绝缘涂层对高磁感取向硅钢片性能的影响

1、26sss第39卷SUSTRANSFORMER绝缘涂层对高磁感取向硅钢片性能的影响赵铁，有福明，張舞宇（沈阳变压器有限责任公司，辽亍沈阳门0025）摘要：分析了绝缘涂层对高减感取向硅钢片性能的影响，指出利用特殊绝缘涂层可使其受到一定的拉应力， 改变磁畴结构，改进破性，从而降低雄钢片单位重量损耗和减小专钢片的磁致伸缩。关键词：变压器；硅钢片；绝缘涂层；性能.中国分类号:TM405文献标识码：B文拿编号:1001-8425（2002）05-0025-03© 1994-2010 China Academic Journal Efcctroaic Publishing House. All

2、rights reserved. hnp:Z?wwwxnki.ncl26sss第39卷© 1994-2010 China Academic Journal Efcctroaic Publishing House. All rights reserved. hnp:Z?wwwxnki.ncl26sss第39卷1前言高磁感取向硅钢片是变压器铁心的重要材料。 随着变压器容量的增大，控制变压器噪声和降低空 载损耗显得尤为重要。而变压器噪声产生的主要原 因之一是硅钢片铁心的磁致伸缩e磁致伸缩就是硅 钢片在磁化过程中，铁磁体的长度发生变化。虽然长 度的变化只有几百万分之一，但这也能产生声波。因

3、此研究低磁致伸缩或无磁致伸缩的硅钢片就越来越 受到重视。由于硅钢片表面涂层对其性能会产生影 响，因此，近年来人们利用绝缘涂层使硅钢片受到一 定的拉力，来改变磁畴结构、改进磁性。这种绝缘涂 层具有低的热膨胀系数。由于涂层与硅钢片的热膨 胀系数差别较大，在冷却时两者收缩率不同，涂层能 使硅钢片受到一定的拉力，从而可降低硅钢片单位 重宦损耗和减小硅钢片的磁致伸缩。笔者对两批取向硅钢片进行了试验，研究涂层 对其性能的影响。试验选用硅溶胶、磷酸二氢铝和誥 肝组成的绝缘涂层溶液，来研究沿轧向外加应力和 绝缘涂层对取向硅钢片性能的影响，从试验中看到 了涂层对降低单位重量损耗和减小磁致伸缩的效果。2试样及试验

4、方法2.1试样对第一批取向硅钢片进行了磁致伸缩测定。试祥牌号:30RGH120、30Q 130、30RGH 110试样尺寸：35x80-40xl00rnm数量:单片对第二批取向硅钢片进行了涂漆前后磁性值 （损耗和磁感应）的测定。试样牌号：30RGH110、30RGH120、30Q130试样尺寸：30x300mm数量：1kg2.2绝缘涂层溶液的配制及涂层绝缘涂层采用由硅溶胶、磷酸二氢铝和鉛酹组 成的溶液。配成溶液的密度“1.235g/cn?。用酸对经净水浸泡清洗后的硅钢片试样进行冲 洗，并由人工进行涂层。其工艺流程为：酸洗（5% 净水浸泡一*烘干一浸涂溶液一烧结烘干。用箱式电阻炉烘干涂层，烘干温

5、度为300T,烧 结温度为680-700X，烧结时间为1 min °用电阻应变仪测定硅钢片磁致伸缩与磁场强度 以及磁致伸缩与轧向外加拉应力的关系；用爱泼斯 坦方圈测定涂层前后磁性的变化，用测厚仪测定涂 层厚度。3结果与讨论3.1在不同磁场强度下，不同牌号的硅钢片磁致伸 缩的变化表1给岀了不同牌号硅钢片磁致伸缩的变化。从图1看出在磁场强度较弱时磁致伸缩曲线一 般为负值。随着磁场强度的增大，磁致伸缩逐渐变为 正值。同时磁性能越好的硅钢片磁致伸缩值越小。随 着磁性能降低，磁致伸缩曲线上移，磁致伸缩由低磁表1不同牌号硅钢片磁致伸缩的变化磁场强度安匝cm»磁致伸缩入/IO"

6、3OQ13O30RGH12030RGH1201.5-0.37-0.46-1.505-0.21-1.51-3.60110.37-1342.9127.51.020.52-1.4360221.8101102311.810.631402.531.810.728t檢场肖度/安匝cm7图】 磁场强度与磁致伸缩关系曲线表2不同牌号硅钢片磁感矗强度损耗值硅倂片w号58感应卷度/T单位更It损耗/WkfBxoPQQPA.?/»3呷301.7861.7991.8400.430.981.243ORGH12O1.8641.8931.9230.340.861.1230RCHI101.8681.8971.931

7、0.300.841.02场到岛磁场均为正值。由图1看岀硅钢片磁性能越好，磁致伸缩值越 小。因此，要尽可能使用取向度良好的Hi-B钢片， 从而可降低变压器噪声。3.2不同状况下磁致伸缩值的变化用30RGH120号的试样，测定不同情况下的磁 致伸缩值，结果见表3,并绘岀曲线（见图2）。由图2看岀，有涂层的磁致伸缩曲线I在最下 边，经酸性除去表面涂层后磁致伸缩曲线II比曲线 【上移而当除去涂层的硅钢片沿轧向加拉力30N 时磁致伸缩曲线HI接近曲线I 涂层实际上对基体 金属给予多大的拉力，从磁致伸缩的应力特性中可 得出评价。计算结果表明，表面涂层对硅钢片拉力大 约为3.8MPa。变压器装配时，由于铁心

