דעטאַלירטע דערקלערונג פון טראַנספאָרמאַטאָר אייַזן קערן אָריגינעל: זעאונג פון מאַכט טראַנספאָרמערס

אלס דאס "הארץ" פון א טראנספארמאטאר, שפילט דער אייַזענער קערן א קריטישע ראלע אין עלעקטראמאגנעטישע ענערגיע קאנווערזיע. עס ווירקט נישט נאר אויף די ענערגיע עפעקטיווקייט פון טראנספארמאטארן, נאר עס האט אויך א דירעקטע שייכות מיטן פארנעם, וואג, און אפעראציאנעלע פארלעסלעכקייט פון עקוויפמענט. די עוואלוציע פון ​​אייַזענער קערן מאטעריאלן, פון אינדוסטריעלן ריין אייַזן ביז היינטיגע אמארפע צומישן, האט געזען די גלענצנדיקע אנטוויקלונג פון טראנספארמאטאר טעכנולוגיע.

די קערן פונקציע און פאָרשטעלונג רעקווייערמענץ פון אייַזן קערן
די הויפּט פֿונקציע פֿון דעם טראַנספֿאָרמער קערן איז צו צושטעלן אַן עפֿעקטיוון מאַגנעטישן קרייז, וואָס דערמעגלעכט עלעקטרישע ענערגיע צו ווערן טראַנסמיטירט צווישן פֿאַרשידענע קרייזן דורך דעם פּרינציפּ פֿון עלעקטראָמאַגנעטישן אינדוקציע. די פאָרשטעלונג פֿון דעם אייַזן קערן ווירקט גלייך אויף די טעכנישע און עקאָנאָמישע אינדיקאַטאָרן פֿון דעם טראַנספֿאָרמער. די גרונטלעכע באַדערפֿנישן פֿאַר אייַזן קערן מאַטעריאַלן זענען: נידעריק אייַזן קערן פֿאַרלוסט ביי אַ געוויסער פֿרעקווענץ און מאַגנעטישן פֿלוס געדיכטקייט, און הויך מאַגנעטישן פֿלוס געדיכטקייט ביי אַ געוויסער מאַגנעטישער פֿעלד שטאַרקייט.
דער קערן פארלוסט נעמט איין צוויי טיילן: היסטערעזיס פארלוסט און עדי-קראַנט פארלוסט. היסטערעזיס פארלוסט איז פארבונדן מיט דער שוועריקייט פון מאטעריאל מאַגנעטיזאַציע, בשעת עדי-קראַנט פארלוסט ווערט געפֿירט דורך דעם צירקולירנדיקן קראַנט וואָס ווערט אינדוצירט דורך אָלטערנירנדיקן מאַגנעטישן פלוקס אין דעם אייַזן קערן. צו רעדוצירן די פארלוסטן, זאָלן אידעאַלע אייַזן קערן מאַטעריאַלן האָבן הויך עלעקטרישע קעגנשטעל, הויך מאַגנעטישע דורכדרינגלעכקייט, און נידעריקע קאָערסיוויטי.

דער עוואָלוציע פּראָצעס פון אייַזן קערן מאַטעריאַלן
די אַנטוויקלונג פון טראַנספאָרמאַטאָר קערן מאַטעריאַלן איז דורכגעגאַנגען אַ לאַנגע און אויפרעגנדע רייזע. די ערשטע טראַנספאָרמאַטאָר קערנס האָבן גענוצט געוויינטלעכע קאַרבאָן שטאָל דראָט אָדער קאַרבאָן שטאָל ווי מאַגנעטישע מאַטעריאַלן. אין 1885, האָט די גונץ פאַבריק אין אונגאַרן אַנטוויקלט דעם ערשטן איין-פאַזיקן טראַנספאָרמאַטאָר מיט אַ פארמאכטן מאַגנעטישן קרייַז, און זיין אייַזענער קערן איז געמאַכט געוואָרן פון דעם טיפּ מאַטעריאַל.

