磁性材料是由鐵磁性物質或亞鐵磁性物質組成的,在外加磁場H 作用下,必有相應的磁化強度M 或磁感應強度B,它們隨磁場強度H 的變化曲線稱為磁化曲線(M~H或B~H曲線)。
磁化曲線一般來說是非線性的,具有2個特點:磁飽和現(xiàn)象及磁滯現(xiàn)象。即當磁場強度H足夠大時,磁化強度M達到一個確定的飽和值Ms,繼續(xù)增大H,Ms保持不變;以及當材料的M值達到飽和后,外磁場H降低為零時,M并不恢復為零,而是沿MsMr曲線變化。材料的工作狀態(tài)相當于M~H曲線或B~H曲線上的某一點,該點常稱為工作點。
1、電壓的調節(jié)
自動調節(jié)勵磁系統(tǒng)可以看成為一個以電壓為被調量的負反饋控制系統(tǒng)。無功負荷電流是造成發(fā)電機端電壓下降的主要原因,當勵磁電流不變時,發(fā)電機的端電壓將隨無功電流的增大而降低。但是為了滿足用戶對電能質量的要求,發(fā)電機的端電壓應基本保持不變,實現(xiàn)這一要求的辦法是隨無功電流的變化調節(jié)發(fā)電機的勵磁電流。
2、無功功率的調節(jié):
發(fā)電機與系統(tǒng)并聯(lián)運行時,可以認為是與無限大容量電源的母線運行,要改變發(fā)電機勵磁電流,感應電勢和定子電流也跟著變化,此時發(fā)電機的無功電流也跟著變化。當發(fā)電機與無限大容量系統(tǒng)并聯(lián)運行時,為了改變發(fā)電機的無功功率,必須調節(jié)發(fā)電機的勵磁電流。此時改變的發(fā)電機勵磁電流并不是通常所說的“調壓”,而是只是改變了送入系統(tǒng)的無功功率。
3、無功負荷的分配:
并聯(lián)運行的發(fā)電機根據(jù)各自的額定容量,按比例進行無功電流的分配。大容量發(fā)電機應負擔較多無功負荷,而容量較小的則負提供較少的無功負荷。為了實現(xiàn)無功負荷能自動分配,可以通過自動高壓調節(jié)的勵磁裝置,改變發(fā)電機勵磁電流維持其端電壓不變,還可對發(fā)電機電壓調節(jié)特性的傾斜度進行調整,以實現(xiàn)并聯(lián)運行發(fā)電機無功負荷的合理分配。
硅鋼片是一種合金,在純鐵中加入少量的硅(一般在4.5%以下)形成的鐵硅系合金稱為硅鋼。該類鐵芯具有的飽和磁感應強度值為20000Gs;由于它們具有較好的磁電性能,又易于大批生產,價格便宜,機械應力影響小等優(yōu)點,在電力電子行業(yè)中獲得極為廣泛的應用,如電力變壓器、配電變壓器、電流互感器等鐵芯。是軟磁材料中產量和使用量的材料。也是電源變壓器用磁性材料中用量的材料。特別是在低頻、大功率下最為適用。常用的有冷軋硅鋼薄板DG3、冷軋無取向電工鋼帶DW、冷軋取向電工鋼帶DQ,適用于各類電子系統(tǒng)、家用電器中的中、小功率低頻變壓器和扼流圈、電抗器、電感器鐵芯,這類合金韌性好,可以沖片、切割等加工,鐵芯有疊片式及卷繞式。但高頻下?lián)p耗急劇增加,一般使用頻率不超過400Hz。從應用角度看,對硅鋼的選擇要考慮兩方面的因素:磁性和成本。對小型電機、電抗器和繼電器,可選純鐵或低硅鋼片;對于大型電機,可選高硅熱軋硅鋼片、單取向或無取向冷軋硅鋼片;對變壓器常選用單取向冷軋硅鋼片。在工頻下使用時,常用帶材的厚度為0.2~0.35毫米;在400Hz下使用時,常選0.1毫米厚度為宜。厚度越薄,價格越高。
硅鋼和坡莫合金軟磁材料都是晶態(tài)材料,原子在三維空間做規(guī)則排列,形成周期性的點陣結構,存在著晶粒、晶界、位錯、間隙原子、磁晶各向異性等缺陷,對軟磁性能不利。從磁性物理學上來說,原子不規(guī)則排列、不存在周期性和晶粒晶界的非晶態(tài)結構對獲得優(yōu)異軟磁性能是十分理想的。非晶態(tài)金屬與合金是70年代問世的一個新型材料領域。它的制備技術完全不同于傳統(tǒng)的方法,而是采用了冷卻速度大約為每秒一百萬度的超急冷凝固技術,從鋼液到薄帶成品一次成型,比一般冷軋金屬薄帶制造工藝減少了許多中間工序,這種新工藝被人們稱之為對傳統(tǒng)冶金工藝的一項革命。由于超急冷凝固,合金凝固時原子來不及有序排列結晶,得到的固態(tài)合金是長程無序結構,沒有晶態(tài)合金的晶粒、晶界存在,稱之為非晶合金,被稱為是冶金材料學的一項革命。這種非晶合金具有許多獨特的性能,如優(yōu)異的磁性、耐蝕性、耐磨性、高的強度、硬度和韌性,高的電阻率和機電耦合性能等。由于它的性能優(yōu)異、工藝簡單,從80年代開始成為國內外材料科學界的研究開發(fā)重點。美、日、德國已具有完善的生產規(guī)模,并且大量的非晶合金產品逐漸取代硅鋼和坡莫合金及鐵氧體涌向市場。