NO812873L - Laminert transformator-kjerne - Google Patents

Description

valseretningen. Denne tilbøyelighet eller tendens blir desto mer merkbar ved høyt orientert silisiumstålplate som har meget utpregede magnetiske egenskaper i valseretningen sammenlignet med forholdsvis lavt orientert silisiumstålplate, dvs. konvensjonelt orientert silisiumstål.

Betegnelsen "høyt orientert silisiumstålplate" som her brukt angir en silisiumstålplate som har en såkalt Goss-tekstur eller (110) Q)0lj -orientering med et (110)-plan uttrykt ved Miller-indeksen parallell med valseplanet og likeledes med en av [pOl] -orienteringene, dvs. aksen for lettmagnetisering, liggende parallelt med valseretningen, og som oppviser en grad av korninnretning regnet som avvikelse fra den ideelle [00l] - orientering , som ikke overskrider 3°. Den magnetiske flukstetthet Bg ved et magnetfelt H = 800 A/m, som representerer graden av kornorieritering, er 1,88 Tesla eller høyere, fortrinnsvis 1,89 Tesla eller høyere, i den høytorienterte silisiumstålplate. Dessuten er betegnelsen "konvensjonelt forholdsvis lavt orientert silisiumstålplate" her brukt for å gi en orientert silisiumstålplate med Bg verdi som er lavere enn de ovenfor nevnte verdier, stort sett 1,86 Tesla eller lavere.

En konvensjonell kjerne for en enfase- eller trefasetrans-formator er fremstilt av deler av en orientert silisiumstålplate med identisk grad eller verdi av magnetisk flukstetthet. Høyt orientert silisiumstålplate og konvensjonell forholdsvis lavt-orientert silisiumstålplate er ikke blitt brukt i kombinasjon i en . trans f ormatork je.rne i henhold til den kjente teknikk. Som angitt ovenfor blir de magnetiske egenskaper ved orientert silisiumstålplate forringet ved avvikelse fra valseretningen,

og denne forringelse er større når graden av kornorientering i Goss-teksturen er høyere. Når- derfor høyt orientert silisiumstålplate brukes i en trefase-transformatorkjerne er det vanske-lig å oppnå en forventet betydelig effekttap-nedsettelse sammenlignet méd det som forekommer ved bruk av konvensjonell forholdsvis lavt orientert silisiumstålplate. Dette er illustrert i tabell 1 nedenfor. Den høyt orienterte silisiumstålplate (kvalitet G6H) og den konvensjonelle forholdsvis lavt orienterte silisiumstålplate (kvalitet G9) er brukb i den enfase- og den trefase-transformatorkjerne som er fremstilt ved sammenstillings-metoder som fremgår av figurene 2 og 1, og watt- eller effekt-

tapene, samt forholdene mellom disse for trefase-transformatoren sammenlignet med enfase-transformatoren er angitt i Tabell 1. Dette effekttap-forhold kan anses å representere en oriente-ringsegenskap for kjernematerialet.

Som det fremgår av Tabell 1 er tapet i trefase-transformatorkjernen tydelig lavt når kjernematerialet er høyt orientert silisiumstålplate (G6H). Imidlertid er tapsforholdet "trefase/enfase-forhold" for det høyt orienterte silisiumstål (G6H) høyere enn eller dårligere enn deti tilsvarende for konvensjonell forholdsvis lavt orientert silisiumstålplate (G9). De utmerkede magnetiske egenskaper i høyt orientert silisiumstålplate kan ikke utnyttes fullt ut for reduksjon av effekttapet i en trefase-transformator.

Det er et formål med denne oppfinnelse å tilveiebringe en transformatorkjerne bestående av laminert og orientert sili-siumstålplatedeler og méd lavt effekttap, hvor de spesielt gode magnetiske egenskaper for platen i valseretningen kan utnyttes fullt ut for å få reduksjon av effekttapet. Spesielt er dette av interesse ved transformatorer med høy ytelse.

I henhold til denne oppfinnelse omfatter en laminert transformatorkjerne en orientert silisiumstålplate med høyere orientering anvendt i et ben eller benene, og en orientert silisiumstålplate med lavere orientering anvendt for et åk eller åkene.. Ved foreliggende oppfinnelse omfatter i det minste individuelle laminatlag minst ett ben bestående av orientert silisiumstålplate med høyere orientering og åk laget av orientert silisiumstålplate med lavere orientering.

