SE452521B - Laminerad kerna for en transformator - Google Patents

Description

15 20' 25 30 35 H0 452 521 - 2 i Fig 1, är emellertid valsnings- och magnetiseringsrïkt- ningarna väsentligen sammanfallande med varandra i kärnorna 1 och 2, men oken 3 och M magnetiseras oundvikligen i en riktning som avviker från valsningsriktningen. Därför ut- nyttjas de utomordentliga magnetiska egenskaperna hos transformatorkärnmaterialet i valsningsriktningen fullständigt i kärnan till enfastransformatorn för att minska wattför~ lusten, under det att wattförlustegenskapen hos trefas- transformatorkärnan ej kan återge de ovan nämnda utomordent- liga magnetiska egenskaperna. Dessa fakta betyder att det föreligger en tendens där wattförlusten i en kärna till en trefastransformator ej kan direkt förbättras proportionellt till den magnetiska egenskapsförbättringen i valsnings- riktningen. Denna tendens blir ännu mera märkbar i en hög- orienterad kisellegerad stålplåt, som har mycket utomordent- liga magnetiska egenskaper i valsningsriktningen än en relativt lågorienterad kisellegerad stålplåt, dvs ett van- ligt kornorienterat kisellegerat stål.

Uttrycket “en höggradigt orienterad kisellegerad stålplåt", som här användes betecknar en kisellegerad stålplåt, som uppvisar en s k GOSS-textur eller orienteringen (110) ¿Ü00l7, där (110)-planet uttryckt med Millers index paral- lellt med valsningsplanet och som även uppvisar en av ÅÖDQ7- orienteringarna, dvs axeln för lätt magnetisering upplinjerad parallellt med valsningsriktningen och som uppvisar en grad av kornupplinjering uttryckt som avvikelsen från den ideella 15017-orienteringen ej överskridande 3 grader. Den magne- tiska flödestätheten B8 vid den magnetiserande fält-H av 800 Alm, som representerar kornorienteríngsgraden, är 1,88 Tesla eller högre, företrädesvis 1,89 Tesla eller högre i den högorienterade kisellegerade stålplåten. Dessutom betecknar uttrycket "den vanliga relativt lågorienterade kisellegerade stålplåten" som här användes en kornorienterad kisellegerad stålplåt vars B8-Värde ärläåre än de ovan nämnda värdena, i allmänhet 1,86 Tesla eller lägre.

En vanlig kärna till en enfas- eller trefastransformator har tillverkats av stycken av en kornorienterad kisellegerad stålplåt med en identisk grad av magnetisk flödestäthet. Den 10 15 20 25 3 D 452 521 ”_ '- v högorienterade kisellegerade stålplâten och den vanliga relativt lågorienterade kisellegerade stålplåten har ej använts i kombination i en transformatorkärna enligt den tidigare kända tekniken. Såsom angetts ovan försämras de magnetiska egenskaperna hos en kornorienterad stålplåt med avvikelsen från valsningsriktningen och denna för- sämring är större då graden av kornorientering mot Goss- texturen är högre. När därför den högorienterade kísel- legerade stâlplåten användes för kärnan till en trefas- transformator, är det svårt att uppnå en förväntad anmärk- ningsvärd minskning av wattförlusten jämfört med då man använder den relativt lågorienterade kisellegerade stål- plåten. Detta visas i Tabell 1 nedan. Den högorienterade kisellegerade stålplåten (kvalitet G6H) och den vanliga relativt lägorienterade kisellegerade stålplåten (kvalitet G9) användes för var och en av enfas- och trefastransforma- torkärnorna som tillverkas genom staplingsmetoderna enligt figurerna 2 och 1 och wattförlusten och förhållandet mellan wattförlusten för trefastransformatorn och motsvarande för enfastransformatorn gives i Tabell 1. Detta wattförlust- förhållande kan bedömas representera en orienteringsegenskap för kärnmaterialet. 452 521 »wo ...i Tabell 1 o@\~fi= °@\mfi: ow\ofi= wx\z .»m§H»@@»»@z _...._.o udEhow. mflmh »www mäB wx\3 .»w=H»w%»»m3 wmwcwïwmumna noumsnomwcmnwmmmcm uxoowavmflm 10 15 20 25 30 35 H0 5 4sg_§21 a...

