RU2041514C1 - Transformer - Google Patents

Transformer

Info

Publication number
RU2041514C1
RU2041514C1 RU92010326A RU92010326A RU2041514C1 RU 2041514 C1 RU2041514 C1 RU 2041514C1 RU 92010326 A RU92010326 A RU 92010326A RU 92010326 A RU92010326 A RU 92010326A RU 2041514 C1 RU2041514 C1 RU 2041514C1
Authority
RU
Grant status
Grant
Patent type
Prior art keywords
core
characterized
molybdenum
boron
alloy
Prior art date
Application number
RU92010326A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU92010326A (en )
Inventor
Ю.Н. Стародубцев
В.И. Кейлин
В.Я. Белозеров
Original Assignee
Научно-производственное предприятие "Гамма"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Grant date

Links

Images

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: proposed transformer has one or more strip-wound cores made of iron base magnetic alloy and several windings inductively coupled with cores; magnetic alloy has components in following proportion; at. percent: copper 0.5-2.0; one or more components of group containing niobium, tantalum, tungsten, molybdenum, chromium, vanadium 2-5; silicon 5-18; boron 4-14; iron the rest. EFFECT: improved design of core. 11 cl, 7 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии, а именно к магнитным сплавам на основе железа, из которых изготавливают сердечники трансформаторов тока, силовых трансформаторов источников вторичного питания и высокочастотных трансформаторов различного назначения. The invention relates to metallurgy, in particular to a magnetic alloy based on iron, of which the core is made of current transformers, power transformers, secondary power sources and high-frequency transformers for various purposes.

Для трансформаторов тока, работающих в области слабых магнитных полей, важнейшим показателем является высокая индуктивность сердечника, которая линейно связана с начальной магнитной проницаемостью. For current transformer operating in the region of weak magnetic fields, the most important indicator is the high inductance of the core which is linearly related to the initial magnetic permeability. Высокая индуктивность обеспечивает повышенную точность работы трансформатора тока. High inductance provides increased accuracy of the current transformer. В силовых трансформаторах источников вторичного питания необходимо иметь сердечники с высокой магнитной проницаемостью и низкими магнитными потерями в области частот порядка 10 кГц. The power transformer secondary power source must have a core with high magnetic permeability and low magnetic losses in the order of 10 kHz.

Известны трансформаторы, сердечники которых изготовлены из электротехнической стали и сплавов типа 45 НП с начальной магнитной проницаемостью до 4000 А/м [1] Known transformers cores which are made of electrical steel and alloys of the NP 45 with the initial magnetic permeability of up to 4000 A / m [1]
Известен трансформатор, выбранный в качестве прототипа, сердечник которого изготовлен из аморфного сплава на основе железа с начальной магнитной проницаемостью 10000 А/м. Known transformer, chosen as the prototype, the core of which is made of an amorphous alloy based on iron with an initial permeability of 10000 A / m. Состав сплава определяется областью на тройной диаграмме железо-бор-кремний. The alloy composition is determined by the region in the ternary diagram of iron-boron-silicon. Применение тонкой аморфной ленты (толщина 25 мкм) такого состава позволяет достигнуть хороших характеристик трансформаторов в области высоких частот [2] Use of the amorphous thin ribbon (thickness 25 microns) of this composition can achieve good performance of transformers in the high-frequency region [2]
С целью улучшения электромагнитных характеристик трансформаторов предложен трансформатор, в котором магнитопровод изготовлен из магнитного сплава на основе железа, содержащего компоненты при следующем соотношении, ат. In order to improve the electromagnetic characteristics of transformers provided a transformer, wherein the magnetic core made of magnetic iron-based alloy containing the following ratio of components, at. медь 0,5-2,0; copper 0.5-2.0; один или несколько компонентов из группы, содержащей ниобий, тантал, вольфрам, молибден, хром, ванадий, 2-5; one or more components from the group consisting of niobium, tantalum, tungsten, molybdenum, chromium, vanadium, 2-5; кремний 5-18; silicon 5-18; бор 4-12; Boron 4-12; железо остальное. the rest iron. Для получения наиболее высоких электромагнитных характеристик трансформатора сплав должен иметь структуру, в которой не менее 50% кристаллитов размером менее 100 нм. For obtaining the highest electromagnetic characteristics of the transformer must have an alloy structure in which not less than 50% crystallites of less than 100 nm.