אין 1900, האבן ר.א. העדפילד, אן ענגלענדער, און אנדערע געפונען אז צולייגן סיליקאן צו ווייכן שטאל קען פארבעסערן קעגנשטאנד, רעדוצירן ווירבלען-שטראם און היסטערעזיס פארלוסטן, און פארלייכטערן דעם פענאמען פון "קערן-אלטערונג". אין 1903, האבן די פאראייניגטע שטאטן און דייטשלאנד אנגעהויבן פראדוצירן הייס-געוואלטע סיליקאן שטאל בלעטער, מארקירנדיג דעם אנפאנג פון דער תקופה פון סיליקאן שטאל בלעטער.
הייס-געראָלטע סיליקאָן שטאָל בלעטער האָבן פּראָבלעמען ווי אומגלייכע פאָרשטעלונג און הויכע פארלוסטן. אין די 1930ער יאָרן זענען דורכברוכן געמאַכט געוואָרן אין דער טעכנאָלאָגיע פון ​​קאַלט-געראָלטע סיליקאָן שטאָל בלעטער. אין 1933, האָט גאַוס גענוצט צוויי קאַלט-ראָולינג און אַנילינג מעטאָדן צו פּראָדוצירן 3% סיליקאָן שטאָל מיט הויכע מאַגנעטישע אייגנשאַפטן אין דער ראָולינג ריכטונג. אין 1935, האָט אַרמקאָ סטיל קאָמפּאַני פון די פאַראייניקטע שטאַטן קאָלאַבאָרירט מיט וועסטינגהאַוס קאָמפּאַני צו אָנהייבן די פּראָדוקציע פון ​​קאַלט-געראָלטע אָריענטירטע סיליקאָן שטאָל.

נאך די 1960ער יארן, האבן גרויסע אינדוסטריאליזירטע לענדער ביסלעכווייז אויפגעהערט צו פראדוצירן הייס-געוואלגטע סיליקאן שטאל בלעטער און זיך געוואנדן צו קאלט-געוואלגטע סיליקאן שטאל בלעטער מיט בעסערע פערפארמענס. אין 1964, האט ניפאן סטיל קארפאראציע פון ​​יאפאן אנטוויקלט הויך-דורכדרינגליכע קערן-אריענטירטע קאלט-געוואלגטע סיליקאן שטאל בלעטער (היי-בי שטאל), וואס האט ווייטער פארקלענערט די נישט-לאסט פארלוסטן פון טראנספארמאטארן.
אין די 1970ער יארן, האבן אמארפע צומיש מאטעריאלן געמאכט זייער דעביוט אויף דער היסטארישער בינע. אין 1974, האט יונייטעד מיקראעלעקטראניק קארפאראציע אנטוויקלט אייַזן-באזירטע אמארפע צומישן, און אין 1978, האבן די פאראייניגטע שטאטן אנטוויקלט 10KVA אמארפע אייַזן קערן טראנספארמאטארן. די נייע סארט מאטעריאל האט די אייגנשאפט פון גאר נידריגע אייַזן פארלוסט, נאר 1/3-1/5 פון טראדיציאנעלע סיליקאן שטאל בלעטער, וואס האט געעפנט א נייע תקופה פון ענערגיע-שפארן פאר טראנספארמאטארן.