Såsom visas i Tabell 1 är wattförlusten för trefastrañs- formatorkärnan klart låg då kärnmaterialet utgöres av den högoríenterade kisellegerade stålplàten (G6H). Watt- förlusten mellan trefaslenfas "för den högorienterade kisellegerade stålplåten (G6H) är emellertid högre än eller lägre än den hos den vanliga relativt lågorienterade kísellegerade stâlplåten (G9). De utmärkta magnetiska egenskaperna hos den högorienterade kisellegerade stål- plåten kan nämligen ej fullt utnyttjas för sänkning av wattförlusten hos trefastransformatorn.

Föreliggande uppfinning avser att åstadkomma en transfor- matorkärna sammansatt av laminerade kornorienterade kisellegerade stâlplåtstycken och som har en låg wattför- lust, där de utmärkta magnetiska egenskaperna hos plåten i valsningsriktningen kan utnyttjas för minskning av wattförlusten. Särskilt bör transformatorn uppvisa goda driftegenskaper.

I enlighet med föreliggande uppfinning omfattar en lamine- rad kärna till en transformator en kornorienterad kisel- legerad stålplåt, som har en högre orientering använd i en kärna (kärnor) och en kornorienterad kisellegerad stälplåt med en lägre orientering, som användes i ett ok (ok). I före- liggande uppfinning omfattar åtminstone individuella laminat- skikt åtminstone en kärna tillverkad av en kornorienterad kisellegerad stålplåt med en högre orientering och där oken är tillverkade av en kornorienterad kisellegerad stålplåt med en lägre orienteringsgrad.

Den högre orienterade kisellegerade stålplåten utgöres före- trädesvis av den höggradigt orienterade kisellegerade stål- plåten, under det att den lägre orienterade kisellegerade stålplåten företrädesvis är den vanliga relativt lågoriente- rade kisellegerade stålplåten i den laminerade kärnan på en transformatorkärna enligt föreliggande uppfinning, där de kornorienterade kisellegerade stålplåtarna med högre och lägre orienteringsgrader användes i kombination kan watt- 10 15 20 25 S0 35 H0 452 521 ' 6 förlusten lika med eller lägre än den uppnås med användande av enbart den höggradigt orienterade kisellegerade stål- plåten. Vidare kan utomordentliga magnetiska egenskaper för en kornorienterad kisellegerad stålplåt i valsningsríkt- ningen återges eller användas för wattförlustegenskapen helt ut i transformatorkärnan med användande endast av den van- liga relativt lågorienterade kisellegerade stålplåten. Då föreliggande uppfinning jämföres med den tidigare kända tekniken att använda endast höggradigt orienterade kisel- legerade stålplåtar, kan man säga att föreliggande uppfinning ger anvisning på en transformatorkärna med höga driftegen- skaper lika med eller överlägsna där man använder endast den höggradigt orienterade kisellegerade stålplåten. Då föreliggande uppfinning jämföras med den tidigare kända tek- niken där man använder endast vanlig relativt lågorienterad kisellegerad stålplàt, kan man säga att denna plåt ersättes endast delvis med den högorienterade kisellegerade stålplåten, ej helt. Det skulle vara överraskande för det delvisa utbytet att åstadkomma en wattförlust lika med eller även högre än då ett helt utbyte sker.

Vid en utföringsform av föreliggande uppfinning utgöres trans- formatorn av en trefastransformator, och åtminstone en kärna, men företrädesvis alla kärnor i transformatorkärnan till- verkas av den kornorienterade kisellegerade stålplåten, som uppvisar högre orientering.

