硅橡膠節(jié)能變壓器損耗中的空載損耗,即鐵損,主要發(fā)生在硅橡膠節(jié)能變壓器鐵芯疊片內(nèi),主要是因交變的磁力線通過鐵芯產(chǎn)生磁滯及渦流而帶來的損耗。
最早用于硅橡膠節(jié)能變壓器鐵芯的材料是易于磁化和退磁的軟熟鐵,硅橡膠節(jié)能變壓器鐵芯是由鐵線制成,而不是由整塊鐵構(gòu)成,為了克服磁回路中由周期性磁化所產(chǎn)生的磁阻損失和鐵芯由于受交變磁通切割而產(chǎn)生的渦流。用線束制作的鐵芯可有效減少渦流路徑的截面積。
在1900年左右,經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)在鐵中加入少量的硅或鋁可大大降低磁路損耗,增大導(dǎo)磁率,且使電阻率增大,渦流損耗降低。經(jīng)多次改進,方用0.35mm厚的硅鋼片來代替鐵線制作硅橡膠節(jié)能變壓器鐵芯。
近年來世界各國都在積極研究生產(chǎn)節(jié)能材料,硅橡膠節(jié)能變壓器的鐵芯材料已發(fā)展到最新的節(jié)能材料——非晶態(tài)磁性材料2605S2,非晶合金鐵芯變壓器便應(yīng)運而生。使用2605S2制作的Satons變壓器,其鐵損僅為硅鋼變壓器的1/5,鐵損大幅度降低。
非晶態(tài)合金早在太陽能電池領(lǐng)域已有了飛躍發(fā)展。在80年代迅速應(yīng)用于磁性材料領(lǐng)域,美國阿拉伊特公司長期從事非晶態(tài)材料的研究,以METGLAS為品名。1979年已研制出具有實用價值的2605SC,其材料成份為Fe81B13.5Si3.5C2。該公司在1981年又試制成功非晶態(tài)磁性2605S2,化學(xué)成份為:Fe78B13Si9,與最初的2605SC相比,降低了磁通密度,改善了熱穩(wěn)定性,降低了鐵損。
非晶態(tài)合金是無晶料原子結(jié)構(gòu),一個個原子無規(guī)則的分布在材料的基體中,并能迅速冷卻而出現(xiàn)玻璃狀成份。典型的非晶態(tài)合金含80%的鐵,而其它成份是硼和硅。非晶態(tài)合金有很多生產(chǎn)方法,但最常見的是把熔化的金屬蒸汽噴在高速旋轉(zhuǎn)的銅繞線架上,熔化的金屬以106℃/s的速率冷卻并固化成薄肋狀;因淬火形成的高內(nèi)應(yīng)力必須用200℃~280℃之間的退火來減小,以便成為好的磁特性材料。
硅橡膠節(jié)能變壓器鐵芯噪音,其中很重要的原因與鐵芯材料的磁致伸縮有關(guān),非晶態(tài)鐵芯與硅鋼鐵芯有著顯著不同。