הויפּט טיפּן און קעראַקטעריסטיקס פון אייַזן קערן מאַטעריאַלס
סיליקאָן שטאָל בויגן
סיליקאָן שטאָל בויגן איז אַ ווייכע מאַגנעטישע צומיש פון סיליקאָן אייַזן מיט גאָר נידעריקן קאַרבאָן אינהאַלט, בכלל מיט אַ סיליקאָן אינהאַלט פון 0.5-4.5%. צוגעבן סיליקאָן קען פאַרגרעסערן די עלעקטרישע קעגנשטעל און מאַקסימום מאַגנעטישע דורכדרינגלעכקייט פון אייַזן, רעדוצירן קאָערסיוויטי, קערן אָנווער, און מאַגנעטישע יידזשינג. סיליקאָן שטאָל בויגן קענען זיין צעטיילט אין צוויי קאַטעגאָריעס: הייס-געוואַלגערט און קאַלט-געוואַלגערט, מיט קאַלט-געוואַלגערט ווייטער צעטיילט אין אָריענטירטע און ניט-אָריענטירטע טייפּס.
קאַלט-געוואַלגערטע נישט-אָריענטירטע סיליקאָן שטאָל בויגן באַציט זיך צו אַ צומיש פון 0.5%~4.0% (Si+Al), וואָס ווערט קאַלט-געוואַלגערט צו 0.65 מם, 0.5 מם, און 0.35 מם און דערנאָך אויסגעגליט און באדעקט צו מאַכן עס. זיין קערל טעקסטור טיפּ איז לעפיערעך צעוואָרפן, און עס האט לעפיערעך מונדיר מאַגנעטישע אייגנשאַפטן אין אַלע ריכטונגען.

אריענטירטער סיליקאן שטאל האט הויכע מאגנעטישע דורכדרינגלעכקייט און נידריגע פארלוסט אייגנשאפטן אין דער לייכט מאגנעטיזירבארער<001>ריכטונג, וואס טרעפט די מאגנעטישע קאנדוקטיוויטעט רעקווייערמענטס פון סטאטישע מאכט עקוויפמענט ווי טראנספארמאטארן. דער דורכשניטלעכער קערן אריענטאציע דעוויאציע ווינקל פון געווענליכער אריענטירטער סיליקאן שטאל (CGO) איז בערך 7°, און דער זעטיקונג מאגנעטישע סוספעטיביטי ווערט B8 איז העכער 1.82טעסלא; דער דורכשניטלעכער קערן אריענטאציע דעוויאציע ווינקל פון הויך מאגנעטישע אריענטאציע אריענטירטער סיליקאן שטאל (Hi-B) איז בערך 3°, און דער B8 ווערט איז העכער 1.90טעסלא.

אַמאָרפֿישע צומיש
אן אמארפע צומיש איז א מעטאליש פונקציאנעל מאטעריאל מיט אטאמען ראנדאם פארשפרייט אין דער מאטריץ, וואס פארמאגט א "גלאזיקע" קאמפאזיציע. א טיפישע אמארפע צומיש אנטהאלט 80% אייזן, מיט די איבעריגע קאמפאנענטן זייענדיג באר און סיליקאן. דאס מאטעריאל האט די אייגנשאפטן פון הויכע זעטיקונג מאגנעטישע אינדוקציע שטארקייט (1.54T), הויכע מאגנעטישע דורכדרינגלעכקייט, נידריגע אויפרעגונג שטראם, און גאר נידריגע אייזן פארלוסט.
דער אייַזן פארלוסט פון אייַזן-באַזירטע אַמאָרפֿישע אַלויז איז בלויז איין-דריטל ביז איין-פֿינפֿטל פֿון יענעם פֿון אָריענטירטע סיליקאָן שטאָל שיץ, וואָס רעדוצירט דעם ניט-לאַסט פארלוסט פֿון אַמאָרפֿישע אַלויז טראַנספֿאָרמערס מיט 70% ביז 80% קאַמפּערד צו טראַדיציאָנעלע סיליקאָן שטאָל טראַנספֿאָרמערס. די זעטיקונג מאַגנעטישע פֿלוס געדיכטקייט פֿון אַמאָרפֿישע אַלויז איז לעפיערעך נידעריק (וועגן 1.5T), אַזוי די ראַטעד מאַגנעטישע פֿלוס געדיכטקייט איז בכלל אויסגעקליבן ווי 1.3-1.4T.
די גרעב פון די אַמאָרפֿישע צומיש פּאַס איז גאָר דין, בלויז 0.03 מ״מ, וואָס רעזולטירט אין אַ לאַמינאַציע קאָעפֿיציענט פון בלויז אַרום 80% פֿאַר די אַמאָרפֿישע אייַזן קערן. כאָטש אַמאָרפֿישע צומישן האָבן אַ נידעריקער ספּעציפֿישע גראַוויטאַציע ווי סיליקאָן שטאָל שיץ, איז די וואָג פון די אייַזן קערן נאָך גאַנץ שווער.

