Предлагаем вашему вниманию статью о новой разработке более эффективных материалов для трансформаторов.

На фото вы видите, как ученый собирает образцы электростали после тестирования на предприятии Fraunhofer IWS; этот тип сырья является одним из основных компонентов трансформаторов. (Фото: FraunhoferIWS)

Трансформаторы есть почти в каждом электронном приборе. Электросталь является важнейшей составляющей их производства. Недавно ученые нашли способ увеличить эффективность электростали и масштабы ее производства с помощью оптимизированной лазерной обработки.

Функция трансформаторов заключается в снижении уровня напряжения тока, подаваемого из розетки, до оптимальной для электроприборов величины. Схожие по конструкции, но более мощные трансформаторы используются на подстанциях, чтобы понижать уровень напряжения тока с линий электропередач до стандартного напряжения переменного тока, который подается в жилые и коммерческие здания.

Основная структура всех трансформаторов одинакова: пара железных сердечников, обмотанных проводами разной длины. Другими словами – катушки трансформатора. Одна из катушек создает колеблющееся магнитное поле, а другая трансформирует его в напряжение. Чтобы свести к минимуму потерю энергии, связанную с этим процессом, в производстве сердечников используется особый сплав кремния и железа, известный под названием «электросталь».

Изначально структура этого сплава является гранулированной, что и определяет ее магнитные свойства. Гранулированность означает, что данное вещество имеет кристаллическую структуру, где каждый кристалл или гранула расположена в повторяющемся, систематическом порядке. "Нагревая определенные участки материала, мы можем уменьшить количество магнитных доменов с одинаковым направлением поля, что в свою очередь позволит изменить магнитную структуру стали” – отмечает доктор Андреас Ветциг, заведующий цехом лазерного выжигания и резки при Институте Сырьевых и Лучевых Технологий FraunhoferIWSв Дрездене. Лазерная обработка уже давно является самым популярным и предпочтительным методом такого рода тепловой обработки.

В то время, как лист стали примерно с метр шириной движется вперед со скоростью больше 100м/мин, сфокусированный лазерный луч движется с очень высокой скоростью (примерно 200 м/с) из стороны в сторону параллельно поверхности материала по определенной траектории с интервалом в несколько миллиметров.

Гибкий контроль лазерного луча.

Команда ученых, основанная в Дрездене, оптимизировала этот процесс. «Мы разработали методы отражения лазерного луча, которые позволяют контролировать расстояние между его различными маршрутами программными средствами, адаптируя его к различным условиям» - заявляет Ветциг. Чтобы этого достичь, ученые воспользовались сканерами с гальванометрическим зеркалом.  Эти устройства состоят из гальванометрических зеркал, расположенных на одном конце, которые используются для отражения лазерного луча. Это увеличивает гибкость процесса обработки и позволяет адаптировать его к определенным величинам (например, качество сырья), а также к различным объемам производства. Основная цель этого исследования – упростить интеграцию лазерной обработки в современные сферы производства, чтобы сэкономить время и сократить расходы.

В попытках уменьшить потери в гистерезисе (перемагничивании) электростали, ученые недавно начали работу с новым типом твердотельного лазера: волоконным лазером. "Результаты, которые мы имеем на данный момент, довольно многообещающие. Этот тип лазера имеет большую теплоемкость, нежели стандартные СО2-лазеры (работающие на углекислом газе)," – говорит Ветциг.  С его помощью можно достичь до 15% сокращения потерь в гистерезисе, что является впечатляющим по сравнению с привычными 10% сокращения. Эта оптимизированная обработка сейчас находится на стадии внедрения в производство нашего первого клиента.

Экономия энергии до 25%.

Эксперты сейчас работают над следующим важным этапом проекта: расширения применения своей технологии к электростали, используемой в запчастях для двигателей. Однако, такая электросталь, в отличии от трансформаторной, не имеет гранулированной структуры, поэтому обладает несколько другими магнитными свойствами. "Это значит, что мы не можем обрабатывать разные материалы одним и тем же образом без должной калибровки” – поясняет Ветциг. Выгоды лазерной обработки в случае с негранулированной электросталью различаются относительно рабочих точек конкретных моделей двигателей или моторов. Рабочей точкой называется точка пересечения кривой вращательного момента и кривой скорости частоты вращения системы привода и приводимой машины. В машинах высокой мощности, например, в автомобильных двигателях, которые разработаны для работы в условиях высоких вращательных скоростей, потеря энергии может упасть на несколько процентов, тогда как в электромоторах с большим вращающим моментом, используемых например, в электронасосах, снижение уровня энергопотери может достигать 25%.

(Статья была опубликована 1 октября 2014. Здесь приводится перевод статьи.)

Надеемся, что подобные технологии дойдут и до нашего рынка, что приведет к снижению энергопотерь во многих областях, где используются трансформаторы.

 

Принимаем звонки

с 9-00 до 18-00,

с Понедельника по Пятницу

(Выходные: Суббота, Воскресенье)

Если вы зашли к нам в нерабочее время или торопитесь, просто оставьте заявку, заполнив форму ниже.
Наш инженер позвонит вам  в удобное время и бесплатно проконсультирует!

Заявка на звонок



Спросите у специалиста!

Читайте ответы на часто задаваемые вопросы на странице "Вопросы и ответы".

Или задайте свой вопрос через Форму обратной связи в разделе "Контакты".