Одним из вариантов изобретения является трансформатор, у которого сердечник изготовлен из сплава, содержащего медь, ниобий, молибден или хром или вольфрам, кремний, бор, железо основа. One embodiment of the invention is a transformer, whose core is made of an alloy containing copper, niobium, molybdenum or chromium or tungsten, silicon, boron, iron base. Присутствие в сплаве молибдена, хрома, вольфрама позволяет сформировать на поверхности ленты оксидную пленку этих элементов, которая препятствует внутреннему окислению, а следовательно, позволяет получить сердечники с высокими магнитными свойствами. The presence of molybdenum in the alloy, chromium, tungsten allows to form on the surface of the belt an oxide film of these elements, which prevents the internal oxidation, and therefore allows the cores to obtain high magnetic properties.

Для получения наиболее высокой магнитной проницаемости предпочтительно, чтобы содержание кремния находилось в интервале 12-15 ат. For most high magnetic permeability it is preferable that the silicon content is in the range 12-15 at. а содержание бора 8 10 ат. and the boron content of 8 to 10 at.

После нанесения обмотки на сердечник, пропитки или проведения других операций в сердечнике могут возникнуть сжимающие напряжения, ухудшающие магнитные свойства. After application of the winding on the core, impregnation or other operations in the core may experience compressive stresses which adversely affect the magnetic properties. Для получения сердечника с низкой чувствительностью к внешним механическим воздействиям предпочтительно, чтобы содержание кремния в сплаве находилось в интервале 14-17 ат. For a core with a low sensitivity to external mechanical stress it is preferable that the silicon content in the alloy is in the range 14-17 at. а содержание бора 6-8 ат. and the boron content of 6-8 atm.

Для силовых трансформаторов предпочтительно использовать сплавы с высокой индукцией насыщения. is preferably used with a high saturation induction alloys for power transformers. Для этого необходимо, чтобы содержание кремния находилось в интервале 7-11 ат. For this purpose it is necessary that the silicon content is in the range 7-11 atm. а содержание бора 9-11 ат. and the boron content of 9-11 atm.

П р и м е р ы. EXAMPLE Example s. В табл. Table. 1 приведены результаты испытания сердечников размером 32 х 20 х 10 мм, изготовленных из ленты толщиной 25 ± 3 мкм магнитного сплава Fe 72,5 Cu 1 Nb 2 M 2 Si 13,5 B 9 , где М Nb, Ta, W, Mo, Cr, V. Отжиг сердечников проводили на воздухе по оптимальному для каждого сплава режиму. 1 shows the results of testing cores of 32 x 20 x 10 mm, made of a ribbon of thickness 25 ± 3 um magnetic alloy Fe 72,5 Cu 1 Nb 2 M 2 Si 13,5 B 9, where M is Nb, Ta, W, Mo, Cr, V. cores Annealing was performed in air on the optimal mode for each alloy. Из табл. Table. 1 следует, что наиболее высокая проницаемость получается в сердечниках из сплава, в котором присутствуют элементы Mo, Cr, W, образующие на поверхности ленты оксидную пленку. 1 shows that the highest permeability is obtained in the cores of an alloy in which there are elements of Mo, Cr, W, forming on the surface of the belt an oxide film.

В табл. Table. 2 представлены результаты испытания сердечников, изготовленных из сплава Fe 75,5-6 Cu 1 (Mo x Nb 1-x ) b Si 13,5 B 9 . 2 shows the results of the test cores made from the alloy Fe 75,5-6 Cu 1 (Mo x Nb 1-x) b Si 13,5 B 9. Режим отжига сердечников 32 х 20 х 10 мм на воздухе при 540 о С 1 ч. Из табл. Annealing mode cores 32 x 20 x 10 mm in air at 540 ° C for 1 hour. From Table. 2 следует, что оптимальным для получения наибольшей начальной магнитной проницаемости μ o является отношение молибдена к сумме компонентов молибден и ниобий 0,5. 2 that the most optimum for obtaining the initial magnetic permeability μ o is the ratio of molybdenum to the sum of the components molybdenum and niobium 0.5.

