کویل های مادر استیل سیلیکونی - رولهای اصلی فولاد الکتریکی دانهگرا یا غیر جهتدار تولید شده در کارخانه و متعاقباً برای پردازش پاییندست به عرض نوارهای باریکتر تقسیم میشوند - در پایه زنجیره تامین تجهیزات الکتریکی جهانی قرار دارند. هر ترانسفورماتور، موتور، ژنراتور، و هسته الکترومغناطیسی که انرژی الکتریکی را به طور موثر تبدیل یا انتقال میدهد، به پشتههای لایهکاری که از نوار فولادی سیلیکونی منشعب شده، پانچ، بریده یا زخمی شده است، متکی است. درک اینکه این کویلها کجا استفاده میشوند، چرا درجههای خاصی برای هر برنامه مشخص شدهاند و اینکه چگونه ویژگیهای آنها عملکرد سیستم را تعیین میکنند برای مهندسین تدارکات، طراحان محصول و سازندگان تجهیزات الکتریکی ضروری است.
فولاد سیلیکونی - که به طور رسمی فولاد الکتریکی نامیده می شود - یک آلیاژ فروسیلیس است که از وزن 1.5٪ تا 4.5٪ سیلیکون دارد. محتوای سیلیکون مقاومت الکتریکی ماده را افزایش می دهد، که به طور مستقیم تلفات جریان گردابی را زمانی که فولاد در معرض میدان های مغناطیسی متناوب قرار می گیرد کاهش می دهد. این ویژگی دلیل اصلی این است که فولاد سیلیکونی ماده انتخابی برای کاربردهای هسته الکترومغناطیسی است: هدایت شار مغناطیسی کارآمد را امکان پذیر می کند در حالی که گرمایش مقاومتی را به حداقل می رساند که در غیر این صورت انرژی را به عنوان گرمای اتلاف در هر دستگاه جریان متناوب تلف می کند.
کویل های مادر در کارخانه های فولادی یکپارچه در عرض های معمولاً از 600 میلی متر تا 1250 میلی متر تولید می شوند و بسته به نیازهای پردازش پایین دست به وزن های 3 تا 30 تن پیچ می شوند. آنها در دو دسته اساسی تولید می شوند: فولاد سیلیکونی دانه گرا (GO). ، که در آن ساختار کریستالی در طول نورد سرد برای بهینه سازی نفوذپذیری مغناطیسی در جهت غلتش تراز شده است، و فولاد سیلیکونی غیر گرا (NO). ، که در آن ساختار کریستالی به طور تصادفی تر توزیع می شود تا خواص مغناطیسی همسانگرد بیشتری ارائه دهد. انتخاب بین این دسته ها به طور کامل توسط الزامات جهت شار مغناطیسی برنامه تعیین می شود و انتخاب درجه را به اولین و مهم ترین تصمیم در مشخصات سیم پیچ مادر فولاد سیلیکونی تبدیل می کند.
از سیم پیچ مادر، مراکز خدمات فولادی مواد را به عرض نوارهای خاص برش می دهند، پوشش های عایق را در صورت لزوم اعمال می کنند و سیم پیچ های شکاف را به عملیات مهر زنی لایه لایه، خطوط سیم پیچ هسته یا سیستم های برش لیزری که هندسه هسته نهایی را تولید می کنند، عرضه می کنند. قوام بعدی سیم پیچ مادر، کیفیت سطح و یکنواختی مغناطیسی در عرض و طول کامل آن به طور مستقیم کیفیت و قوام هر لمینیت تولید شده از آن را تعیین می کند.
