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非晶干式变压器和硅钢变压器的比较

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文章来源:北京创联汇通电气       发布时间: 2020-11-16 00:18
导读:来源:知钢 非晶和纳米晶合金的比较 铁基非晶合金在工频和中频领域,正在和硅钢竞争。铁基非晶合金和硅钢相比,有以下优缺点。 1)铁基非晶合金的饱和磁通密度Bs比硅钢低。但是

1861图库彩图香港-香港118图库彩图-118图库彩图图库118 非晶和纳米晶合金的比较

 

1861图库彩图香港-香港118图库彩图-118图库彩图图库118 铁基非晶合金在工频和中频领域,正在和硅钢竞争。铁基非晶合金和硅钢相比,有以下优缺点。

1861图库彩图香港-香港118图库彩图-118图库彩图图库118 1)铁基非晶合金的饱和磁通密度Bs比硅钢低。但是,在同样的Bm下,铁基非晶合金的损耗比0.23mm厚的3%硅钢小。

一般人认为损耗小的原因是铁基非晶合金带材厚度薄,电阻率高。这只是一个方面,更主要的原因是铁基非晶合金是非晶态,原子排列是随机的,不存在原子定向排列产生的磁晶各向异性,也不存在产生局部变形和成分偏移的晶粒边界。因此,妨碍畴壁运动和磁矩转动的能量壁垒非常小,具有前所未有的软磁性,所以磁导率高,矫顽力小,损耗低。

1861图库彩图香港-香港118图库彩图-118图库彩图图库118 2)铁基非晶合金磁芯填充系数为0.84~0.86

3)铁基非晶合金磁芯的工作磁通密度 1.35T~1.40T,硅钢为1.6T~1.7T。铁基非晶合金工频干式变压器的重量是硅钢工频干式变压器的重量的130%左右。但是,即使重量重,对同样容量的工频干式变压器,磁芯采用铁基非晶合金的损耗,比采用硅钢的要低70%~80%。

 

4)考虑损耗,总的评估价为89% 。假定工频干式变压器的负载损耗(铜损)都一样,负载率也都是50%。那么,要使硅钢工频干式变压器的铁损和铁基非晶合金工频干式变压器的一样,则硅钢干式变压器的重量是铁基非晶合金干式变压器的1-8倍。

1861图库彩图香港-香港118图库彩图-118图库彩图图库118 因此,内一般人所认同的抛开干式变压器的损耗水平,笼统地谈论铁基非晶合金工频干式变压器的重量、成本和价格,是硅钢工频干式变压器的130%~150%,并不符合市场要求的性能价格比原则。

1861图库彩图香港-香港118图库彩图-118图库彩图图库118 外提出两种比较的方法,一种是在同样损耗的条件下,求出两种工频干式变压器所用的铜铁材料重量和价格,进行比较。另一种方法是对铁基非晶合金工频干式变压器的损耗降低瓦数,折合成货币进行补偿。

 

每瓦空载损耗折合成5~11美元,相当于人民币42~92元。每瓦负载损耗折合成0.7~1.0美元,相当于人民币6~8.3元。例如一个50Hz,5kVA单相干式变压器用硅钢磁芯,报价为1700元/台;空载损耗28W,按60元人民币/W计,为1680元;负载损耗110W,按8元人民币/W计,为880元;则,总的评估价为4260元/台。

1861图库彩图香港-香港118图库彩图-118图库彩图图库118 用铁基非晶合金磁芯,报价为2500元/台;空载损耗6W,折合成人民币360元;负载损耗110W,折合成人民币880元,总的评估价为3740元/台。如果不考虑损耗,单计算报价,5kVA铁基非晶合金工频干式变压器为硅钢工频干式变压器的147%。如果考虑损耗,总的评估价为89%。

 

5)铁基非晶合金抗电源波形畸变能力比硅钢强,现在测试工频电源干式变压器磁芯材料损耗,是在畸变小于2%的正弦波电压下进行的。而实际的工频电网畸变为5%。

 

在这种情况下,铁基非晶合金损耗增加到106%,硅钢损耗增加到123%。如果在高次谐波大,畸变为75%的条件下(例如工频整流干式变压器),铁基非晶合金损耗增加到160%,硅钢损耗增加到300%以上。说明铁基非晶合金抗电源波形畸变能力比硅钢强。

 

6)铁基非晶合金的磁致伸缩系数大,是硅钢的3~5倍。因此,铁基非晶合金工频干式变压器的噪声为硅钢工频干式变压器噪声的120%,要大3~5dB。

 

7)铁基非晶合金带材价格是0.23mm3%取向硅钢的150%,现行市场上,是0.15mm3%取向硅钢(经过特殊处理)的40%左右。

 

8)铁基非晶合金退火温度比硅钢低。铁基非晶合金退火温度比硅钢低,消耗能量小,而且铁基非晶合金磁芯一般由专门生产厂制造。硅钢磁芯一般由干式变压器生产厂制造。

根据以上比较,只要达到一定生产规模,铁基非晶合金在工频范围内的电子干式变压器中将取代部分硅钢市场。在400Hz至10kHz中频范围内,即使有新的硅钢品种出现,铁基非晶合金仍将会取代大部分0.15mm以下厚度的硅钢市场。

值得注意的是,日本正在大力开发FeMB系非晶合金和纳米晶合金,其Bs可达1.7~1.8T,而且损耗为现有FeSiB系非晶合金的50%以下,如果用于工频电子干式变压器,工作磁通密度达到1.5T以上,而损耗只有硅钢工频干式变压器的10%~15%,将是硅钢工频干式变压器的更有力的竞争者。日本预计在2005年就可以将FeMB系非晶合金工频干式变压器试制成功,并投入生产。

 

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