3绝缘涂层可使硅钢片(矽钢片)单位重量损耗降低914%

绝缘涂层对高磁感取向硅钢片(矽钢片)性能的影响

EffectofIsolatLayeronPropertiofHighMagnetInductionGrain-OrientSiliconSteelSheet

 1前言

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铁芯的磁致伸缩。磁致伸缩就是硅钢片(矽钢片)磁化过程中，高磁感取向硅钢片(矽钢片)变压器铁芯的重要资料。随着变压器容量的增大。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。因此研究低磁致伸缩或无磁致伸缩的硅钢片(矽钢片)就越来越受到重视。由于硅钢片(矽钢片)外表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(矽钢片)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(矽钢片)热膨胀系数差别较大，冷却时两者收缩率不同，涂层能使硅钢片(矽钢片)受到一定的拉力，从而可降低硅钢片(矽钢片)单位重量损耗和减小硅钢片(矽钢片)磁致伸缩。

研究涂层对其性能的影响。试验选用硅溶胶、磷酸二氢铝和铬酐组成的绝缘涂层溶液，笔者对两批取向硅钢片(矽钢片)进行了试验。来研究沿轧向外加应力和绝缘涂层对取向硅钢性能的影响，从试验中看到涂层对降低单位重量损耗和减小磁致伸缩的效果。

2试样及试验方法

2.1试样

对第一批取向硅钢片(矽钢片)进行了磁致伸缩测定。

试样牌号：30RGH12030Q13030RGH110

试样尺寸：308040100mm

数量：单片

对第二批取向硅钢片(矽钢片)进行了涂漆前后磁性值（损耗和磁感应）测定。

试样牌号：30RGH11030RGH12030Q130

试样尺寸：30300mm

数量：1kg

 2.2绝缘涂层溶液的配制及涂层

绝缘涂层采用由硅溶胶、磷酸二氢铝和铬酐组成的溶液。配成溶液的密度d28℃=1.235g/cm3

并由人工进行涂层。其工艺流程为：酸洗（5%H2SO4净水浸泡→烘干→浸涂溶液→烧结烘干。用酸对经净水浸泡清洗后的硅钢片(矽钢片)试样进行冲洗。

烘干温度为300℃， 用箱式电阻炉干涂层。烧结温度为680700℃，烧结时间为1min

用测厚仪测定涂层厚度。用电阻应变仪测定硅钢片(矽钢片)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。

3结果与讨论

不同牌号的硅钢片(矽钢片)磁致伸缩的变化3.1不同磁场强度下。

表1给出了不同牌号硅钢片(矽钢片)磁致伸缩的变化。

磁致伸缩逐渐变为正值。同时磁性能越好的硅钢片(矽钢片)磁致伸缩值越小。随着磁性能降低，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。磁致伸缩曲线上移，磁致伸缩由低磁场到高磁场均为正值。

磁致伸缩值越小。因此，由图1看出硅钢片(矽钢片)磁性能越好。要尽可能使用取向良好的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

测定不同情况下磁致伸缩值。结果见表3并绘出曲线（见图2用30RGH120号的试样。

有涂层的磁致伸缩曲线I最下边，由图2看出。经酸性除去外表涂层后磁致伸缩曲线Ⅱ比曲线Ⅰ上移。而当除去涂层的硅钢片(矽钢片)沿轧向加拉力30N时，磁致伸缩曲线Ⅲ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估。计算结果标明，外表涂层对硅钢片(矽钢片)拉力大约3.8MPa变压器装配时，由于铁芯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。

取向硅钢片(矽钢片)磁致伸缩与有无外表绝缘涂层有很大关系。涂层对硅钢片(矽钢片)拉力，从图2看出。可抵消由于资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。

沿轧向外加压应力测其磁致伸缩值的变化3.3有无涂层的情况下。

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

有涂层与无涂层硅钢片(矽钢片)对压力敏感性有很大差异。无涂层钢片对压应力是很敏感的随压力增大，从图3看出。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。

尤其是对压应力的敏感性特别大。所以希望硅钢片(矽钢片)磁致伸缩小，磁致伸缩对外应力很敏感。以减小其对应力的敏感性，同时，还可降低噪声。

因此有必要降低材料对应力的敏感性。从试验数据中看出，由于变压器铁芯在装配中会产生应力。由于有涂层，硅钢片(矽钢片)磁致伸缩时对应力敏感性减弱，变压器噪声也随之降低。

3.4外表涂层对降低取向硅钢片(矽钢片)磁性的作用

对第二批取向硅钢片(矽钢片)用爱泼斯坦方圈测定磁性结果见表5

涂层对硅钢片(矽钢片)磁感应强度影响不大，从表5可见。但有降低单位重量损耗的作用。其效果见表6

对单位重量损耗可降低914%通过试验发现在一般取向硅钢片(矽钢片)上涂绝缘涂层后仍有降低单位重量损耗的作用。

3.5涂层厚度对硅钢片(矽钢片)影响

其结果如下：绝缘涂层对硅钢片(矽钢片)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。

第一批试样：

30Q130正面厚度67μm反面厚度56μm

30RGH120正面厚度为56μm反面厚度为38μm

第二批试样：

30RGH110正面厚度23μm反面厚度为1.52μm

看出第一批试样涂层均涂得较厚，把涂层厚度和降低单位重量损耗的效果对应起来。涂层厚度在37μm范围内，而单位重量损耗可降低为14%

涂层厚度一般为23μm其单位重量损耗的降低效果就差一些，第二批试样涂层涂得薄。可降低约为9%

绝缘涂层重量最好在以上。综合起来看，因此。不影响涂层附着性的前提下，涂层要尽量厚些。涂层越厚，降低单位重量损耗的效果越明显。

4结束语

经烧结后能形成良好的外表绝缘涂层。这种涂层具有可降低取向硅钢片(矽钢片)单位重量损耗和减小其磁致伸缩的效果。以硅溶胶、磷胶二氢铝和铬酐组成的绝缘涂层溶液。

1涂层对硅钢片(矽钢片)发生的拉应力大约为3.8MPa

这对降低变压器噪声有重要意义。2涂有表面涂层的硅钢片(矽钢片)对压应力敏感性较差。