ट्रांसफार्मर कोर के रूप में सिलिकॉन स्टील शीट का उपयोग क्यों करते हैं?

एक ट्रांसफार्मर को एक चुंबकीय कोर की आवश्यकता होती है जो इसकी प्राथमिक और द्वितीयक वाइंडिंग के बीच फ्लक्स को कुशलतापूर्वक जोड़े। लगभग हर बिजली और वितरण ट्रांसफार्मर में, वह कोर बनाया जाता हैग्रेन-ओरिएंटेड सिलिकॉन स्टील(इसे इलेक्ट्रिकल स्टील, GOES, या सिलिकॉन स्टील शीट भी कहा जाता है)। शीर्षक प्रश्न का संक्षिप्त उत्तर तीन भौतिक तथ्यों की एक श्रृंखला है: सिलिकॉन स्टील की विद्युत प्रतिरोधकता को बढ़ाता है और इसके हिस्टैरिसीस लूप को संकीर्ण करता है; ग्रेन-ओरिएंटेड माइक्रोस्ट्रक्चर चुंबकीय प्रवाह को रोलिंग दिशा में आसानी से यात्रा कराता है; और पतले, इंसुलेटेड लेमिनेशन एड़ी धाराओं को सीमित करते हैं। उस श्रृंखला के प्रत्येक लिंक को नीचे उन आंकड़ों के साथ समझाया गया है, जिन्हें GB/T 2521.2, IEC 60404-8-7, और ASTM A876 के विरुद्ध जांचा जा सकता है।

 

 

 

सिलिकॉन स्टील एक लौह-सिलिकॉन मिश्र धातु है जो चुंबकीय सर्किट के लिए पतली पट्टी के रूप में निर्मित होता है। मेंअनाजोन्मुखी (GO)ग्रेड, अनाज को नियंत्रित रोलिंग और एनीलिंग अनुक्रम द्वारा संरेखित किया जाता है ताकि लोहे के क्रिस्टल की आसान चुंबकीयकरण दिशा रोलिंग दिशा के साथ हो।

 

इस संरेखण को गॉस बनावट के रूप में जाना जाता है। क्योंकि ट्रांसफार्मर कोर में चुंबकीय प्रवाह अंगों के साथ परिभाषित पथों का अनुसरण करता है, एक स्टील जिसकी सबसे अच्छी चुंबकीय दिशा उन पथों के साथ संरेखित होती है, उच्चतम पारगम्यता और सेवा में सबसे कम नुकसान देती है। गैर-{2}}उन्मुख (NO) स्टील, जिसके दाने बेतरतीब ढंग से उन्मुख होते हैं, मोटर और जनरेटर के लिए पसंद किया जाता है, जहां फ्लक्स दिशा घूमती है।

 

कोल्ड रोल्ड जीओ स्ट्रिप 0.23, 0.27, 0.30 और 0.35 मिमी की नाममात्र मोटाई में वितरित की जाती है (उच्च दक्षता इकाइयों के लिए पतले 0.20 मिमी और 0.18 मिमी ग्रेड मौजूद हैं); ग्रेड सिस्टम और सहनशीलता चीनी प्रणाली के लिए जीबी/टी 2521.2 और अंतरराष्ट्रीय स्तर पर आईईसी 60404-8-7 में निर्धारित की गई हैं। उत्तरी अमेरिका में समतुल्य विनिर्देश एएसटीएम ए876 है।

 

2. सिलिकॉन स्टील में क्या योगदान देता है?

स्टील को चुंबकीय बनाने के लिए सिलिकॉन नहीं मिलाया जाता है - लोहा पहले से ही लौहचुंबकीय होता है। सिलिकॉन मिलाया जाता हैवैकल्पिक उत्तेजना के तहत चुंबकीय व्यवहार में सुधार करें, और यह ऐसा तीन मापने योग्य तरीकों से करता है:

 

• उच्च विद्युत प्रतिरोधकता → कम भंवर {{0}वर्तमान हानि।

सिलिकॉन मिश्र धातु की प्रतिरोधकता को बढ़ाता है, इसलिए प्रेरित परिसंचारी धाराएं अधिक विद्युत प्रतिरोध को पूरा करती हैं। एड़ी -वर्तमान हानि प्रतिरोधकता के व्युत्क्रमानुपाती होती है, इसलिए यह सीधे तौर पर कोर हानि के उस घटक को सिकोड़ देती है।

