耗之和。
1.1涡流损耗
当交变的磁通穿过铁心时,除在线圈中产生感应电流之外,在铁心片中也产生感应电流,一般称为涡流。由于涡流产生在与磁通垂直的铁心截面上,造成铁心内部的功率损耗,称涡流损耗。涡流损耗由经典涡流损耗和异常涡流损耗组成。铁心为金属导体,由于电磁感应现象,在交变磁场硅钢片内产生感应电势,在铁心内产生环电流,产生涡流损耗。把这部分的涡流损耗称之为经典涡流损耗。由于涡流是铁心中感应电势产生环流,涡流损耗与涡流的平方成正比,所以也就与感应电势的平方成正比,而感应电势的大小又取决于磁通的变化率。当磁通随时间正弦变化时,感应电势的大小就由最大磁通密度Bm和频率来决定。涡流损耗与电阻系数成反比。磁通密度不仅与磁路中作用的磁势及磁阻有关,还与铁心片中涡流有关。工程上采用爱波斯坦试验法确定不同材质的磁化曲线。爱波斯坦试验法不能将磁滞损耗和涡流损耗分开。因此经典涡流损耗与最大磁通密度Bm和与频率的二次方成正比,还与材料的厚度二次方成正比。
1.2磁滞损耗
铁磁材料在反复磁化的过程中磁畴反转及旋转时磁畴边界磨擦所消耗的能量损耗称磁滞损耗,磁滞损耗与硅钢片内部的结晶方位、结晶纯度、内部晶粒的畸变等有关。磁滞损耗的大小与频率和磁滞回线的面积成正比。磁滞回线的面积又和最大磁通密度Bm的平方成正比,因此磁滞损耗与最大磁通密度Bm的平方成正比。磁滞回线取决于材料特性,且是磁通密度峰值的函数。磁滞损耗占铁心损耗的80%。
2硅钢片与空载电流
臭氧变压器驱动电路空载电流包括有功分量和无功分量。有功分量是正弦波,其大小几乎只取决于铁损,所以称有功分量为铁损电流。这是因为由励磁电流产生的铁损小得可以忽略不计,空载电流的功率因数一般为0.15-0.2。空载电流的无功分量是由一次绕组产生的,等于外施电压的感应电势所必须的磁通所决定的,它纯用于维持臭氧变压器励磁,故称为励磁电流,它是空载电流的主要组成部分。在额定电压下,大容量的臭氧变压器空载电流约占额定电流1%-2%,小容量可达到10%。臭氧变压器空载电流的大小与硅钢片的单位磁化容量和铁心接缝的磁化容量密切相关,要求硅钢片具有低单位磁化容量。
3硅钢片与铁心温升
臭氧变压器运行时,铁心温升的限值取决于硅钢片材料的居里温度,同时受到铁心硅钢片表面绝缘涂层耐高温性能的限制。取向电工钢产品表面均涂以一层无机绝缘涂层,该涂层具有优异的涂层特性:层间电阻高,确保良好的层间绝缘性;冲片性能优,涂层与底层紧密结合,具有良好的附着性,可防止加工时涂层脱落;表面涂层均匀且薄,具有优异的叠片性能,即叠装系数高;耐热性能好,涂层能承受800℃退火,且不被损坏;耐蚀性能好,涂层与冷却油、绝缘油、机械油及氟里昂、防冻油等不相容,免受侵蚀。
4硅钢片与噪声
减少硅钢片的磁滞伸缩,可以有效降低空载臭氧变压器的噪声。
5硅钢片与叠装系数
叠装系数是反应臭氧变压器制造水平的一个重要指标,与硅钢片的质量密切相关,影响因素主要有:硅钢片厚度、同板差、表面厚度公差、平整度,绝缘层厚度及绝缘层厚度公差、冲孔和剪切加工过程中的毛刺、波浪度以及叠装方式和夹紧力等。

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