Silisiumstålplaten med høyere orientering ér fortrinnsvis den høyt orienterte silisiumstålplate, mens silisiumstålplaten med lavere orientering fortrinnsvis er den konvensjonelle forholdsvis lavt orienterte silisiumstålplate. I den laminerte

kjerne for en transformator ifølge foreliggende oppfinnelse hvor orienterte silisiumstålplater med høyere, henholdsvis lavere orienteringer blir brukt i kombinasjon, kan det bli oppnådd et effekttap som er likeverdig med eller lavere enn det som blir oppnådd ved bruk av bare høyt orientert silisiumstålplate. Videre kan de utmerkede magnetiske egenskaper ved orientert silisiumstålplate i valseretningen, fremkomme eller bli utnyttet med hensyn på effekttap-egenskapene i like fullstendig grad som i en transformatorkjerne som bare bruker den konvensjonelle forholdsvis lavt orienterte silisiumstålplate. Når foreliggende oppfinnelse blir sammenlignet med den tidligere kjente teknikk hvor det brukes bare høyt orientert

silisiumstålplate, kan det bemerkes at foreliggende oppfinnelse resulterer i en transformatorkjerne som har en høy ytelse ekvivalent med eller overlegen i forhold til den som bare bruker høyt orientert silisiumstålplate. Når foreliggende oppfinnelse sammenlignes med den tidligere kjente teknikk hvor det brukes bare konvensjonell forholdsvis lavt orientert silisiumstålplate, kan det bemerkes at denne plate blir erstattet bare delvis med høyt orientert silisiumstålplate, og ikke fullstendig. Det er et overraskende resultat at den delvise utskiftning på denne måte medfører et effekttap som er ekvivalent med eller til og med bedre enn det som ville blitt oppnådd med en fullstendig utskiftning.

Ved en utførelsesform av denne oppfinnelse er transformatoren en trefase-transformator, og i det minste ett ben, men fortrinnsvis alle ben i transformatorkjernen er laget av ori-.entert silisiumstålplate med høyere orientering.

I laminatlagene hvor som nevnt ovenfor høyere og lavere orienterte silisiumstålplater ikke blir brukt i kombinasjon, anvendes det orienterte silisiumstålplater med.samme kvalitet eller orientering. Ifølge en foretrukken utførelse ifølge foreliggende oppfinnelse blir imidlertid alle laminatlag fremstilt ved kombinasjon av orienterte silisiumstålplater med høyere og lavere orienteringer.

Denne oppfinnelse skal i det følgende forklares ved hjelp av eksempler, hvor alle laminatlag blir fremstilt ved orienterte silisiumstålplater som det fremgår av det følgende.

Eksempel 1

En høyt orientert silisiumstålplate (kvalitet G6H) med en Bg verdi på 1,94 Tesla ble brukt som benene 1 og 2 i den trefase- transformator som vist på fig. 1. En konvensjonell forholdsvis lavt orientert silisiumstålplate (G9) ved en Bg verdi på 1,85 Tesla ble brukt som åkene 3 og 4. De to nevnte stål-, plater blir i det følgende ganske enkelt betegnet som G6H og G9, nemlig svarende til deres respektive kvalitetsangivelser eller typer. Vindusforholdet "b/a".på fig. 1 var 3,67.

E ksempel 2

PLaten G6H ble brukt som ben 1 og platen G9 ble brukt som de andre deler av kjernen, dvs. benet 2 og åkene 3 og 4.

Eksempel 3 ( Sammenligningseksempel)

Platen G9 ble brukt i benene 1 og 2 mens platen G6H ble brukt i åkene 3 og 4.. Ef fekttapene. i ovenstående eksempler er gitt i Tabell 2, nedenfor. I denne tabell ble følgende kjerner i enfase-transformatoren på fig. 2 brukt:

(A) Platene G6H og G9 ble brukt i benene 1,henholdsvis

i åkene 4 og

(B) Platent G9 og G6H ble brukt i benene 1,henholdsvis

i åkene 4. Resultatene for kombinasjonen (A) og (B) ovenfor

er også gitt i de tilsvarende eksempler 1, henholdsvis 3. Dessuten er forholdet mellom effekttapet for trefase-transformatoren sammen1igne£ med enfase-transformatoren (trefase/- enfase) gitt i Tabell 2.

Følgende opplysninger fremgår av tabellene 1 og 2.

