על רקע המאמצים הגלובליים לקדם חיסכון באנרגיה, הפחתת פליטות וניטרליות פחמן, שנאי הפצה - כציוד הבסיסי ביותר במערכות חשמל - ראו את היעילות האנרגטית שלהם הפכה למוקד תשומת לב בינלאומית. בשנים האחרונות, הכלכלות הגדולות בעולם הציגו ברציפות תקני ביצועי אנרגיה מינימליים מחייבים עבור שנאי הפצה.

סין עדכנה בהתאם את התקן הלאומי שלה GB 20052 ערכי מינימום מותרים של יעילות אנרגטית ויעילות אנרגטית עבור שנאי הפצה תלת-פאזיים, תוך הטלת דרישות מחמירות הן על אובדן ללא עומס והן על אובדן עומס. השדרוג של דרגות יעילות האנרגיה של השנאים מניע ישירות שיפור מתמיד בביצועים של חומרי הליבה.

 

בהקשר זה, B18R065 ו-B20R070 של B18R065 ו-B20R070 של פלדת סיליקון עם אובדן ברזל נמוך של אובדן ברזל, עם התכונות האלקטרומגנטיות המצוינות ומאפייני העיבוד היציבים שלהן, יושמו בהצלחה בייצור נפח של שנאי הפצה יעילים באנרגיה.

 

כשותף ערוץ מורשה של Baosteel, GNEE Steel יכולה לספק ביציבות את שתי הדרגות הללו של פלדת סיליקון מוכוונת גרגר, ומציעה ליצרני השנאים פתרון חומר יעיל ואמין.

 

מאמר זה מציג באופן שיטתי את עקרונות הפיתוח, פרמטרי הביצועים ותוצאות היישום המעשיות של שני מוצרים אלה, ומספק התייחסות ליצרני שנאים בבחירת חומרים ועיצובם.

 

 

1. סקירה כללית של פיתוח שנאי הפצה ביעילות גבוהה

בשנים האחרונות, כדי להפחית ביעילות את הפסדי החשמל בהולכה והפצה ולצמצם את פליטת CO₂, מדינות ואזורים מרכזיים הוציאו או שינו ברציפות תקני שנאי הפצה בעלי יעילות גבוהה:

• יפן מיישמת את "תוכנית הרצים המובילים" מאז 2014, והעלתה ללא הרף את אמות המידה ליעילות עבור שנאים;
• האיחוד האירופי אכף את תקנת העיצוב האקולוגי - שכבה 2 עבור שנאים בשנת 2021, תוך הגדרת סף גבוה יותר לאובדן עומס וללא עומס;
• ארצות הברית הטמיעה תקן DOE חדש לשנאי הפצה בשנת 2024, תוך שדרוג מקיף של דרישות היעילות;
• סין תיקנה שוב ושוב את GB 20052, הוסיפה דרגות יעילות אנרגטית, העלתה את הערכים המינימליים המותרים וסיווגה שנאים לשלוש דרגות: שכבה 1, שכבה 2 ודרגה 3.

 

ייצור שנאי הפצה חוסכי אנרגיה דורש לא רק תפיסות עיצוב מתקדמים וציוד ייצור מתוחכם, אלא גם חומרי ליבה באיכות גבוהה. נכון לעכשיו, ליבות השנאים משתמשות בעיקר בפלדת סיליקון מונחה גרגר דק וסגסוגות אמורפיות מבוססות ברזל. למרות שסגסוגות אמורפיות מפגינות אובדן ללא עומס נמוך במיוחד, יש להן מגבלות במונחים של רוחב שניתן לייצר, קשיחות, עמידות ללחות ומגנטוסטיריון, המשפיעות על עקביות האיכות והישימות הכללית.

 

בתחום פלדת סיליקון מונחה גרגרים, יצרנים בינלאומיים מובילים כגון Nippon Steel הציגו את הדרגות 23ZDKH075 ו-20ZDKH070, בעוד ש-JFE מציעה 20JCSE070. מבחינה מקומית, Baosteel, לאחר יותר מעשר שנים של מו"פ עצמאי, שלטה במלואה בכל טכנולוגיית התהליך עבור פלדת סיליקון מונחה גרגרים ובנתה משפחת מוצרים שלמה המכסה עוביים מ-0.18 מ"מ עד 0.35 מ"מ.