В табл. Table. 3 приведено сравнение магнитных свойств сердечников из сплава Fe 73,5 Cu 1 Mo 1,5 Nb 1,5 Si 13,5 B 9 и сплава Fe 8 ,Si 5 B 14 , использованного для изготовления сердечника трансформатора-прототипа. 3 shows a comparison of the magnetic properties of the core alloy Fe 73.5 Cu 1 Mo 1.5 Nb 1.5 Si 13.5 B 9 and Fe alloy 8, Si 5 B 14 used for manufacturing the transformer core prototype.

В табл. Table. 4 и 5 приведены результаты испытания сердечников из сплава Fe 96-yZ Cu 1 Mo 1,5 Nb 1,5 Si 13,5 B 9 после отжига по оптимальному режиму. 4 and 5 show the results of the test cores made of an alloy Fe 96-yZ Cu 1 Mo 1.5 Nb 1.5 Si 13.5 B 9 after annealing of the optimal mode. Из табл. Table. 4 следует, что для получения сердечников с высокой индукцией насыщения необходимо снижать содержание кремния и бора в сплаве. 4 that to obtain the cores is necessary to reduce the silicon and boron content of the alloy with a high saturation induction. В табл. Table. 5 приведены данные после отжига сердечников и после пропитки их водным раствором натриевого жидкого стекла и сушки при 100 о С в течение 2 ч. Сушка неорганического клея создает сжимающие напряжения в сердечнике, которые снижают магнитную проницаемость и увеличивают магнитные потери. 5 shows the data after the annealing of the cores and then impregnating them with an aqueous solution of sodium water glass and drying at 100 ° C for 2 hours. The inorganic adhesive Drying creates compressive stresses in the core, which reduce the magnetic permeability and magnetic losses increase. Из табл. Table. 5 следует, что с увеличением отношения кремния к бору чувствительность магнитной проницаемости к сжимающим напряжениям снижается. 5 that with increase in the ratio of silicon to boron sensitivity of the magnetic permeability is reduced to compressive stresses. При этом снижение чувствительности магнитных свойств сердечника к сжимающим напряжениям при одновременном сохранении высокого уровня этих свойств достигается при содержании кремния в интервале 14-17 ат. The decrease of sensitivity of the magnetic properties of the core to compressive stresses while keeping a high level of these properties is achieved when the silicon content in the range 14-17 at. а бора 6-8 ат. 6-8 and the boron atom.

В табл. Table. 6 приведено сравнение токовой и угловой (f, и δ, мин соответственно) погрешностей трансформатора тока. 6 shows a comparison of current and angle (f, and δ, min, respectively) of the current transformer inaccuracies. Оба трансформатора имеют одинаковые параметры первичной и вторичной обмоток: W 1 4, I 1 300 A; Both transformers have the same parameters of the primary and secondary windings: W April 1, I 1300 A; W 2 240, I 2 5 A. Нагрузка вторичной цепи 5 ВА. W 2240, I February 5 A. The load of the secondary circuit 5 IA. Магнитопроводы изготовлены из сплава Fe 73,5 Cu 1 Mo 1,5 Nb 1,5 Si 13,5 B 9 и аморфного сплава Fe 81 Si 5 B 14 и имеют размеры 140 х x120 х 35 и 130 х 90 х 40 мм соответственно. The magnetic cores are made of an alloy Fe 73.5 Cu 1 Mo 1.5 Nb 1.5 Si 13.5 B 9 and an amorphous alloy Fe 81 B 14 Si 5, and have dimensions of 140 x x120 x 35 and 130 x 90 x 40 mm, respectively. Из табл. Table. 6 следует, что использование в трансформаторе сплава Fe 73,5 Cu 1 Mo 1,5 Nb 1,5 Si 13,5 B 9 , несмотря на меньшее сечение сердечника, позволяет снизить токовую и угловую погрешности трансформатора тока. 6 that use a transformer alloy Fe 73,5 Cu 1 Mo 1.5 Nb 1.5 Si 13.5 B 9 despite the minimal cross section of the core, thus reducing the current and the angular error of the current transformer.

