ケイ素鋼コアによる配電の革命

導入

ケイ素鋼は、電気鋼または変圧器鋼とも呼ばれ、通常 2.5～3.5% のケイ素を含む鉄-合金です。シリコンの添加により鋼の電気抵抗率が上昇し、交流磁場における渦電流損失が減少します。積層ケイ素鋼コアは、電力変圧器、配電変圧器、インダクタおよび回転機の標準的な磁気回路材料です。

この記事では、ケイ素鋼コアの製造方法、ケイ素鋼コアが電力周波数の磁気コンポーネントで主要な役割を果たす理由、特定の用途に適したグレードを選択する方法について説明します。{0}

磁心における役割

シリコン鋼コアは、磁束の低磁気抵抗経路を提供します。{0}ゴス組織で圧延された粒子配向 (GO) グレードは、磁束が圧延方向に従うときにコア損失と磁化電流を低減する優先磁化方向を持っています。非-配向(NO)グレードは、あらゆる方向でより均一な特性を持ち、モーターや発電機のステーターなど、磁束の方向が異なる場所で使用されます。

トランスの設計では、コアは絶縁層でコーティングされた薄い積層体 (GO グレードでは 0.23 ～ 0.35 mm) から組み立てられ、渦電流を個々の積層体に閉じ込めてコア損失を低く保ちます。

エネルギー効率への貢献

ヒステリシス損失と渦電流損失の合計であるコア損失は、直接熱に変換され、変圧器の永続的な運転コストを表します。 M3 (0.23 mm) や M4 (0.27 mm) 方向性鋼などの低損失グレードは、古い M5 や M6 グレードと比較して無負荷損失を 20-30% 削減できます。-継続的に動作する配電変圧器の場合、無負荷損失が 1 kW 削減されると、年間約 8,700 kWh が節約されます。これが、損失レベルが中国の GB 20052 や EU エコデザイン規制 (EU) 2019/1783 などの規格で規制されている理由です。

アプリケーション

電力および配電変圧器: 50/60 Hz の方向性ケイ素鋼コア。{0}}

産業用ドライブおよび電力品質機器用のインダクタおよびリアクトル。

計測と保護のための電流および電圧変圧器。

モーターと発電機: 無方向性ケイ素鋼積層板-。

特殊用途における磁気シールドとセンサー。

グレードの選択

選択は、動作磁束密度、周波数、損失予算、およびコストによって決まります。

50/60 Hz 電源トランスの場合は、損失目標に応じて M3 から M6 までの GO グレードを選択してください (GB/T 2521.1 または ASTM A876 を参照)。

1 kHz を超える高周波インダクタの場合は、より薄い積層体や、アモルファス合金やナノ結晶合金などの代替材料を評価する必要があります。-

モーターの場合は、適切な損失クラス (GB/T 2521.2 あたり 35W250 または 50W470 など) の NO グレードを選択してください。

よくある誤解

ラミネートが厚いほど強度が高く、したがって優れています。実際、積層が厚くなると渦電流損失が増加します。機械的強度は、積層の厚さではなく設計によって決まります。

ケイ素鋼はどれも同じです。 GO グレードと NO グレードは、質感、損失、透過性が根本的に異なり、互換性はありません。

シリコン含有量が高いほど、損失は常に低くなります。シリコンは抵抗率を高めて損失を減らしますが、約 3.5% を超えると鋼が脆くなり、圧延が困難になります。

よくある質問

Q: なぜケイ素鋼がラミネートされているのですか?
A: 絶縁体でコーティングされた積層体は、渦電流を薄いストリップに閉じ込め、渦電流損失を大幅に低減します。

Q: 方向性珪素鋼-と非方向性珪素鋼-の違いは何ですか?
A: 方向性鋼-には、優先磁束方向があり、圧延方向に沿った損失が最も低くなります。無方向性鋼は全方向に均一な磁気特性を持っています。

Q: ケイ素鋼のグレードを定義する規格は何ですか?
A: 粒子指向グレードについては、IEC 60404、GB/T 2521 (パート 1 および 2)、および ASTM A876-。

Q: ケイ素鋼コアは高周波で動作できますか?
A: 約 1 kHz を超えると、渦電流損失が急速に増加するため、通常はアモルファスまたはナノ結晶コアが推奨されます。

Q: コアロスはどのように測定されますか?
A: IEC 60404-2 および IEC 60404-3 に準拠したエプスタイン フレームまたはシングルシート テスター法による-。