 

• संकीर्ण हिस्टैरिसीस लूप → निचला हिस्टैरिसीस हानि।

सिलिकॉन स्टील की चुंबकीय प्रतिक्रिया को परिष्कृत करता है इसलिए इसके बी-एच (हिस्टैरिसीस) लूप का क्षेत्र छोटा होता है। प्रति चक्र हिस्टैरिसीस हानि उस लूप क्षेत्र के समानुपाती होती है, इसलिए प्रत्येक चुंबकीयकरण चक्र कम ऊर्जा बर्बाद करता है।

 

• कम मैग्नेटोस्ट्रिक्शन → शांत कोर।

सिलिकॉन चुंबकत्व के तहत स्टील के छोटे आयामी परिवर्तन को कम करता है, जो एक ऊर्जावान कोर के मैग्नेटोस्ट्रिक्टिव "हम" को कम करता है।

 

इसमें एक व्यापार छूट है: सिलिकॉन स्टील के संतृप्ति प्रेरण को थोड़ा कम कर देता है और इसे कठोर और अधिक भंगुर बना देता है। इसलिए अनाज उन्मुख ग्रेड एक समझौता स्तर का उपयोग करते हैं, आमतौर पर लगभग 2.9-3.5% सिलिकॉन (सामान्य मान; सटीक स्तर एक मिल डिजाइन पैरामीटर है)। GB/T 2521.2 जैसे मानक GO स्टील को इसके आधार पर वर्गीकृत करते हैंगारंटीकृत चुंबकीय गुणसिलिकॉन सामग्री के बजाय कोर हानि और चुंबकीय प्रेरण -, इसलिए अकेले सिलिकॉन प्रतिशत किसी ग्रेड की पहचान नहीं करता है।

 

 

 

जब भी कोई ट्रांसफार्मर ऊर्जावान होता है, तो कोर में प्रत्यावर्ती प्रवाह किसी भी लोड से जुड़ने से पहले ही बिजली की खपत करता है। इस "लौह हानि" (कोर हानि) की दो भौतिक उत्पत्ति हैं:

• हिस्टैरिसीस हानि- प्रत्येक चक्र में ऊर्जा नष्ट हो जाती है क्योंकि चुंबकीय डोमेन आंतरिक घर्षण के विरुद्ध पुन: उन्मुख होते हैं। यह आवृत्ति के समानुपाती होता है और मोटे तौर पर फ्लक्स घनत्व के वर्ग और सामग्री के हिस्टैरिसीस लूप से घिरे क्षेत्र के समानुपाती होता है। सिलिकॉन स्टील जैसी संकीर्ण -लूप सामग्री इस शब्द को छोटा रखती है।
• एड़ी-वर्तमान हानि- बदलता फ्लक्स कोर के अंदर धाराओं को प्रेरित करता है जो फ्लक्स दिशा के लंबवत विमानों में प्रसारित होता है। ये धाराएँ कोर को गर्म करती हैं। हानि का पैमाना आवृत्ति के वर्ग के साथ होता है, मोटे तौर पर फ्लक्स घनत्व का वर्ग,लेमिनेशन मोटाई का वर्ग, और सामग्री प्रतिरोधकता के विपरीत।

 

क्योंकि जब भी ट्रांसफार्मर आपूर्ति से जुड़ा होता है तो कोर हानि दिखाई देती है, यह ट्रांसफार्मर के समान हैनहीं-भार हानि: यह लोड की परवाह किए बिना प्रतिदिन 24 घंटे चलता है, और ट्रांसफार्मर की जीवनकाल परिचालन लागत का एक प्रमुख चालक है। यही कारण है कि कोर स्टील के नुकसान के आंकड़े न केवल प्रति टन इसकी कीमत - बल्कि तैयार ट्रांसफार्मर की दक्षता वर्ग का निर्धारण करते हैं।

 

 

यदि कोर स्टील का एक ठोस ब्लॉक होता, तो बदलता प्रवाह एक विशाल प्रवाहकीय क्रॉस सेक्शन के माध्यम से बड़ी एड़ी धाराओं को चलाएगा, और कोर मिनटों के भीतर गर्म हो जाएगा। इसका इलाज यह है कि कोर को फ्लक्स पथ के समानांतर और एड़ी के वर्तमान परिसंचरण विमान के लंबवत शीट विमान के साथ खड़ी पतली शीटों में विभाजित किया जाए:

• पतली चादरें वर्तमान पथ को सीमित करती हैं।क्योंकि एड़ी की धारा का नुकसान वर्तमान प्रवाह की दिशा में मोटाई के वर्ग के समानुपाती होता है, कोर को एक ठोस ब्लॉक के बजाय 0.23-0.35 मिमी शीट (प्रति जीबी/टी 2521.2 के अनुसार) में काटने से परिमाण के क्रम से नुकसान कम हो जाता है।
• इंसुलेटिंग कोटिंग इंटरलैमिनर धाराओं को अवरुद्ध करती है।प्रत्येक शीट में एक सतह इन्सुलेशन होता है (कोटिंग कक्षाएं IEC 60404-1-1 में परिभाषित की जाती हैं) ताकि एड़ी धाराएं एक लेमिनेशन से दूसरे लेमिनेशन में लीक न हो सकें।
• स्टैकिंग फ़ैक्टर डिज़ाइन का हिस्सा है।कोटिंग्स और सतह खुरदरापन का मतलब है कि चादरें सैद्धांतिक कोर वॉल्यूम का लगभग 95-97% हिस्सा लेती हैं (सामान्य मान; सटीक स्टैकिंग कारक मिल प्रमाणपत्र पर उद्धृत किया गया है)। पतली चादरें एड़ी के नुकसान को कम करती हैं लेकिन स्टैकिंग कारक को भी कम करती हैं और विनिर्माण लागत बढ़ाती हैं, इसलिए इंजीनियर लक्ष्य नुकसान वर्ग के मुकाबले मोटाई का चयन करते हैं।

 

 

विनिर्माण एक मानक अनुक्रम का पालन करता है: जीओ कॉइल को चौड़ाई में काटा जाता है, छिद्रित किया जाता है या आवश्यक लेमिनेशन आकार (ई-आई जोड़े, तीन {{0}अंग "ई" आकार, या बंद कोर के लिए आयताकार स्ट्रिप्स) में काटा जाता है, काटने से क्षतिग्रस्त चुंबकीय गुणों को बहाल करने के लिए तनाव राहत की घोषणा की जाती है, और क्लैंपिंग से पहले इंटरलीव्ड जोड़ों के साथ स्टैक किया जाता है। परिणामी कोर को फिर घाव किया जाता है और ट्रांसफार्मर टैंक के साथ जोड़ा जाता है।

 

 

पैरामीटर	विशिष्ट मूल्य/ग्रेड उदाहरण	आधार
नाममात्र की मोटाई	0.23 / 0.27 / 0.30 / 0.35 मिमी (जीओ स्ट्रिप)	जीबी/टी 2521.2; आईईसी 60404-8-7
कोर हानि P1.7/50 (1.7 T, 50 Hz पर विशिष्ट कुल हानि)	ग्रेड 30Q120: 1.20 W/kg से कम या उसके बराबर	ग्रेड पदनाम प्रति जीबी/टी 2521.2 (30=0.30 मिमी, क्यू=ग्रेन-उन्मुख, 120=1.20 डब्लू/किग्रा)
चुंबकीय प्रेरण B8 (800 A/m पर)	1.78 टी से अधिक या उसके बराबर (जैसे कि . 30क्यू120 वर्ग)	प्रति जीबी/टी 2521.2
सिलिकॉन सामग्री (जीओ, विशिष्ट)	≈ 2.9–3.5%	विशिष्ट मूल्य; मानक ग्रेड चुंबकीय गुणों के आधार पर होता है, सिलिकॉन स्तर के आधार पर नहीं
स्टैकिंग कारक	≈ 0.95–0.97	ठेठ; मिल परीक्षण प्रमाणपत्र पर पुष्टि करें
सतह इन्सुलेशन	आईईसी 60404-1-1 के अनुसार कोटिंग क्लास	आईईसी 60404-1-1

दिखाए गए मान मानक ग्रेड के संकेतक हैं। मानक के नवीनतम संस्करण और विशिष्ट लॉट के लिए आपूर्तिकर्ता के मिल परीक्षण प्रमाणपत्र के विरुद्ध गारंटीकृत मूल्यों को हमेशा सत्यापित करें।

 

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

ट्रांसफॉर्मर कोर के लिए गैर-{1}उन्मुख सिलिकॉन स्टील के बजाय अनाज-उन्मुख क्यों?