 

בין אלה, דרגות הפרימיום של מד דק השיגו ייצור נפח יציב והיושמו בהצלחה בשנאי הפצה חסכוניים באנרגיה ברמה 1. Baosteel הפך לפיכך לאחד מהיצרנים הגלובליים הבודדים המסוגלים לספק בו-זמנית פלדת סיליקון בעלת חדירות גבוהה של 0.20 מ"מ ו-0.18 מ"מ בנפח.

 

2. עקרונות פיתוח חומר

העוביים הטיפוסיים של פלדת סיליקון מכוונת גרגרים הם 0.23 מ"מ, 0.27 מ"מ ו-0.30 מ"מ, עם תכולת סיליקון של כ-3.0%. המיקרומבנה מציג מרקם גוס חזק, עם כיוון המגנטיזציה הקל מיושר במקביל לכיוון הגלגול, וכתוצאה מכך אינדוקציה מגנטית גבוהה לאורך כיוון הגלגול. במהלך המגנטיזציה, נוצרים תחומים מגנטיים, וציפוי בידוד פני השטח משרת הן בידוד חשמלי והן עידון תחום מגנטי.

 

 

הגישות הטכניות העיקריות להפחתת אובדן ברזל בפלדת סיליקון מוכוונת דגנים כוללות שלושה היבטים:שפר את מידת כיוון התבואה; משטח המוצר חלק ללא ציפוי בסיס; העובי מצטמצם ל-0.15~0.20 מ"מ, ותכולת הסיליקון גדלה ל-3.4%~3.5%.

אובדן הליבה מורכב מאובדן היסטרזיס (\\(P_h\\)), אובדן זרם מערבולת (\\(P_e\\)) ואובדן חריג (\\(P_a\\)): • אובדן היסטרזיס: מושפע ממבנה גבישי, זיהומים, מתח פנימי, גודל גרגירים וגורמים נוספים; • אובדן זרם מערבולת: מתאם חזק עם עובי הגיליון, כאשר הנוסחה מבוטאת כ

הפסד חריג: החלק הנותר מהפסד הליבה הכולל לאחר ניכוי שני ההפסדים לעיל.

אובדן זרם מערבולת כולל בהתחשב באובדן חריג:

נוסחת אובדן היסטרזיס:

נוסחת הפסד מוחלט:

הפחתת עובי יכולה להוריד את אובדן זרם המערבולת ואת אובדן הליבה הכולל, בעוד שחידוד התחום יגביר את אובדן ההיסטרזיס.

בינתיים, דילול יריעות נוטה לגרום להתגבשות משני לא יציבה, לשבירת רצועות במהלך הייצור ולפגמים נוספים, המצריכים בקרה קפדנית על ההרכב הכימי ועל תהליך הייצור כולו.

 

3. ביצועים של מוצרים חדשים B18R065 ו-B20R070

Baoshan Iron & Steel פיתחה דרגות אובדן-ליבה-נמוכות B18R065 ו-B20R070 על ידי אימוץ טכנולוגיות הכוללות בקרת הרכב כימי חדשני, חימום אינדוקציה, ציפוי- במתח גבוה וסריטת לייזר:

 

התכונות האלקטרומגנטיות של B20R070 מקבילות בעצם למוצרים זרים בדרגת 0.2 מ"מ 070.

 

השוואת מאפיינים מכניים: אין הבדלים משמעותיים בין B18R065, B20R070 ו-B23R075. תהליך הגזירה יהיה מבוקר קפדני כדי להבטיח את איכות העיבוד.

 

טבלה 1 אינדיקטורים של מאפיינים מכניים של פלדה חשמלית מכוונת-דקה-

צִיוּן	חוזק מתיחה (אורכי) / MPa	חוזק תפוקה (אורכי) / MPa	התארכות (אורכי) / %	HV1
B23R075	352	330	12	200
B20R070	348	327	11	192
B18R065	345	322	14	189

 

4. יתרונות היישום של B18R065 ו-B20R070 בשנאים בעלי יעילות גבוהה

 

GB 20052 הוא תקן לאומי מחייב הדורש הפחתות משמעותיות ב-אובדן עומס ובאובדן עומס, מה שהופך פלדה חשמלית עם אובדן ליבה- נמוך במיוחד לבחירת החומר האופטימלית.

 

אם ניקח לדוגמא את העיצוב האופטימלי של שנאי הפצה חוסך אנרגיה-של 630 kVA: שדרוג פלדה חשמלית בכיוון התבואה- מאפשר לעצב את השנאי עם צפיפות שטף מגנטי גבוהה יותר, מה שמקטין את שטח החתך- של ליבת הברזל.

