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一、非晶体金属及其特点、
所谓非晶体,是相对于结晶体而言的,它与结晶体不同,其原子排列不规则。非晶体的原意是:无定形的意思,广义地讲,也包括气体和液体,但现在,非晶体一词多指没有结晶构造的固体。
非晶体金属(合金),已出现十余年,与现行的金属比,它具有独特的性能:它属于软磁性物质,具有高硬度、高磁导率、高耐腐蚀性和耐磨性等特点。在高频领域中已经广泛地采用,如各种磁头、传感元件、磁力增幅器、电磁屏蔽和高周频变压器等等。其它,如太阳能吸收板、电极材料……等也正在研究采用中。特别是它具有低损耗,低励磁等特性,且便于加工,因而,从节约能源的角度出发,它可能成为电力变压器理想的铁心材料。
变压器铁心用的非晶体金属,是使融溶状态下的合金液体,当它还未形成晶核,未排列成结晶之前,急速冷却,用离心法或单、双滚筒法(滚筒旋转速度20~30米/秒),在水流中强迫骤冷而成的薄型带钢。
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公司最初生产的变压器谈心用非晶体金属为METGLAS·2605SC,它是由F。。81、B13·5、Si3·5、C2组成。而1981年,该公司生产的性能更佳的变压器铁心用非晶体金属为:
METGLAS2605S2,由Fe78、B13、Si9组成。
二、非晶体变压器与普通硅钢片铁心变压器性能比较
以三菱电机1983年2月研制成的浇注形三相35KVA非晶体变压器,与普通硅钢片铁心性能比较如下:
由上表看出:非晶体变压器的最大优点是:与同等硅钢片铁心变压器相比,铁损约为1/5励磁损耗约为1/10,而且噪音低于相同变压器。
有人认为,日本没有配电柱上变压器总台数超过600万台,其电力损耗约为总数电量的1.5%弱,其中铁损占2/3以上,若这些变压器均用非晶体变压器替换,则可大大节约能源,每年至少可节约1000亿日元的电力。
但是,非晶体铁心由于从融溶状合金骤冷而成,剩磁大,饱和磁通密度低,因而铁心体积大,材料用量多。同时,钢片簿,(0·03㎜,是硅钢片的1/10,)钢性不足,钢带窄,目前只100㎜,因而加工上有些困难仅适于作小型、卷铁心变压器,价格也较高,是硅钢的30倍左右,所以还未普遍使用。
然而,由于它独特的低损耗,低励磁特性,从节约能源的角度出发,有必要加速其实用化研究。目前,世界各国在电力机械用铁心开发上投入了大量资金。
按美国科学技术厅每五年实施的塔鲁阿依法的予测第三次调查结果:1990—2000年,非晶体将成为先导,特别是在电磁机械领域内,将取代所有的现行材料,而且予测,1992年非晶体铁心的大型变压器也将实用化。