ترانسفورماتورهای قدرت - از ترانسفورماتورهای توزیع که در محلههای مسکونی کار میکنند تا ترانسفورماتورهای قدرت بزرگ با صدها MVA برای پستهای انتقال - کاربرد غالب برای سیمپیچهای مادر فولاد سیلیکونی دانهگرا در سطح جهان را نشان میدهند. هسته یک ترانسفورماتور قدرت باید شار مغناطیسی را با حداقل اتلاف انرژی از طریق هزاران سیکل در ثانیه در طول عمر کاری 25 تا 40 سال انجام دهد و هیچ ماده دیگری ترکیبی از چگالی شار اشباع بالا، تلفات هسته کم و پایداری ابعادی را که فولاد سیلیکونی دانهگرا با هزینههای تجاری قابل دوام ایجاد میکند، به دست نمیآورد.
تلفات هسته ترانسفورماتور قدرت - که بر حسب وات بر کیلوگرم در چگالی شار و فرکانس مشخص بیان می شود - پارامتر اصلی انتخاب گرید فولاد سیلیکونی دانه گرا است. گریدهای دانه گرا (HiB) با نفوذپذیری بالا که با کنترل جهت گیری کریستالی محکم تر نسبت به فولاد GO معمولی تولید می شوند، تلفات هسته زیر 0.80 وات بر کیلوگرم را در 1.7 تسلا و 50 هرتز به دست می آورند - سطح عملکردی که تلفات بدون بار را در طول دهه ها کارکرد مداوم ترانسفورماتور با صدها درجه استاندارد GO کاهش می دهد. سازندگان ترانسفورماتور توزیعی که در بازارهای تنظیم شده با بهره وری انرژی فعالیت می کنند، به طور خاص HiB یا گریدهای تصفیه شده دامنه را مشخص می کنند زیرا مقررات تاسیسات و استانداردهای بهره وری مانند EU Tier 2 و DOE 2016 حداکثر ارقام تلفات بدون بار را الزامی می کند که فقط گریدهای برتر می توانند برآورده شوند.
هستههای بزرگ ترانسفورماتور قدرت با استفاده از انباشته لمینیت پلهای مونتاژ میشوند - تکنیکی که در آن لایههای لمینیت متوالی با زوایای کمی متفاوت در میترهای گوشهای بریده میشوند تا تنش انتقال شار را به جای متمرکز کردن آن در یک نقطه واحد، در بین چندین اتصال همپوشانی توزیع کنند. این روش ساخت نیازمند شکاف نواری از سیم پیچ های مادر با تحمل ضخامت بسیار محکم (معمولاً 0.01 ± میلی متر) و ارتفاع سوراخ ثابت پس از مهر زنی است. هستههای ترانسفورماتور توزیع بهطور فزایندهای بهعنوان هستههای زخمی تولید میشوند - که در آن نوار به طور مداوم به شکل حلقهای حلقوی یا مستطیلی پیچیده میشود - فرآیندی که باعث ایجاد ضایعات صفر و شکافهای هوای نزدیک به صفر در اتصالات هسته میشود و تلفات بدون بار را 15 تا 25 درصد در مقایسه با هستههای لایه لایهای انباشته با درجه معادل کاهش میدهد.
کویل های مادر فولاد سیلیکونی غیر جهت دار ماده ورودی اولیه برای ورقه های استاتور موتور الکتریکی و روتور هستند. بر خلاف هسته های ترانسفورماتور که شار در یک جهت ثابت حرکت می کند، هسته های موتور حامل شار مغناطیسی دوار هستند که با چرخش روتور از تمام جهات از سطح لایه لایه عبور می کند. این شار دوار به خواص مغناطیسی همسانگرد نیاز دارد - نفوذپذیری ثابت بدون توجه به جهت اندازه گیری - که دقیقاً همان چیزی است که گریدهای غیر جهت دار ارائه می دهند. رشد انفجاری تولید خودروهای الکتریکی، اتوماسیون صنعتی، و بازارهای پمپ و موتور فن با راندمان بالا، تقاضای فولاد سیلیکونی غیر جهتدار را به سطوح بیسابقه سوق داده و لمینیت موتور را به عنوان بزرگترین کاربرد حجمی برای فولاد سیلیکونی در سطح جهانی بر حسب وزن واحد قرار داده است.