 

זה מקטין עוד יותר את המשקל של פיתולים, מיכלי שנאים, שמן בידוד ורכיבים אחרים, וכתוצאה מכך מבנה כולל קומפקטי יותר ושיפור של 3% ~ 4% בביצועי העלות. לכן, B18R065 ו-B20R070 משמשים כחומרי הליבה המועדפים עבור שנאים ביעילות גבוהה-.

 

5. ביצועי יישום משתמש

 

תוצאות בדיקה של שנאי חלוקת יעילות אנרגטית Class 1 דגם S-M-315/10-NX1 שפותח בשיתוף עם יצרני שנאים:

• B18R065: איבוד העומס שלו- נמוך ב-13% מהערך הסטנדרטי, עם רמת רעש של 42 dBA בלבד. כל האינדיקטורים הטכניים חורגים מדרישות התקן שצוינו.
• B20R070: הביצועים האלקטרומגנטיים שלו שווים לאלו של פלדה חשמלית מיובאת 0.2 מ"מ דרגה 070.

טבלה 2 פרמטרי בדיקה של S-M-315/10-NX1 Class 1 שנאי חלוקת יעילות אנרגיה עם חומרי ליבה שונים

דרגת חומר ליבה	ללא-הפסד עומס / W		אובדן עומס / W		לא-נוכחי טעינה / %		רמת רעש / dBA
	תֶקֶן	נמדד	תֶקֶן	נמדד	תֶקֶן	נמדד	תֶקֶן	נמדד
B18R065	340	298301	3065	29462931	0.35	0.21	48	4142
B20R070	340	329332	3065	29452877	0.35	0.190.21	48	-
מיובא 0.2 מ"מ דרגה 070	340	325327	3065	29632960	0.35	0.150.16	48	-

 

6. מסקנות ותחזית

השדרוג המתמשך של תקני שנאי הפצה בעלי יעילות גבוהה חובה ברחבי העולם הפך למניע מרכזי לשיפור מתמשך של ביצועי חומרי הליבה. התיקונים העוקבים של GB 20052 של סין מנחים במפורש את ייצור השנאים לקראת הפסדים נמוכים יותר ואמינות גבוהה יותר, ויוצרים הזדמנויות יישום רחבות עבור פלדות סיליקון מובחרות במד דק פרימיום.

 

עם טכנולוגיית התהליך שפותחה באופן מלא, דרגות B20R070 ו-B18R065 של Baosteel הגיעו לרמות מתקדמות בינלאומיות והשיגו יישום נפח בשנאי הפצה יעילים באנרגיה ברמה 1. בפרט, שנאים המשתמשים ב-B18R065 הוכיחו הפסדי עומס של יותר מ-13% מתחת לגבול הסטנדרטי, מה שמסמן פריצת דרך משמעותית עבור חומרים ביתיים ביישומי שנאים יעילים באנרגיה בדרגה גבוהה. Baosteel הפכה ליצרנית הראשונה בעולם המסוגלת לספק בו-זמנית פלדת סיליקון בעלת חדירות גבוהה של 0.20 מ"מ ו-0.18 מ"מ בנפח.

 

במבט קדימה, Baosteel תמשיך להרחיב את כושר הייצור של פלדות סיליקון 0.20 מ"מ ו-0.18 מ"מ דק-גרגירים, תשפר עוד יותר את עקביות המוצר ואיכות פני השטח, ותאיץ את הפיתוח של מוצרי הדור הבא עם אובדן ברזל נמוך עוד יותר ואינדוקציה מגנטית גבוהה יותר, מתן תמיכה חזקה יותר בחומרים לשדרוג יעילות מתמשך של השנאים.

 

 

פלדה GNEE, כמפיץ מורשה של פלדת סיליקון מוכוונת תבואות Baosteel, מחזיק במלאי לטווח ארוך של כל המגוון של דרגות חדירות גבוהה מדי דק, כולל B18R065 ו-B20R070. אנו מציעים שירותי חיתוך, גזירה ועיבוד אחרים, מגובה בתמיכה טכנית מקצועית. אנו מברכים את כל יצרני השנאים לברר או לבקר במתקן שלנו. אנו מחויבים לספק לך מוצרים באיכות גבוהה ושירות משביע רצון.

 

בקש הצעת מחיר