高压电机常识

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什么是高压电机制造的无取向硅钢片?

  

  
  
  
  
  
  
  

各大马达厂先容生产(Produce)的防爆电机的所需硅钢片为无取向硅钢片,大家都不在明白,无取向硅钢片跟取向钢硅片有什么区别!
无取向硅(silicon)钢片
硅钢俗称矽钢片或硅钢片,是电力、电子和军事工业不可缺少的含碳极低的硅铁软磁合金,亦是产量最大的金属功能材料,其产量约占世界钢材产量的1%,它是含硅0.8%-4.8%的硅铁合金,经热、冷轧成厚度在1mm以下的硅钢薄板。加入硅可提高铁的电阻率和最大磁导率,降低(reduce)矫顽力、铁芯损耗(铁损)和磁时效(Prescription),主要用作各种电机、发电机和变压器的铁芯。

  一、硅钢片分类:
  A、硅钢片按其含硅量不同可分为低硅和高硅两种。低硅片含硅2.8%以下,它具有一定机械强度(strength),主要用于制造马达,俗称电机硅钢片;高硅片含硅量为2.8%-4.8%,它具有磁性好,但较脆,主要用于制造变压器铁芯,俗称变压器硅钢片。两者在实际使用中并无严格界限,常用高硅片制造大型电机。
  B、按生产加工工艺可分热轧和冷轧两种,冷轧又可分晶粒无取向和晶粒取向两种。冷轧片厚度均匀、表面质量好、磁性较高,因此,随着工业发展,热轧片有被冷轧片取代之趋势(我国已经明确要求停止使用热轧硅钢片,也就是前期所说的"以冷代热")。
  二、无取向硅(silicon)钢片的定义:
  无取向硅钢片是按照一定生产工艺(production engineering),形成无取向性变形织构结晶结构的硅钢片。
  三、无取向硅钢片和取向硅钢片的关系:
  1、二者都是冷轧硅钢片,但含硅量不同。冷轧无取向硅钢片含硅量0.5%-3.0%,冷轧取向硅钢片含硅量在3.0%以上。
  2、生产工艺及性能的不同:无取向硅(silicon)钢片较取向硅钢片工艺要求相对较低。
  无取向硅钢片是将钢坯或连铸坯热轧成厚度约2.3mm带卷。高压电机产生是由于电机功率与电压和电流的乘积成正比,因此低压电机功率增大到一定程度(如300KW/380V)电流受到导线的允许承受能力的限制就难以做大,或成本过高。需要通过提高电压实现大功率输出。制造低硅产品时,热轧带卷酸洗后一次冷轧到
0.5mm厚。制造高硅产品时,热轧带酸洗后(或先经800~850℃常化后再酸洗),冷轧到0.55或0.37mm厚,在氢氮混合气氛连续炉中850℃退火,再经6~10%小压下率冷轧到0.50或0.35mm厚。这个小压下率的冷轧可使退火时晶粒长大,铁损降低(reduce)。这两种冷轧板都在代初,威廉(Williams)对硅铁中单晶进行了研究(research),得到了在易磁化轴{100}方向um=1400000,认为在多晶粒板中在{100}轴向也应有极好的性能
1926年,日本人本多·
茅发现,铁的结晶方向最容易磁化,或者说晶粒立方体棱边方向是最易磁化的方向。1934年,美国人戈斯(N.P.Goss)在试验室里研制成功取向硅(silicon)钢片,他采用冷轧与高温热处理相结合的方法,使硅钢片中晶粒沿轧制方向有序排列,具有优良的磁性。1935年,戈斯在《Trans
Amer。
Soc。
Metals》上发表文章,先容研究成果,并申请获得了英国专利(No.442211)。高压电机指额定电压在1000V以上的电动机。常使用的是6000V和10000V电压,由于国外的电网不同,也有3300V和6600V的电压等级。高压电机优点是功率大,承受冲击能力强;缺点是惯性大,启动和制动都困难同年,美国Armco企业开始工业化生产冷轧取向硅(silicon)钢片。40年代,美国Armco企业和Allegheny企业都生产出了高质量的变压(气压变量)器用取向硅钢片。Armco企业的牌号为Tran-cor(西屋企业称为Hipersil);Allegeny企业的牌号为Silectron(GE企业称为Corosil)。1953年,日本试制成冷轧取向硅钢片。1958年,日本引进Armco企业的专利技术,开始冷轧取向硅钢片的工业化生产,并在此基础上不断改进,使日本冷轧硅钢片的性能达到世界最高水平。
单取向硅(silicon)钢片在与轧制方向垂直方向的导磁性能较低,为克服这一缺点,德国真空熔炼企业在40年代发明了双取向硅钢片。1957年,美国GE企业和西屋企业也几乎同时制成双取向硅钢片,60年代日本川崎和八幡工厂也研制成功双取向硅钢片。它在轧制方向和垂直方向上的磁性能都与单取向硅钢片轧制方向的磁性能相近。这种硅钢片的晶粒呈立方体组织。
  1968年,日本新日铁工厂开始工业化生产高导磁密度取向硅(silicon)钢片,它的商用名是“Orientcore
Hi-B”,简称“Hi-B”;1972年,开发出大晶格高导磁取向硅(silicon)钢片;1981年又进而开发出小晶格高导磁取向硅钢片;1982年,日本开始生产(Produce)表面激光照射处理(ZDKH)的高导磁取向硅钢片,进一步降低了铁损。1988年,日本又开发出采用机械方法形成微小应力法(ADMH)的高导磁取向硅钢片。日本新日铁企业取向硅钢片的发展见图4。50年代,几个国家单取向硅钢片的性能见表5。1955~1975年间,日本取向硅钢片及无取向硅钢片的质量变迁见图5。1880~1970年间,铁心钢片铁损的下降曲线见图6。
  冷轧硅钢片分晶粒无取向和晶粒取向两种钢带。通常,晶粒无取向冷轧带用作电机或焊接变压器等的铁芯;晶粒取向冷轧带用作电源变压器、脉冲变压器和磁放大器等的铁芯。
  冷轧取向薄硅(silicon)钢带是将0.30或0.35mm厚的取向硅钢带,再经酸洗、冷轧和退火制成。

而冷轧无取向硅钢片是将钢坯或连铸坯热轧成厚度约2.3mm带卷。冷轧电工钢带具有表面平整、厚度均匀、叠装系数高、冲片性好等特点,且比热轧电工钢带磁感高、铁损低。用冷带代替热轧带制造电机或变压器,其重量和体积可减少0%-25%。若用冷轧取向带,性能更佳,用它代替热轧带或低档次冷轧带,可减少变压器电能消耗量45%-50%,且变压器工作性能更可靠。

  
  

  
  
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