ट्रांसफार्मर कोर में फ्लक्स अनिवार्य रूप से अंगों के साथ निश्चित पथों का अनुसरण करता है, इसलिए स्टील को उस दिशा में उन्मुख किया जा सकता है। अपनी गॉस बनावट के साथ अनाज आधारित स्टील, रोलिंग दिशा में उच्चतम पारगम्यता और सबसे कम हानि प्रदान करता है (जीबी/टी 2521.2; आईईसी 60404-8-7)। गैर-उन्मुख स्टील में यादृच्छिक अनाज अभिविन्यास होता है और यह घूमने वाली मशीनों के लिए उपयुक्त होता है, जहां फ्लक्स दिशा लगातार बदलती रहती है।

 

30Q120 जैसे ग्रेड पदनामों का क्या मतलब है?

जीबी/टी 2521.2 प्रणाली में: "30" एक मिलीमीटर (0.30 मिमी) के सौवें हिस्से में नाममात्र मोटाई है, "क्यू" का अर्थ अनाज -उन्मुख है, और "120" 1.7 टी और 50 हर्ट्ज (पी1.7/50) पर 1.20 डब्ल्यू/किग्रा की गारंटीकृत अधिकतम कोर हानि है। आईईसी 60404-8-7 और एएसटीएम ए876 सिस्टम अपने स्वयं के पदनामों का उपयोग करते हैं लेकिन समान भौतिक मात्रा का उपयोग करते हैं।

 

कोर के लिए स्टील के ठोस ब्लॉक का उपयोग क्यों नहीं किया जाता?

एक ठोस कोर बड़ी परिसंचारी एड़ी धाराओं को ले जाएगा, तेजी से गर्म होगा, और लगातार ऊर्जा बर्बाद करेगा। क्योंकि एड़ी - वर्तमान हानि को संचालन मोटाई के वर्ग के साथ मापता है, कोर को 0.23-0.35 मिमी इंसुलेटेड शीट में लेमिनेट करने से इस नुकसान को परिमाण के क्रम में कम कर दिया जाता है - कोर को जानबूझकर "उस दिशा में पतला" बनाया जाता है जिसे इसे संचालित नहीं करना चाहिए।

 

क्या कोर हानि शून्य लोड हानि के समान है?

हाँ। जब भी ट्रांसफार्मर सक्रिय होता है तो कोर (लोहे) का नुकसान होता है, चाहे कोई लोड जुड़ा हो या नहीं, और यह नो - लोड नुकसान के बराबर होता है। यह चौबीसों घंटे चलता है, यही कारण है कि कम {{3}नुकसान अनाज {{4}उन्मुख स्टील का ट्रांसफार्मर की परिचालन लागत और दक्षता वर्ग पर सीधा प्रभाव पड़ता है।

 

शीट की मोटाई ट्रांसफार्मर डिज़ाइन को कैसे प्रभावित करती है?

पतली चादरें (0.20–0.27 मिमी) एड़ी के मौजूदा नुकसान को कम करती हैं लेकिन स्टैकिंग कारक को कम करती हैं और प्रसंस्करण लागत को बढ़ाती हैं; 0.30 और 0.35 मिमी शीट मानक वितरण ट्रांसफार्मर के लिए लागत और हानि को संतुलित करती हैं। विकल्प जीबी/टी 2521.2 या आईईसी 60404-8-7 में लक्ष्य हानि वर्ग और ट्रांसफार्मर के अपेक्षित कर्तव्य चक्र का अनुसरण करता है।

 

ट्रांसफार्मर कोर के लिए ग्रेन {{0} उन्मुख सिलिकॉन स्टील शीट का उपयोग सीधे तीन भौतिक गुणों से होता है: कुशल फ्लक्स संचालन के लिए एक उन्मुख ग्रेन संरचना, हानि में कमी के लिए सिलिकॉन, और एड़ी {{1} }वर्तमान नियंत्रण के लिए पतली इंसुलेटेड लेमिनेशन। साथ में वे कोई भी लोड हानि इतनी कम नहीं रखते कि आधुनिक ट्रांसफार्मर पहली लागत और आजीवन ऊर्जा उपयोग दोनों में किफायती हो जाएं।

 

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