铁基超微晶合金材料的工频励磁特性研究

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1、2009年第5期上海电力铁基超微晶合金材料的工频励磁特性研究朱志铭，潘书岳，胡敏(1．上海电力实业总公司，上海200001；2．上海电力变压器修试厂有限公司，上海200436)摘要：铁基超微晶合金材料以其高饱和磁感应强度、高导磁率、低损耗、低矫顽力及优良的温度稳定性，广泛应用于高频变压器铁心。文章介绍了铁基超微晶材料在工频状况下的励磁特性，实验分析结果表明其在磁密度1．0T下的单位损耗，远低于非晶合金材料，可应用于油浸式变压器或干式变压器巾，并大大降低变压器的空载损耗。关键词：铁基；超微晶；材料；励磁特性；空载损耗中图分类号：TG139文献标识码：B(1)

2、实验方法l引言选用国产超微晶合金带料，卷制绕成截面为非晶合金具有一些独特的性质，其中优良的4×35×35(mm)卷铁心，经热处理工艺后，用铜磁性能就是典型的例子，但在使用时由于非晶合线绕100匝绕组，进行励磁特性实验，参见图1。金存在着发生晶化的可能性，会使原有的磁性能丧失，因此必须保证它们处于非晶状态。但是，自从2O世纪8O年代末，Yoshiyawa等人发现，含有Cu和Nb的铁基非晶合金在晶化温度以上退火时，会形成非常细小的晶粒组织，这时的材料磁性能不仅不恶化，反而非常优良。这种非晶合金经过特殊的晶化退火而形成的晶态材料称为铁基超微晶合金(简称超微晶)l

3、_1]。超微晶材料自问世以来，以其高饱和磁感应图1实验电路强度、高导磁率、低损耗、低矫顽力及优良的温度(2)测量设备稳定性得到人们的共识，被广泛应用于高频变压测量设备选用精密电流互感器，其型号为器铁心，替代铁氧体、坡莫合金和铁镍钼等材料。TA12—1OO，电流比1：1000，取样阻值为203Q。近几年来，超微晶薄带卷绕制成的各种铁心，已在测量时采用有效值测量基本磁化曲线以及采电子、电力、通信、国防等高科技领域的应用，取得用瞬时值测量损耗。了极大的成功E2。随着对超微晶材料应用研究的深入和应用领3测量数据域的不断扩展，对其材料基本特性的研究，也有了(1)绕组

4、匝数为100匝，铜线长32m，直径为进一步的研究与开发的要求。如材料的电性能，0．75mm，铜线阻值为1．28Q。测得每10m的主要是针对工频状况下的励磁特性的研究和探阻值为0．4Q。讨，目前，国内外就这方面的研究报道尚不多见，(2)铁心叠片系数取0．75，有效截面积为4工频特性决定了新的、更广泛的使用范围，这一要×35×35×0．75—3675mm；铁心重33．52kg。求已成为产品要求的关键指标之一。(3)精密电流互感器(TA12—100)的电流换算为了全面了解和掌握超微晶材料的工频状况系数：测量值(V)／203×1ooo／1一测量值(V)×下的励磁特

5、性，对超微晶合金材料进行了实验。4．92611一原边电流(A)2励磁特性实验(4)磁密度计算：一4O3上海电力2009年第5期U：4．44fN~-4．44fNBS(1)B一一丽而一81(2．585⋯表1磁密一电流计算表输入电压／V5．1310．34l4．5820．2724．743O．18测量值／mV1．7312．2582．65332193．8174．781输入电流换算值／A0．0090．0110．0130．0l60．0190．024时间／s磁密／T0．0630．1270．1790．2480．3030．37图2铁心空载输入电压波形(50Hz)输入电压／V34

6、．8340．0744．8949．8954．9659．85测量值／mV5．9767．969lO．2414．O6l8．9524．76输入电流换算值／A0．0290．0390．050．0690．0810．122≤磁密度／T0．4270．4910．550．6120．6740．734输入电压／V65．3470．0974．8880．O285．1589．85测量值／mV34．2945．4l61．2886．63l27．5175．8输入电流换算值／A0．1690．2240．3020．4270．6280．866时问／s磁密度，T0．8O10．8590．9180．9811．04

7、41．1Ol图3铁心空载输入电流波形(50Hz)4励磁特性计算4．1损耗计算一≤媛磁密度B取0．800883T，对应输人电压有^效值为65．34V，电流有效值取0．1689163A。之(1)损耗计算脚搅耗一{』01)dt一亭』01一1．9560W时间／sP导线铜耗一IzR一(0．1689163)×1．28图4铁心空载输入电压／电流坡彤(50Hz)—0．03652W4．2损耗计算二磁密B取1．101305T，对应输入电压有效P采样电路铜耗一()×(203+85．9)值为89．85V，电流有效值为0．8660101A。一0．000008W(1)损耗计算P铁耗一

8、1．9560—0．03652—0．000008—1．919472W