Сравним параметры силовых трансформаторов, магнитопроводы которых изготовлены из сплава Fe 73,5 Cu 1 Mo 1,5 Nb 1,5 Si 13,5 B 9 (1) и сплава Fe 81 Si 5 B 14 (2). Compare the parameters of power transformers, magnetic cores which are made of an alloy Fe 73.5 Cu 1 Mo 1.5 Nb 1.5 Si 13.5 B 9 (1) and the alloy Fe 81 Si 5 B 14 (2). Заданы следующие характеристики трансформаторов: рабочая частота 20 кГц, напряжение на один виток U/W10B, магнитные потери в сердечнике не более 12 Вт. Given the following characteristics transformers: the operating frequency of 20 kHz, the voltage across one coil U / W10B, magnetic core loss of no more than 12 watts. Этим требованиям удовлетворяют трансформаторы с параметрами, представленными в табл. These requirements are satisfied transformers with parameters presented in Table. 7. Из нее следует, что трансформатор с сердечником из сплава Fe 73,5 Cu 1 Mo 1,5 Nb 1,5 Si 13,5 B 9 имеет массу в 2,5 раз меньшую, чем трансформатор-прототип. 7. From this it follows that the transformer core alloy with Fe 73,5 Cu 1 Mo 1.5 Nb 1.5 Si 13.5 B 9 has a mass of 2.5 times less than the prototype transformer.

Claims (9)

  1. 1. ТРАНСФОРМАТОР, состоящий из одного или нескольких ленточных сердечников, изготовленных из магнитного сплава, содержащего кремний, бор и железо, и нескольких обмоток, индуктивно связанных с сердечниками, отличающийся тем, что магнитный сплав дополнительно содержит медь и один или несколько компонентов, выбранных из группы ниобий, тантал, вольфрам, молибден, хром, ванадий, при следующем соотношении компонентов сплава, ат. 1. The transformer, consisting of one or more tape core made of a magnetic alloy comprising silicon, boron and iron, and several winding inductively coupled with the core, wherein the magnetic alloy further comprises copper and one or more components selected from group niobium, tantalum, tungsten, molybdenum, chromium, vanadium, an alloy with the following ratio of components, at.
    Медь 0,5 2,0 Copper 0.5 2.0
    Один или несколько компонентов из группы, содержащей One or more components from the group consisting of
    ниобий, тантал, вольфрам, молибден, хром, ванадий 2 5 niobium, tantalum, tungsten, molybdenum, chromium, vanadium May 2
    Кремний 5 18 Silicon May 18
    Бор 4 12 Boron April 12
    Железо Остальное iron rest
    2. Трансформатор по п. 1, отличающийся тем, что сердечник выполнен из сплава со структурой, состоящей не менее чем на 50% из кристаллов размером менее 100 нм. 2. Transformer according to Claim. 1, characterized in that the core is made from an alloy with a structure consisting of at least 50% of crystals of size less than 100 nm.
  2. 3. Трансформатор по п.1, отличающийся тем, что сердечник выполнен из магнитного сплава, содержащего медь, молибден, ниобий, кремний, бор, железо, 3. Transformer according to claim 1, characterized in that the magnetic core is made of an alloy containing copper, molybdenum, niobium, silicon, boron, iron,
    4. Трансформатор по п.3, отличающийся тем, что в магнитном сплаве отношение содержания молибдена к сумме содержания молибдена и ниобия составляет 0,1 1,0. 4. Transformer according to claim 3, characterized in that the ratio of the magnetic alloy of molybdenum to the sum of the content of molybdenum and niobium is 0.1 to 1.0.
  3. 5. Трансформатор по п.3, отличающийся тем, что в магнитном сплаве отношение содержания молибдена к сумме содержания молибдена и ниобия составляет 0,5. 5. Transformer according to claim 3, characterized in that the ratio of the magnetic alloy of molybdenum to the sum of molybdenum and niobium is 0.5.
  4. 6. Трансформатор по п.3, отличающийся тем, что на поверхности ленты магнитного сплава имеется пленка оксида молибдена толщиной не менее 5 нм. 6. Transformer according to claim 3, characterized in that in the magnetic alloy ribbon has a surface molybdenum oxide film thickness of not less than 5 nm.
  5. 7. Трансформатор по п.1, отличающийся тем, что сердечник выполнен из магнитного сплава, содержащего медь, ниобий, хром и/или вольфрам, кремний, бор, железо. 7. Transformer according to claim 1, characterized in that the magnetic core is made of an alloy containing copper, niobium, chromium and / or tungsten, silicon, boron, and iron.
  6. 8. Трансформатор по п.7, отличающийся тем, что на поверхности ленты магнитного сплава имеется пленка оксида хрома или вольфрама толщиной не менее 5 нм. 8. Transformer according to claim 7, characterized in that in the magnetic alloy ribbon has a surface film of chromium oxide or tungsten thickness not less than 5 nm.
  7. 9. Трансформатор по п.1, отличающийся тем, что сердечник выполнен из магнитного сплава, в котором содержание кремния составляет 4 17 ат. 9. Transformer according to claim 1, characterized in that the core is made of a magnetic alloy in which the silicon content is 4 17 at. а содержание бора 6 8 ат. 6 content of boron and 8 at.
  8. 10. Трансформатор по п.1, отличающийся тем, что сердечник выполнен из магнитного сплава, в котором содержание кремния составляет 12 15 ат. 10. The transformer according to claim 1, characterized in that the core is made of a magnetic alloy in which the silicon content of 12 15 at. а содержание бора 3 10 ат. and the boron content March 10 atm.
  9. 11. Трансформатор по п.1, отличающийся тем, что сердечник выполнен из магнитного сплава, в котором содержание кремния составляет 7 11 ат. 11. The transformer according to claim 1, characterized in that the core is made of a magnetic alloy in which the silicon content of 7 11 at. а содержание бора 9 11 ат% and the boron content on September 11 at%
RU92010326A 1992-12-07 1992-12-07 Transformer RU2041514C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU92010326A RU2041514C1 (en) 1992-12-07 1992-12-07 Transformer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU92010326A RU2041514C1 (en) 1992-12-07 1992-12-07 Transformer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU92010326A true RU92010326A (en) 1995-04-20
RU2041514C1 true RU2041514C1 (en) 1995-08-09