I de laminerade skikten, där de högre och lägre orienterade kisellegerade stålplåtarna som nämnts ovan ej användes i kombination, användes de kornorienterade kisellegerade stål- plåtarna av en identisk kvalitet eller orientering. Enligt en föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning till- verkas emellertid alla laminerade skiktgenom kombination av de kornorienterade kisellegerade stålplåtarna med högre och lägre orienteringar såsom beskrivits ovan.

Föreliggande uppfinning förklaras nedan med exempel, där alla laminerade skikt tillverkades av de kornorienterade kisellegerade stålplåtarna såsom förklaras nedan. 10 15 20 25 30 35 521 7 452 Exempel 1 1*-3 En högorienterad kisellegerad stålplåt (kvalitet G6H) med B8-värdet på 1,9U Tesla användes i fastransformatorn visad i Fig 1. En vanlig relativt låg- orienterad kisellegerad stålplåt (kvalitet G9) med ett B8- värde på 1,85 Tesla användes i oken 3 och 4. De ovan nämnda två stålplåtarna omnämnes hädanefter enkelt med sina kva- liteter respektive G6H och G9. Fönsterförhållandet "b/ä'i Fig 1 var 3,67. kärnorna 1 och 2 i tre- Exempel 2 G6H användes i kärnan 1 och G9 användes som de andra delar- na av kärnan, dvs kärnan 2 och oken 3 och H.

Exempel 3 (Jämförande exempel) G9 användes i kärnorna 1 och 2, under det att G6H användes för oken 3 och U. wattförlusterna i de ovanstående exemplen ges i Tabell 2 nedan. I denna tabell är följande kärnor i enfastransforma- torn i Fíg 2: " (A) G6H och G9 användes i kärnorna 1 och oken U respek- tive och I (B) G9 och G6H användes för kärnorna 1 och oken H res- pektive. Resultaten för (A) och (B) ovan ges även motsvarande exemplen 1 och 3 respektive. Dessutom anges förhållandet mellan wattförlusterna i trefastransformatorn och enfastrans- formatorn (trefas/enfas) i Tabell 2. 452 521 vi .i Tabell 2 íäå 0010 RNÄ 000.0 .NEJ 003.0 0N3Ä 00NJ 03.0 00.0 m | | .. .. - - 300.3 wmNå S30 00.0 N mÉÄ mïå 03.3 NEJ NO0J 05.0 000.3 ÉNÄ 330 00.0 N 0323 0333 03003 0353 0333 0333 0353 0333 03003 N33 3033000003 0.33 5002000003 se _33 mNWÉwQmNGwMB aoumenommnmnummucm .Houmënbumcmnuwmuwnß nxoowwpmflm .flmmëmxm 10 15 20 25 30 35 H0 9 453 gg§21 Följande fakta framgår av tabellerna 1 och 2. IL'-* A. Wattförlusten för trefastransformatorn i Exempel 1 är ej lägre än wattförlusten för trefastransformatorn där man endast använder G6H (Tabell 1). En avsevärd minskning av wattförlusterna Wlo/60 och W15/60 vid låg och medium magne- tisk flödestäthet jämfört med wattförlusterna i Tabell 1 uppnås i Exempel 1. Dessutom är förhållandet "trefas/enfas" i Exempel 1 nästan vid samma nivå som för G9 i Tabell 1.

Detta innebär att de utomordentliga magnetiska egenskaperna för den högorienterade kisellegerade stålplåten kan åter- speglas eller utnyttjas för minskning av wattförlusten i en transformator i nästan samma utsträckning som i transforma- torkärnan där man endast använder den konventionella relativt lågorienterade kisellegerade stålplåten.

B. Wattförlusten för trefastransformatorn i Exempel 2 är större än motsvarande i Exempel 1. I Exempel 2 använder man sig av G9-bitar (den vanliga relativt lågorienterade kisel- legerade stålplåten) i stor utsträckning och därför kan wattförlusten i kärnan ej sänkas till en mycket låg nivå.

