Введение в материалы сердечников трансформаторов

Введение в материалы сердечника трансформатора

Сердечник трансформатора состоит из листов кремнистой стали. Для уменьшения потерь мощности (выделения тепла) внутри активной зоны ее изготавливают путем укладки листов кремнистой стали толщиной от 0,23 до 0,5 мм. Листы кремниевой стали, используемые в трансформаторах, имеют очень высокое содержание кремния. Обе стороны каждого листа покрыты изоляционным лаком, который изолирует сложенные друг от друга листы. Толщина этого изоляционного лака составляет всего несколько микрометров (мкм).

Холоднокатаные стальные листы в настоящее время широко используются в силовых трансформаторах. По сравнению с использовавшимися ранее горячекатаными стальными листами они значительно уменьшают вес и габариты трансформатора при той же мощности (номинале). Это связано с тем, что холоднокатаные стальные листы обладают очень высокой магнитной проницаемостью при намагничивании в направлении прокатки.

Листы кремниевой стали относятся к категории магнитомягких материалов. Магнитные материалы обладают анизотропией и различными отличительными характеристиками. Это означает, что они имеют одно или несколько направлений с превосходными магнитными свойствами. При намагничивании до насыщения в этих направлениях требуемая энергия минимальна; поэтому эти направления называются «легкими осями намагничивания». Энергия, необходимая для насыщения материала в других направлениях, превышает энергию легких осей. Следовательно, при использовании различных магнитных материалов крайне важно обращать внимание на их особую магнитную ориентацию. Различные магнитные материалы демонстрируют явные преимущества в своих магнитных характеристиках.

Листы кремниевой стали являются одним из ключевых материалов для изготовления трансформаторов, и их характеристики напрямую влияют на общие характеристики и геометрические размеры трансформатора. Сначала необходимо четко определить свойства листов кремнистой стали, а затем определить диаметр конечности сердечника, площадь поперечного сечения и площадь поперечного сечения ярма. Окончательные характеристики сердечника определяются после завершения расчетов намотки.

Листы кремнистой стали, используемые в сердечниках, бывают горячекатаных (например, ДР315-50, ДР290-50) и холоднокатаных. Первый имеет более низкую производительность и более высокие удельные потери (потери на единицу), тогда как второй обеспечивает лучшую производительность и более низкие удельные потери, что делает его предпочтительным выбором для трансформаторов с низкими потерями. В современных трансформаторах с низкими потерями используются высококачественные холоднокатаные листы кремнистой стали с ориентированной текстурой.