موتورهای کششی وسایل نقلیه الکتریکی در فرکانس های الکتریکی بسیار بالاتری نسبت به موتورهای صنعتی کار می کنند - معمولاً 400 هرتز تا 1000 هرتز در هنگام رانندگی با سرعت بالا - که به طور چشمگیری تلفات جریان گردابی را در درجه های استاندارد فولاد سیلیکونی غیر جهت دار افزایش می دهد. گریدهای غیر جهت دار گیج نازک ممتاز با ضخامت های 0.20 میلی متر تا 0.35 میلی متر و محتوای سیلیکون بالاتر (3.0٪ تا 3.5٪) برای لمینیت های موتور کششی EV مشخص شده اند زیرا لایه های نازک تر طول مسیر جریان گردابی را کاهش می دهند و مستقیماً تلفات آهن را در فرکانس بالا کاهش می دهند. کیفیت سطح سیم پیچ مادر برای این کاربردها باید استثنایی باشد - هر گونه نقص سطح یا تغییر ضخامت مستقیماً به افزایش تلفات آهن یا عدم تعادل مکانیکی در پشته استاتور موتور تمام شده تبدیل می شود.
موتورهای صنعتی استاندارد که با فرکانس 50 هرتز یا 60 هرتز از منابع سه فاز کار می کنند، از گریدهای فولاد سیلیکونی غیر جهت دار با ضخامت 0.50 میلی متر تا 0.65 میلی متر استفاده می کنند، که در آن تعادل بین تلفات آهن، استحکام مکانیکی و هزینه مواد برای عملکرد مداوم به جای حداکثر بازده در سرعت بالا بهینه می شود. موتورهای لوازم خانگی - کمپرسورها، درامهای ماشین لباسشویی، فنهای تهویه مطبوع - از طیف کاملی از درجههای غیرمرتبط از درجههای اقتصادی برای کاربردهای حساس به هزینه تا گریدهای نیمهفرآوری شده استفاده میکنند که پس از مهر زنی بازپخت میشوند تا استرس ماشینکاری کاهش یابد و خواص مغناطیسی کاهش یافته در حین پانچ کردن، دستیابی به راندمان تنظیمکننده موتور و برچسبگذاری مورد نیاز طبقه بندی ها
ژنراتورهای تولید برق - از ژنراتورهای کوچک دیزلی که در سیستمهای پشتیبان اضطراری استفاده میشوند تا ژنراتورهای بزرگ هیدروژنی و توربین بادی با توان چند مگاوات - از لایههای فولادی سیلیکونی در هستههای استاتور و روتور خود استفاده میکنند. هسته استاتور ژنراتور مشابه هسته ترانسفورماتور عمل می کند زیرا شار مغناطیسی ناشی از میدان روتور چرخان را حمل می کند و فولاد سیلیکونی غیر جهت دار را به ماده مناسب برای اکثر کاربردهای استاتور ژنراتور تبدیل می کند. گریدهای غیر جهتگیر با گیج نازک و کم تلفات برای ژنراتورهای پرسرعت که فرکانس بالاست، مشخص شدهاند، در حالی که گریدهای گیج استاندارد، کاربردهای با سرعت پایینتری را ارائه میکنند که فرکانس شار نزدیک به فرکانس شبکه شهری است.