C. Wattförlusten för trefastransformatorkärnan och för-' hållandet "trefas/enfas" i Exempel 3 är nästan på samma nivå som förlusterna för G9 i Tabell 1.

Av de fakta som givits ovan under A, B och C drar man slut- satsen att då transformatorkärnan tillverkas av den hög- orienterade kisellegerade stålplåten och den vanliga rela- tivt lägorienterade kisellegerade stålplåten använda i kombi- nation, bör den högorienterade kisellegerade stålplåten lämpligen ej användas i oken och den vanliga relativt låg- orienterade kisellegerade stålplåten bör användas i oken, för att så effektivt minska wattförlusten för transformator- kärnan. Det är högst lämpligt att använda den konventionella relativt lågorienterade kisellegerade stålpläten endast i oken och att använda den högorienterade kisellegerade stål- plåten i kärnorna såsom i Exempel 1. I motsats till detta om en eller flera kärnor tillverkade av den högorienterade kisellegerade stålplåten ersättes med den vanliga relativt 10 15 20 452 521 10 lâgorienterade kisellegerade stâlplåten ökas wattförfnšten för transformatorkärnan. Vid staplingsmetoden i Exempel 1, återspeglas de utomordentliga egenskaperna för den hög- orienterade kisellegerade stålplåten i wattförlusten för en transformatorkärna lika fullt som i den konventionella staplingsmetoden där man endast använder vanlig relativ låg- orienterad kisellegerad stålplåt. Vidare förbättras watt- förlusten W15/60 vid en låg eller medium magnetisk flödes- täthet väsentligen över wattförlusten W15/60 för G6H enligt Tabell 1, vilket är särskilt betydelsefullt i en transfor- mator konstruerad att arbeta under en magnetisk flödestäthet, t ex omkring 1,5 Tesla, som är lägre än en vanlig hög magnetisk flödestâthet, t ex 1,7 Tesla.

Viktproportionerna på oken 3 och H till kärnan är ca 55%, då fönsterförhållandet "bla" i Fig 1 är 3,67. Eftersom oken 5, H kan tillverkas av den konventionella relativt lågorien- terade kisellegerade stålplåten, som är billigare än den högorienterade kisellegerade stâlplåten, är det möjligt att tillverka transformatorerna till ett fördelaktigt lågt pris.

Claims (5)

10 15 20 25 30

1. * 45gds21 Patentkrav l. Laminerad kärna för en transformator, k ä n n e - t e c k n a d av att åtminstone ett individuellt laminat- skikt i transformatorkärnan omfattar åtminstone ett ben till- verkat av en kornorienterad kisellegerad stålplåt med en högre grad av orientering och att oken är tillverkade av den kornorienterade kisellegerade stâlplåten med en lägre grad av orientering.

2. Laminerad kärna för en transformator enligt krav l, k ä n - n e t e c k n a d av att den kornorienterade kisellegerade stâlplåten med en högre grad av orientering utgöres av en högorienterad kisellegerad stålplât och den kornorienterade kisellegerade stâlplâten med en lägre grad av orientering ut- göres av en vanlig relativt lågorienterad kisellegerad stål- plåt.

3. Laminerad kärna för en transformator enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att transformatorn utgöres av en trefastransformator och där alla benen i transformator- kärnan är tillverkade av den kornorienterade kisellegerade stålplåten med en högre grad av orientering.

4. Laminerad kärna för en transformator enligt krav 3, k ä n - n e t e c k n a d av att B8-värdet för den högorienterade kisellegerade stâlplåten är minst 1,89 Tesla, och BB-värdet för den vanliga relativt lâgorienterade kisellegerade stål- plâten är högst l,86 Tesla.

5. Laminerad kärna för en transformator enligt krav 2, k ä n - n e t e c k n a d av att alla de laminerade skikten i den laminerade kärnan består av stâlplåtar med hög grad av orien- tering i åtminstone ett ben och vanliga kisellegerade stål- plâtar med relativt låg grad av orientering i oken.