Family

ID=20133161

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU92010326A RU2041514C1 (en) 1992-12-07 1992-12-07 Transformer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2041514C1 (en)

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Сидоров И.И. Мукосеев В.В. и Христинин А.Л. Малогабаритные трансформаторы и дроссели. М.: Радио и связь, 1985. *
2. Патент Великобритании N 2038358, кл. C 22C 38/02, 1980. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Matsumura et al. Recent developments of non-oriented electrical steel sheets
US6175293B1 (en) Planar inductor
US4116728A (en) Treatment of amorphous magnetic alloys to produce a wide range of magnetic properties
US4513274A (en) Current transformer for measuring instruments
US5731666A (en) Integrated-magnetic filter having a lossy shunt
US20040085173A1 (en) Bulk amorphous metal inductive device
US5725686A (en) Magnetic core for pulse transformer and pulse transformer made thereof
US4385932A (en) Amorphous magnetic alloy
US4451876A (en) Switching regulator
EP0577334A2 (en) Partial gap magnetic core apparatus
US4199744A (en) Magnetic core with magnetic ribbon in gap thereof
Makino et al. Applications of nanocrystalline soft magnetic Fe-MB (M= Zr, Nb) alloys" NANOPERM (R)"
Hasegawa et al. Advances in ferromagnetic metallic glasses
US4528481A (en) Treatment of amorphous magnetic alloys to produce a wide range of magnetic properties
US5833770A (en) High frequency soft magnetic alloy and plane magnetic element, antenna and wave absorber comprising the same
US20040135661A1 (en) Magnetically controlled inductive device
US20110121935A1 (en) Composite magnetic core assembly, magnetic element and fabricating method thereof
EP0299498B1 (en) Magnetic core and method of producing same
US20060170524A1 (en) Magnetic core for high frequency and inductive component using same
JP2010118486A (en) Inductor and method of manufacturing the same
US20070159289A1 (en) Magnetic core, and inductor and transformer comprising the same
Matsuo et al. High performance NiZn ferrite
US2406045A (en) Inductance device
US5817191A (en) Iron-based soft magnetic alloy containing cobalt for use as a solenoid core
US4558297A (en) Saturable core consisting of a thin strip of amorphous magnetic alloy and a method for manufacturing the same