קערן סטרוקטור פּלאַן
דער דיזיין פון טראַנספאָרמאַטאָר קערן סטרוקטור האט אויך דורכגעמאַכט אַ באַדייטנדיקע עוואָלוציע. פֿון דעם ערשטן לאַמינירטן אייַזן קערן, ביזן C-פֿאָרמיגן אייַזן קערן, און דערנאָך ביזן רינג-פֿאָרמיגן (געקרויזטן אייַזן קערן) אייַזן קערן, יעדע סטרוקטור האט אירע אייגענע כאַראַקטעריסטיקס און מעלות.
דער קייַלעכדיקער אייַזענער קערן ווערט געמאַכט דורך אויפוויקלען סיליקאָן שטאָל שטרייפן, ווי אַ פעסט אויפגעוויקלטע זייגער-פעדער. די סארט אייַזענער קערן האט אַ קאָנטינויִערלעכע מאַגנעטישע קרייז אָן לופט-לעכער, וואָס רעזולטירט אין נידעריקן מאַגנעטישן קעגנשטעל און הויך עפעקטיווקייט. קאַמפּערד מיט לאַמינירטע טראַנספאָרמאַטאָרן פון דער זעלביקער קאַפּאַציטעט, האָבן טאָראָידאַלע טראַנספאָרמאַטאָרן די מעלות פון קליינער גרייס, לייכטער וואָג, און נידעריקער מאַגנעטישער ליקאַדזש.
פֿאַר אַמאָרפֿישע צומיש טראַנספֿאָרמערס, צוליב דער שוועריקייט פֿון שניידן זייערע מאַטעריאַלן, ווערן זיי געוויינטלעך דיזיינט ווי געוויקלטע אייַזן קערן סטרוקטורן. די קערן סטרוקטור פֿון אַן איין-פֿאַזיקן טראַנספֿאָרמער איז אַ ראַם, בשעת די קערן סטרוקטור פֿון אַ דריי-פֿאַזיקן טראַנספֿאָרמער ווערט געשאַפֿן דורך צונויפֿמישן פֿיר ראַמען אין אַ סטרוקטור ענלעך צו אַ דריי-פֿאַזיקן פֿינף-זײַל סטרוקטור. די סטרוקטור ערמעגליכט יעדער פֿאַזע ווינדונג צו ווערן געשטעלט אויף צוויי אומאָפּהענגיקע ראַמען פֿון דעם מאַגנעטישן קרייז, וואָס עלימינירט עפֿעקטיוו דעם השפּעה פֿון דריטן האַרמאָנישן מאַגנעטישן פֿלוס.