8、材料所受的 压缩应力大约为35MPa,和表面涂层给予基体的 3.8MPa拉力相当.因此对磁致伸缩值影响不大。从图2看出，取向硅钢片的磁致伸缩与有无表面 绝缘涂层有很大关系。涂层对硅钢片的拉力，可抵消 由于材料和变压器装配中所产生的压应力，从而可 降低变压器的噪声。3.3在有无涂层的情况下，沿轧向外加压应力测其 磁致伸缩值的变化在110安匝/cm磁场下对30RGH120牌号试样测定 不同压力下磁致伸缩变化见表4,并绘出图形见图3。从图3看出，有涂层与无涂层硅钢片对压应力敏 感性有很大差异。无涂层钢片对压应力是很敏感的。«4不周压力下30RGH120硅钢片磁致伸缩变化有涂层加压力/MPa

9、00.631.271.912.533.23.844.43(5.70A=_xl0-°0.8391.2501.4491.7302.043.003.64I4.87 630无涂层加压力/MPb071.141.782.413.05；i入呼4.04.564.754.765.9418.650.260.1!随压力增大，磁致伸缩数值急剧上升，而有涂层的钢 片，则随压应力增加磁致伸缩值增加不明显，说明对 压应力敏感性较差。磁致伸缩对外应力很敏感，尤其是对压应力的 敏感性特别大。所以希望硅钢片的磁致伸缩小，以减 小其对应力的敏感性，同时，还可降低噪声。© 1994-2010

10、 China Academic Journal Efcctroaic Publishing House. All rights reserved. hnp:Z?wwwxnki.ncl26sss第39卷压力/MPa图3 30RGH120硅钢片磁致伸缩变化曲线磁场强度/安匝-cm-*图2不同情况下破场强度与碓致伸缩关系曲线© 1994-2010 China Academic Journal Efcctroaic Publishing House. All rights reserved. hnp:Z?wwwxnki.ncl第5期赵 健、肖福明、张辉亍:衷面绝缘涂层对SSfiS感取向硅期片

11、性能的影响27硅钢片 牌号厚度/mm& /T磁感应强度ZT单位耗/wk旷表面状况叭BkdP3OQ13O0301.7681.8941.9431.9890.4311.0111.32无表面喩层3OQ13O0.301.7681.8931.9271.9960.3920.9211.15有表面涂层30RGH1200.30).8671.9101.9802.0460.3440.8901.18无袤面涂层3ORGH12O0.301.8661.9001.9722.0000.3040.7561.08有表面没层* 5第二批硅钢片磁性能从表5可见.涂层对硅钢片磁感应影响不大，但3.4表面涂层対降低取向硅钢片磁性的作

12、用 对第二批取向硅钢片用爱泼斯坦方圈测定磁性 结果见表5。有降低单位重量损耗的作用。其效果见表6。表6涂层对不同牌号硅钢片单位损耗降低率硅钢片牌号降低舉Ase降低率几“降低率3OQ13O9.95%9.77%14.71%3GRCHI2013.15%17.7%9.25%通过试验发现在一般取向硅钢片上涂绝缘涂层 后仍有降低单位重衆损耗的作用，对单位重量 损耗可降低9%14%。3.5涂层厚度对硅钢片的影响绝缘涂层对硅钢片所产生的拉应力与涂层厚度 有关。曾对涂层厚度进行了测定，其结果如下：第一批试样：30Q130正面厚度67“n ；反面厚度56 Rm ；30RGH120正面厚度为56pim；反面厚度为3

13、 48p.m.第二批试样：30RGH110正面厚度为23“n；反面厚度为1.5 2jimo把涂层厚度和降低单位霓量损耗的效果对应 起来，看岀第一批试样涂层均涂得较厚，涂层厚度在 37呵范围内，而单位重量损耗可降低为14%(人塚)。第二批试样涂层涂得薄，涂层厚度一般为2 3|1口其单位畫量损耗的降低效果就差一 些，可降低约为9%(片.7句)。因此，绝缘涂层的质量最好在5g/M以 上。综合起来看，在不影响涂层附着性的前 提下，涂层要尽罐厚些。涂层越厚，降低单 位莹量损耗的效果越明显。4结束语以硅溶胶、磷胶二氢铝和锯肝组成的绝缘涂层 溶液，经烧结后能形成良好的表面绝缘涂层。这种涂 层具有可降低取向硅

14、钢片单位重量损耗和滅小其磁 致伸缩的效果。(1) 涂层对硅钢片产生的拉应力大约为 3.8MPa。(2) 涂有表面涂层的硅钢片对压应力敏感性较 差,这对降低变压器噪声有重要意义。(3) 绝缘涂层可使硅钢片的单位重量损耗降低 9%14%。参考文献：1 田村金男髙磁感取向硅钢片的发展J日本金属学 会会报 J987,(2)：32-36.2 田口悟晶粒取向硅钢片J.B本电气J978,55：28- 31.王春玉.高导磁率晶粒取向硅钢的待性应用物 理1989.40(3)：16-19.1994-20IQ China Academic Journal Efcctronic Publishing House. A

15、ll rights reserved,第5期赵 健、肖福明、张辉亍:衷面绝缘涂层对SSfiS感取向硅期片性能的影响27Influence of Insulation Coating on Characteristics of HighMagnetic Induction Oriented Sheet SteelZHAO Jia% XIAO Funning, ZHANG Huiming(Shenyang Transformer Co.,Ltd., Shenyang 110025, China)Abstract：The influence of the insulation coating on

16、characteristics of the high magnetic induction oriented sheet steel is analyzed It is pointed out that the sheet steel suffers tensile force, the magnetic domain structure changes, the magnetic properties improve, the weight loss of sheet steel reduces and the magnetic deformation decreases because the