浅析节能型的变压器铁芯材料.doc

浅析节能型的变压器铁芯材料 激光切割是一个热作用的过程操作的难易程度由材料的物理性能决定以下是小编搜集整理的一篇探究节能型变压器铁芯材料的论文范文欢迎阅读参考 摘要变压器是整个电网中最重要的电力设备变压器的本身效率非常的高但是由于容量大、数量多的原因导致变压器的损耗也非常的高变压器的损耗主要来源于变压器中的铁芯的铁损和绕组的铜损据统计全国变压器的总损耗大概占系统发电量的百分之十左右损耗每降低百分之一每年可以节约上百亿的电量所以采用低损耗的的铁磁材料能够降低变压器的空载损耗利用低损耗铁芯材料的节能变电器是整个电力行业的发展方向本文就浅析节能型变电器铁芯材料激光切割减少硅钢片毛刺降低损耗从而达到降低铁芯损耗进而降低电力变压器损耗工艺探究 关键词节能型;变压器铁芯材料;激光切割 引言 变压器中的硅钢片的性能好坏不仅仅是影响到电能的损耗还关系到电机和变压器的性能、体积、重量和各种各样的材料的节约所以说硅钢片的剪切工艺非常的重要硅钢片的剪切是利用激光切割的但是切割的过程中产生硅钢片的毛刺会影响电磁的特性、电机输出功率、发电机寿命叠片的时候毛刺会造成片间搭接短路引起漩涡损耗的增加我们要通过改善激光切割工艺减少硅钢片毛刺降低损耗 一、变压器铁芯材料的发展 早期的变压器铁芯采用的是低碳钢的材料现在使用的硅钢片有两种规格一种是零点三五毫米硅钢片和另一种是零点五毫米硅钢片跟低碳钢相比硅钢片的电阻几乎不变只是将整块的铁芯分割成许多金属薄片并且薄片之间是绝缘的这样就提高了磁性材料的利用率增加交流抗阻降低铁芯的涡流损耗硅钢片的发展经历了三个阶段早期的是热轧硅钢片它的含硅量低损耗高在二十世纪四十年代左右就出现了冷轧无取向硅钢片这种硅钢片含硅量高而且损耗低一推出就得到广泛的应用随着研究的不断深入科学界发现铁的结晶方向容易磁化1934年美国采用冷轧和高温热处理结合的方法使得硅钢片中的晶体沿着方向有规律的排序使得它具有优良的磁性并且逐步向工业化生产虽然到目前为止硅钢片的铁损较大铁芯容易饱和但因为它的生产工艺相对简单成本不高所以现在硅钢片仍然是电力变压器比较常见的铁芯材料 二、硅钢片的剪切要求 发电机、变压器、电动机上用的硅钢片的毛刺对它的电磁性有影响硅钢片的毛刺会影响电磁的特性、电机输出功率、发电机寿命叠片的时候毛刺会造成片间搭接短路引起漩涡损耗的增加同时要降低叠片填充系数所以要保证剪切后的硅钢片基本上没有毛刺硅钢片经过冲压剪裁会产生内应力导致晶粒变形磁导率下降比铁损增加所以要保证消除内应力保证原有性硅钢片在剪切的范围内不允许带有材料的表面有绝缘损伤片料边缘不能有损伤因为会影响铁芯的质量剪切以后的硅钢片必须没有明显的波浪否则硅钢片会严重变形磁畴结构被破坏损耗会增加 硅钢下料工作一般在机械压力机上利用冲压磨具进行硅钢片的冲压磨具是有凹凸磨具组成安装在冲压机上将硅片冲压成电机或变压器的定子和转子的铁芯片上刃口部分要承受冲击力、剪切力、弯曲力同时又受到硅钢片的挤压和摩擦硅钢片的表面有特殊涂料这样又加强了刃口的摩擦和磨损造成磨具制造间隙过大当磨具制造间隙过大时在冲裁的时候硅钢片会受到挤压产生变形冲片的边沿就会形成毛刺硅钢片的冲模的正常失效主要的原因就是刃口的磨损而且磨具制造的花费高研制周期长这就引起了一种新的切割技术的那就是激光切割 三、激光切割 激光切割是一个热作用的过程操作的难易程度由材料的物理性能决定与机械性能没有直接的联系激光切割是一种不用接触的加工方法没有冲击的加工过程不存在刀具的磨损和断裂材料受力变形等等问题激光切割硅钢片技术可以简化冲片的步骤减少生产工序降低生产成本容易实现生产工程的自动化能够满足硅钢片剪裁的要求增加铁芯的有效导磁面积减少涡流漏磁的损失改善性能减少硅钢片毛刺降低损耗从而达到降低铁芯损耗进而降低电力变压器的损耗但是利用激光切割还需要解决的问题是挂渣硅的存在将会导致切割速度的降低和底边容易形成挂渣现象因此要考虑切割效率和尺寸精度控制下面我们就硅钢片进行激光切割工艺的实验研究 3.1实验方法 激光切割硅钢片工艺的实施主要目的是解决挂渣问题达到剪切工艺中产生毛刺的问题所以实验针对熔渣形成的原因进行设计我们根据硅钢片的特性激光切割试验用高压供气系统气体喷嘴的压强超过两千五百千帕气流量超过每小时八十立方米实验的固定功率在三千瓦分别用氧气和纯度高的氮气辅助切割先固定辅助切割气体分别改变切割速度和输出功率最后用电子探针监测 3.2实验的结果 经过实验发现用氧气辅助切割的时候无论采用什么样的切割速度和输出功率都会产生严重的挂渣用高纯度氮气辅助切割的时候输出功率相对固定时随着切割速度的提升能够得到光滑没有熔渣的切口切割速度相对固定时随着激光输出功率的增加也能够得到光滑没有熔渣的切口 3.3产生结果的原因 经过电子探针的检测之后发现熔渣的成分主要是二氧化硅和铁硅氧化物实验能够表明切割过程中的硅元素容易和氧气化学作用下生成二氧化硅和铁硅氧化物二氧化硅的密度比氧化铁密度低就会在熔融区形成一个表面层熔融态的氧化物具有强大的粘滞系数形成熔渣之后不容易被切割气体吹走导致表面层严重的挂渣这样硅钢片的毛刺就会增加损耗增大那么铁芯的损耗就会增大最后电力变压器的损耗增加没有起到节能的作用 用高纯度的氮气复制切割硅钢片的时候氮气能够阻隔氧气这样就没有办法生成二氧化硅高纯度的氮气能够吹走熔融态的残渣就能够有一个精细的切口不会有挂渣形成但是因为用这个方法会使得高压的气体消耗量非常大氮气的成本又非常高生产成本就会增加所以应该采取其他的手段防止硅氧化物的形成或者在形成硅氧化物之后能够吹走熔融态的硅氧化物这个实验做完之后对它的尺寸进行检测测量尺寸的精度完全满足要求所以说激光的切割精度容易控制减少了硅钢片的毛刺降低了损耗降低了铁芯的损耗能够使得变压器更加的节能 四、总结 就目前来说国家倡导节能环保产品鼓励节能技术的发展变压器的损耗主要来源于变压器中的铁芯的铁损和绕组的铜损电机和变压器的性能、体积、重量和各种各样的材料的节约都和硅钢片的切割有关我们对电力变压器的铁芯材料硅钢片进行激光切割工艺的实验研究通过改善激光切割工艺减少硅钢片毛刺降低损耗从而达到降低铁芯损耗进而降低电力变压器的损耗符合国家节能降