פּראָדוקציע פּראָצעס פון אייַזן קערן מאַטעריאַל
דער פּראָדוקציע פּראָצעס פֿון סיליקאָן שטאָל בלעטער איז קאָמפּליצירט, ספּעציעל אָריענטירטע סיליקאָן שטאָל בלעטער. דער פּראָדוקציע פּראָצעס איז קאָמפּליצירט, די פּראָצעס פֿענצטער איז שמאָל, און די פּראָדוקציע שוועריקייט איז הויך. עס איז באַקאַנט ווי די "האַנטווערק פֿון שטאָל פּראָדוקטן".
דער פאבריקאציע פראצעס פון קאלט-געוואלטע נישט-אריענטירטע סיליקאן שטאל בלעטער שליסט געווענליך איין: הייס-וואלטן שטאל בילעטן אדער קאנטינעווערלי גיסן בילעטן אין שפולן מיט א גרעב פון בערך 2.3 מ"מ, נאכגעפאלגט דורך זויער וואשן, קאלט-וואלטן, אנילינג, און איזאלאציע פילם באדעקן פראצעסן. פאר הויך סיליקאן פראדוקטן, איז נויטיג זיי ערשט צו נארמאליזירן ביי 800-850 ℃ נאך הייס-וואלטן, נאכגעפאלגט דורך זויער וואשן, קאלט-וואלטן צו א געוויסע גרעב, אנילינג, דערנאך קאלט-וואלטן מיט א נידריגע רעדוקציע ראטע, און צום סוף ענדגילטיק אנילינג.
די מערסט געוויינטלעכע מעטאָדע פֿאַר פּראָדוצירן אַמאָרפֿישע אַלויז איז צו שפּריצן געשמאָלצן מעטאַל פארע אויף אַ הויך-גיכקייט ראָטירנדיק קופּער ווינדינג ראַם, און די געשמאָלצן מעטאַל ווערט געקילט און פֿאַרשטאַרקט אין דין ריבס מיט אַ קורס פֿון 106 ℃/s. דער הויך אינערלעכער דרוק וואָס ווערט געשאַפֿן דורך קווענטשינג מוז ווערן רעדוצירט דורך אַנילינג צווישן 200 ℃ און 280 ℃ צו באַקומען גוטע מאַגנעטישע אייגנשאַפֿטן.

ענערגיע שפּאָרן בענעפיץ פון אייַזן קערן מאַטעריאַלס
טראַנספאָרמאַטאָרן זענען פילע און האָבן אַ גרויסע קאַפּאַציטעט אין דער עלעקטריע סיסטעם, וואָס רעזולטירט אין באַטייטיקע גאַנצע פארלוסטן. מען שאַצט אַז דער גאַנצער פארלוסט פון טראַנספאָרמאַטאָרן אין כינע איז פאַראַנטוואָרטלעך פֿאַר אַרום 10% פון דער סיסטעם'ס עלעקטריע פּראָדוקציע. יעדע 1% רעדוקציע אין פארלוסטן קען שפּאָרן ביליאָנען קילאָוואַט שעה עלעקטריע יערלעך.
אמארפֿע צומיש אייַזן קערן טראַנספאָרמאַטאָרן האָבן באַדייטנדיקע ענערגיע-שפּאָרנדיקע ווירקונגען. דער ניט-לאַסט אָנווער פון SH12 סעריע אמארפֿע צומיש קערן טראַנספאָרמאַטאָרן איז רידוסט מיט וועגן 75% קאַמפּערד צו S9 סעריע סיליקאָן שטאָל טראַנספאָרמאַטאָרן. כאָטש אמארפֿע צומיש טראַנספאָרמאַטאָרן זענען טייערער ווי טראַדיציאָנעלע טראַנספאָרמאַטאָרן, זייערע אָפּערייטינג קאָסטן זענען גאָר נידעריק, און די ינוועסטמענט צוריקצאָל צייט איז בכלל צווישן 2-5 יאָר.
עקאָנאָמיש אַנטוויקלטע ראַיאָנען רעפּרעזענטירט דורך שאַנגהאַי, דזשיאַנגסו און זשעדזשיאַנג פּראָווינצן האָבן אנגענומען אַמאָרפֿע אַלוי טראַנספאָרמאַטאָרן אין אַ גרויסן מאָסשטאַב. דזשיאַנגסו עלעקטריק פּאַוער קאָמפּאַני פּלאַנירט אפילו צו ינסטאַלירן נייע און רענאָווירטע ליניעס אין דער צוקונפֿט, און די נוצן פון אַמאָרפֿע אַלוי טראַנספאָרמאַטאָרן זאָל נישט זיין ווייניקער ווי 30%.

