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                    非晶和納米晶合金的比較

                    發布時間:2022-06-15 19:07:34

                      鐵基非晶合金在工頻和中頻領域,正在和硅鋼競爭。鐵基非晶合金和硅鋼相比,有以下優缺點。

                      1)鐵基非晶合金的飽和磁通密度Bs比硅鋼低

                      但是,在同樣的Bm下,鐵基非晶合金的損耗比0.23mm厚的3%硅鋼小。一般人認為損耗小的原因是鐵基非晶合金帶材厚度薄,電阻率高。這只是一個方面,更主要的原因是鐵基非晶合金是非晶態,原子排列是隨機的,不存在原子定向排列產生的磁晶各向異性,也不存在產生局部變形和成分偏移的晶粒邊界。因此,妨礙疇壁運動和磁矩轉動的能量壁壘非常小,具有前所未有的軟磁性,所以磁導率高,矯頑力小,損耗低。

                      2)鐵基非晶合金磁芯填充系數為0.84~0.86

                      3)鐵基非晶合金磁芯的工作磁通密度

                      1.35T~1.40T,硅鋼為1.6T~1.7T。鐵基非晶合金工頻變壓器的重量是硅鋼工頻變壓器的重量的130%左右。但是,即使重量重,對同樣容量的工頻變壓器,磁芯采用鐵基非晶合金的損耗,比采用硅鋼的要低70%~80%。

                      4)考慮損耗,總的評估價為89%

                      假定工頻變壓器的負載損耗(銅損)都一樣,負載率也都是50%。那么,要使硅鋼工頻變壓器的鐵損和鐵基非晶合金工頻變壓器的一樣,則硅鋼變壓器的重量是鐵基非晶合金變壓器的1?8倍。因此,國內一般人所認同的拋開變壓器的損耗水平,籠統地談論鐵基非晶合金工頻變壓器的重量、成本和價格,是硅鋼工頻變壓器的130%~150%,并不符合市場要求的性能價格比原則。國外提出兩種比較的方法,一種是在同樣損耗的條件下,求出兩種工頻變壓器所用的銅鐵材料重量和價格,進行比較。另一種方法是對鐵基非晶合金工頻變壓器的損耗降低瓦數,折合成貨幣進行補償。每瓦空載損耗折合成5~11美元,相當于人民幣42~92元。每瓦負載損耗折合成0.7~1.0美元,相當于人民幣6~8.3元。例如一個50Hz,5kVA單相變壓器用硅鋼磁芯,報價為1700元/臺;空載損耗28W,按60元人民幣/W計,為1680元;負載損耗110W,按8元人民幣/W計,為880元;則,總的評估價為4260元/臺。用鐵基非晶合金磁芯,報價為2500元/臺;空載損耗6W,折合成人民幣360元;負載損耗110W,折合成人民幣880元,總的評估價為3740元/臺。如果不考慮損耗,單計算報價,5kVA鐵基非晶合金工頻變壓器為硅鋼工頻變壓器的147%。如果考慮損耗,總的評估價為89%。

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                      5)鐵基非晶合金抗電源波形畸變能力比硅鋼強

                      現在測試工頻電源變壓器磁芯材料損耗,是在畸變小于2%的正弦波電壓下進行的。而實際的工頻電網畸變為5%。在這種情況下,鐵基非晶合金損耗增加到106%,硅鋼損耗增加到123%。如果在高次諧波大,畸變為75%的條件下(例如工頻整流變壓器),鐵基非晶合金損耗增加到160%,硅鋼損耗增加到300%以上。說明鐵基非晶合金抗電源波形畸變能力比硅鋼強。

                      6)鐵基非晶合金的磁致伸縮系數大

                      是硅鋼的3~5倍。因此,鐵基非晶合金工頻變壓器的噪聲為硅鋼工頻變壓器噪聲的120%,要大3~5dB。

                      7)鐵基非晶合金帶材價格是0.23mm3%取向硅鋼的150%

                      現行市場上,是0.15mm3%取向硅鋼(經過特殊處理)的40%左右。

                      8)鐵基非晶合金退火溫度比硅鋼低

                      鐵基非晶合金退火溫度比硅鋼低,消耗能量小,而且鐵基非晶合金磁芯一般由專門生產廠制造。硅鋼磁芯一般由變壓器生產廠制造。 根據以上比較,只要達到一定生產規模,鐵基非晶合金在工頻范圍內的電子變壓器中將取代部分硅鋼市場。在400Hz至10kHz中頻范圍內,即使有新的硅鋼品種出現,鐵基非晶合金仍將會取代大部分0.15mm以下厚度的硅鋼市場。 值得注意的是,日本正在大力開發FeMB系非晶合金和納米晶合金,其Bs可達1.7~1.8T,而且損耗為現有FeSiB系非晶合金的50%以下,如果用于工頻電子變壓器,工作磁通密度達到1.5T以上,而損耗只有硅鋼工頻變壓器的10%~15%,將是硅鋼工頻變壓器的更有力的競爭者。日本預計在2005年就可以將FeMB系非晶合金工頻變壓器試制成功,并投入生產。

                      非晶納米晶合金在中高頻領域中,正在和軟磁鐵氧體競爭。在10kHz至50kHz電子變壓器中,鐵基納米晶合金的工作磁通密度可達0.5T,損耗P0.5/20k≤25W/kg,因而,在大功率電子變壓器中有明顯的優勢。在50kHz至100kHz電子變壓器中,鐵基納米晶合金損耗P0.2/100k為30~75W/kg, 鐵基非晶合金P0.2/100k為30W/kg,可以取代部分鐵氧體市場。


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