ژنراتورهای توربین بادی یک سناریوی کاربردی خاص را ارائه می دهند. هسته استاتور یک مولد باد آهنربای دائمی با محرک مستقیم ممکن است قطر خارجی بیش از چهار متر داشته باشد و حاوی دهها هزار لایه لایهای باشد که همگی از نوار فولادی سیلیکونی غیر جهتدار شکافی که از سیمپیچهای مادر با فرمت بزرگ منشعب میشود، سوراخ شدهاند. الزامات سازگاری در عرض و طول کامل سیم پیچ مادر بسیار زیاد است - هر گونه تغییر در نفوذپذیری یا ضخامت، گشتاور و ارتعاش را به خروجی ژنراتور وارد می کند که بازده انرژی را کاهش می دهد و خستگی مکانیکی را تسریع می کند. به همین دلیل، گریدهای غیر جهت دار مخصوص باد با یکنواختی مغناطیسی کاملاً کنترل شده در عرض کامل سیم پیچ توسط OEM های پیشرو توربین مشخص می شوند.
فراتر از دستهبندیهای اصلی کاربرد، کویلهای مادر فولاد سیلیکونی طیفی از کاربردهای هسته الکترومغناطیسی ویژه را ارائه میکنند که هر کدام نیازهای مواد خاصی را متمایز از استفاده از ترانسفورماتور قدرت یا موتور را تحمیل میکنند.
انتخاب درجه صحیح کویل مادر فولاد سیلیکونی برای یک کاربرد خاص، مستلزم تطبیق الزامات مغناطیسی، مکانیکی و پردازشی برنامه با خواص منتشر شده ماده است. جدول زیر دسته بندی های اصلی برنامه را با مشخصات درجه معمولی آنها خلاصه می کند:
| برنامه | نوع فولادی | ضخامت معمولی | الزامات دارایی کلیدی |
|---|---|---|---|
| ترانسفورماتور قدرت / توزیع | دانه گرا (HiB) | 0.23 - 0.30 میلی متر | از دست دادن هسته بسیار کم در جهت غلتش |
| موتور کششی EV | غیر جهت دار (Si بالا، نازک) | 0.20 - 0.35 میلی متر | تلفات کم در فرکانس بالا، نفوذپذیری همسانگرد |
| موتور صنعتی (IE3/IE4) | غیر گرا (نیمه فرآوری شده) | 0.50 - 0.65 میلی متر | نفوذپذیری ثابت، قابل بازپخت پس از مهر زنی |
| ژنراتور توربین بادی | غیر گرا (حق بیمه) | 0.35 - 0.50 میلی متر | نفوذپذیری یکنواخت در عرض کامل سیم پیچ |
| ابزار / ترانسفورماتور جریان | دانه گرا (تصفیه شده دامنه) | 0.23 - 0.27 میلی متر | نفوذپذیری بالا، ماندگاری کم |
| ترانسفورماتور منبع تغذیه HF | غیر جهت دار (فوق العاده نازک) | 0.08 - 0.20 میلی متر | حداقل تلفات جریان گردابی در 20-200 کیلوهرتز |
چندین کاربرد فناوری نوظهور، فراتر از زیرساختهای برق سنتی و کاربردهای موتور معمولی، الزامات جدید و سختتری را برای کویلهای مادر فولاد سیلیکونی ایجاد میکنند.
وسعت سناریوهای کاربردی که توسط کویل های مادر فولاد سیلیکونی ارائه می شود - از فناوری ترانسفورماتور قدرت صد ساله گرفته تا پیشرانه های نسل بعدی EV و تبدیل نیرو در حالت جامد - نقش اساسی و بی بدیل مواد را در تبدیل انرژی الکتریکی منعکس می کند. هر برنامه ترکیبی متمایز از الزامات کیفیت مغناطیسی، ابعادی و سطحی را تحمیل می کند که مستقیماً به پارامترهای تولید سیم پیچ مادر بازمی گردد و مشخصات درجه، ضخامت و سیستم پوشش صحیح را به یکی از مهم ترین تصمیمات مهندسی در طراحی هسته الکترومغناطیسی تبدیل می کند.
+86-523 8891 6699
+86-523 8891 8266
info@tl-core.com
شماره 1، پارک صنعتی سوم، خیابان لیانگسو، شهر تایژو، جیانگ سو، چین 

中文简体