די אַנטוויקלונג גאַנג פון אייַזן קערן מאַטעריאַלס
אייַזן קערן מאַטעריאַלן אַנטוויקלען זיך צו נידעריק אייַזן אָנווער און הויך מאַגנעטישע אינדוקציע. פֿאַר סיליקאָן שטאָל שיץ, אַרייַנגערעכנט ניט-אָריענטירטע סיליקאָן שטאָל פֿאַר נידעריק אייַזן אָנווער הויך-עפעקטיווקייַט מאָטאָרן, דין ספּעסיפיקאַציע גאָר נידעריק אייַזן אָנווער הויך מאַגנעטישע אינדוקציע אָריענטירטע סיליקאָן שטאָל, און הויך סיליקאָן שטאָל פֿאַר מיטל און הויך-פרעקווענץ ענערגיע-שפּאָרנדיקע עלעקטרישע אַפּפּליאַנסעס.
הויך סיליקאָן שטאָל (Si Fe צומיש מיט 4.5%~6.7% Si) האט די כאַראַקטעריסטיקס פון באַדייטנד רידוסט אייַזן אָנווער ביי הויך פרעקווענצן, הויך מאַקסימום מאַגנעטישע פּערמעאַביליטי, און נידעריק קאָוערסיוויטי. אָבער זיין Si אינהאַלט איז צו הויך, און זיין פּלאַסטיסיטי איז גאָר שוואַך ביי צימער טעמפּעראַטור, מאכן עס שווער צו וואַלגערן און פאָרעם. איצט, ניט-אָריענטיד 6.5% Si Fe צומיש מאַטעריאַלס זענען דער הויפּט צוגעגרייט דורך סיליקאָן ינפילטריישאַן פּראָצעס.
נאַנאָ-מאָדיפֿיצירטע מאַטעריאַלן און ביאָ-באַזירטע מאַטעריאַלן זענען אויך איינע פֿון די צוקונפֿטיקע אַנטוויקלונג ריכטונגען. מיט דער וואַקסנדיקער נאָכפֿראַגע פֿאַר ענווייראָנמענטאַלער שוץ, וועט די אַנטוויקלונג פֿון נישט-טאַקסישע, ביאָדעגראַדירבארע, אָדער ריסייקלאַבאַלע אייַזן-קערן מאַטעריאַלן ווערן אַ וויכטיקע פֿאָרשונג ריכטונג.

מסקנא
די עוואָלוציע פון ​​טראַנספאָרמאַטאָר קערן מאַטעריאַלן האט געזען די פּערפעקטע קאָמבינאַציע פון ​​מאַטעריאַל וויסנשאַפֿט און עלעקטרישע אינזשעניריע. פֿון געוויינטלעכן קאַרבאָן שטאָל ביז סיליקאָן שטאָל שיץ, און דערנאָך ביז אַמאָרפֿע אַלויז, יעדער מאַטעריאַל דורכברוך האט באַדייטנד פֿאַרבעסערט די ענערגיע עפעקטיווקייט מדרגה פון טראַנספאָרמאַטאָרן.
אין היינטיקער וועלט, וואו ענערגיע קאנסערוואציע און רעדוקציע פון ​​עמיסיע זענען געווארן א גלאבאלער קאנסענסוס, איז די אויסוואל פון עפעקטיווע אייזן קערן מאטעריאלן נישט נאר פארבונדן מיט עקאנאמישע בענעפיטן, נאר אויך אן ענווייראמענטאלע אחריות. אין דער צוקונפט, מיטן קאנטינעווירלעכן אויפקום פון נייע מאטעריאלן און פראצעסן, וועלן טראנספארמער קערנס ווייטער אנטוויקלען צו נידעריקערע פארלוסטן און העכערע עפעקטיווקייט, ביישטייערנדיג צום אויפבוי פון א גרינע און נידעריק-קוילן-שטאף ענערגיע סיסטעם.