A. Effekttapet for trefase-transformatoren i Eksempel 1 er ikke dårligere enn tapet i den trefase-transformator som bare bruker platen G6H (Tabell 1). En betydelig reduksjon i tapene W^/60 og W15/60 ved lav og midlere magnetisk flukstetthet sammenlignet med tapene i Tabell 1, blir oppnådd i Eksempel 1. Dessuten er forholdet trefase/enfase i Eksempel 1 på nesten samme nivå som for platen G9 i Tabell 1. Dette be-tyr at de utmerkede magnetiske egenskaper for høyt orientert silisiumstålplate kan utnyttes for effekttapreduksjon i en transformator i tilnærmet samme utstrekning som i en transformatorkjerne som bare bruker konvensjonell forholdsvis lavt orientert silisiumstålplate.

B. Effekttapet i trefase-transformatoren ifølge Eksempel 2 er større enn i Eksempel 1. I Eksempel 2 blir platestykker

G9 (av konvensjonell forholdsvis lavt orientert silisiumstålplate) brukt i for sterk grad -og følgelig kan effekttapet i kjernen ikke reduseres til et meget lavt nivå. C. Effekttapet i trefase-transformatorkjernen og forholdet trefase/enfase, Eksempel 3, ligger på nesten samme nivået som for platen G9 i Tabell 1.

Det kan konkluderes ut fra opplysningene gitt under punk-tene A, B og C ovenfor, at når transformatorkjernen fremstilles av høyt orientert silisiumstålplate og konvensjonell forholdsvis lavt orientert silisiumstålplate brukt i kombinasjon, bør den høyt orienterte silisiumstålplate ikke brukes i åkene, og konvensjonell forholdsvis lavt orientert silisiumstålplate bør brukes i åkene, for derved effektivt å redusere tapene i transformatorkjernen. Det er mest fordelaktig å bruke den konvensjonelle forholdsvis lavt orienterte silisiumstålplate bare i åkene og å bruke den høyt orienterte silisiumstålplate; i benene,, slik som i Eksempel 1. Hvis ett eller flere ben i motsetning til dette fremstilt av den høyt orienterte silisiumstålplate blir erstattet med konvensjonell forholdsvis lavt orientert silisiumstålplate, øker effekttapene i transformatorkjernen. Ved sammenstillingsmetoden ifølge Eksempel 1 vil de utmerkede egenskaper ved høyt orientert silisiumstålplate gjenspeiles i effekttapet i transformatorkjernen, så fullstendig som ved den konvensjonelle metode som bruker bare kon vensjonell. forholdsvis lavt orientert silisiumstålplate. Videre er effekttapene W^^/60 ved lav eller mindre magnetisk flukstetthet vesentlig forbedret i forhold til effekttapet W15/60 for platen G6H gitt i Tabell 1, hvilket er spesielt betydningsfullt ved érx transformator konstruert til. å arbeide med en magnetflukstetthet på omkring 1,5 Tesla som er lavere enn den konvensjonelle høye magnetflukstetthet, dvs. 1,7 Tesla.

Vektandelen av åkene 3, 4 i forhold, til kjernen ér ora^ kring 35% når vindusforholdet "b/a" på fig. 1 er 3,67. Da åkene 3, 4 kan lages av konvensjonell forholdsvis lavt orientert silisiumstålplate, som er mindre kostbar enn den høyt• orienterte silisiumstålplate, er det mulig å fremstille transformatorer med fordelaktig lave omkostninger.

Claims (5)

1. Laminert transformatorkjerne,karakterisertved at i det minste ett individuelt laminatlag i transformatorkjernen omfatter i det minste ett ben.fremstilt av en orientert, silisiumstålplate med høyrer orientering, og åkene er laget av orientert silisiumstålplate med lavere orientering.

2. Laminert transformatorkjerne ifølge krav 1,karakterisert vedat den orienterte silisiumstålplate med høyere orientering er en høyt orientert silisiumstålplate og den orienterte silisiumstålplate.med lavere orientering er en konvensjonell forholdsvis lavt orientert silisiumstålplate.

3. Laminert transformatorkjerne ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat transformatoren er en trefase-transformator og alle ben i transformatorkjernen er laget av den orienterte silisiumstålplate med høyere orientering. .

4. Laminert transformatorkjerne ifølge krav 3,karakterisert vedat Bg verdien av den høyt orienterte silisiumstålplate ikke er lavere enn 1,89 Tesla og Bg verdien av den konvensjonelle forholdsvis lavt orienterte silisiumstålplate ikke er høyere enn 1,86 Tesla.

5. Laminert transformatorkjerne ifølge krav 2,karakterisert vedat samtlige lag i den laminerte kjerne er utført som det nevnte ene laminat var.