ST技术 让铁心升磁 变压器省铜
2007-04-02 10:46:55
来源：《国际电子变压器》2007年4月刊
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1 什么叫ST技术
ST技术=提升特斯拉（磁密）+省铜+省铁。系一升二省的简称、缩写。漆包铜线价格猛涨，减匝省铜、铝代铜成为变压器降低成本、增加利润、抢订单、争市场的重要手段。要想省铜、省铁，首先要提升铁心磁密。目前的硅钢铁心生产技术，提升磁密、省铜、省铁尚有10~30%的潜力可挖。一克铜线8分钱，铜重1公斤的变压器，省铜10~20%，即省钱增利8~16元。这项技术，不需要增加设备、仪器、人力、能耗，只要改善工艺，改进技术管理就可实现。下面介绍ST技术前沿市场动态。
2 EI型铁心ST升磁技术
影响EI片电磁品质的要素有三个，一是材质，二是机械应力，三是气隙。ST生产技术就是围绕降低机械应力，减小气隙，而展开的工艺改善。技术管理上重点治理五混乱。
2.1 EI片电磁品质ST分类
由于开料刀具与冲模结构上的原因，微观EI片，可将它分为6个层次，简称为A片、B片、C片、D片，及SI片、XI片。其中，A片为优质品，B片、C片为中质品，D片为低质品。目前市场上，以D片与I片组合后最差的电磁性能，作为行业类交货、验收、设计、生产、使用的判据，由于五混乱，将其中的优质品、中质品被埋没了，没有起到优质优用的作用，可以说低质片当道，优质片蒙怨。一粒老鼠屎毁了一锅粥。
2.2 ST气隙磁阻、激磁电流调小技术
微观EI片气隙有五部分组成：①塌角层形成的气隙；②断裂层形成的气隙；③光亮层形成的气隙；④毛刺层形成的气隙；⑤凸模磨斜，I片、内E片切口倾斜进入凹模、倾斜出料，与内模腔磨擦产生斜角形成的气隙。调小上下模刀口间隙，磨削刀口，或大马拉小车，改变分断速率，可使塌角层、断裂层、毛刺层减小，光亮层加大，从而使气隙减小，激磁电流猛减。
EI片装配方式有16种之多，其中接口呈喇叭形的气隙大，磁阻大，激磁电流特大；接口为凸凹互补形的，激磁电流猛减，可使B片、D片电磁品质一步升天成为优质品。
2.3 ST开料技术
开料品质是保证EI片质优的重要环节。
a、控制开料应力表现。加工过程中产生的各种机械应力，是EI片电磁品质劣化的重要因素。它看不见，摸不着，但有表现，因此，控制应力表现，就可控制应力大小。条料卷边大，C弯大，L弯大，扭曲大，切口断面塌角大，光亮层小，应力就大，电磁品质就差，反之则优。
b、控制开料应力产生根源。开料刀口R角、上下刀间隙、重叠量、夹板或胶棍夹持力，是条料产生应力表现的根源，控制好这些参数，才能保证分条料电磁品质。
c、ST刀位、料位标识。分条料料位、刀位不同，相互间电磁性能相差15~20%，因此，要分别标识，分开堆放，分开使用，混乱交替使用，是造成EI片电磁品质优劣混杂的重要原因。
d、ST防掉I片技术。微观硅钢料厚度，有±4%的公差，有4%的同板差，中间厚、边上薄，这卷料薄，那卷料厚，薄的I片与厚的E片组合在一起，I片夹不住，就产生掉片、振动、叫声。ST技术，将防掉I片作为开料、冲片操作中一项控制项目，提升EI片的实用性。
2.4 ST冲片技术
冲片工序是决定EI片电磁品质的主战场。
a、控制冲片应力表现。EI片卷边大，C弯大，L弯大，板形大，切口断面塌角层大，光亮层小，毛刺大，电磁性能就差，表现为激磁电流大，铁耗大，反之则优。
b、控制冲片应力产生根源。直平机中钢带绕曲及储片机中S弯，使EI片电磁性能劣化2~4%；冲模上下刀口间隙大，则塌角层大，光亮层小，毛刺大，电磁性能就差；凸模刀口磨斜，使EI片接口产生斜角，气隙增大，激磁电流猛增；内模腔压缩I片，内E片产生的机械应力，使内模片电磁性能劣化；冲床吨位数，小马拉大车，应力大，EI片电磁性能差；大马拉小车，应力小，EI片电磁性能优。
c、ST出料分类与包装。由于开料刀具、冲模结构上的原因，条料、EI片电磁性能产生了大约25~40%的差异。只有把它分类，分开包装，分开标识，分开使用，才能扬长避短，提升铁心电磁品质。混杂一堆，只能当低质品使用，这是导致变压器费铜、费铁、成本上升的重要原因。
d、ST用油技术。ST技术使用PO—282快干防锈冲剪油，它有五个方面功能：①润滑，防止刀口拉伤，延长模具使用寿命；②快速冷却模具刀口，延缓刀口磨损钝化速率、延缓毛刺增长速度，增加EI片优质品冲制吨位数；③快速挥发，单片1分钟干燥，叠片12小时内干燥；④短期防锈，有效期七天；⑤节能、高效，使退火时间节省3小时，省电20~30%。
e、ST磁测、磁计算、磁调控技术。磁测是EI片厂的X光、B超机，让EI片电磁品质一目了然；用磁计算来选择硅钢材料，指挥开料排刀，选择冲模、选择冲床吨位数，选择热处理温度，选择装配方法，一切围绕用户订单电磁指标进行磁调控，减少盲目生产，做到心中有数，了如指掌。
2.5 ST热处理技术
退火是消除铁心机械应力，修复破损的晶粒提升铁心电磁品质的重要手段。
a、ST磁目的退火工艺。磁目的有重点降低激磁电流；重点降低铁损耗，重点提升铁心导磁率、电感量，根据不同的磁目的确定温度、时间、降温速率。
b、ST硅钢牌号升级退火工艺。让铁耗猛降，使低牌号材质升为高牌号性能，以此降低进料牌号价位。
c、ST节能、高效退火工艺。此工艺可省电20~30%，省时3小时，1m3 炉每天退3~4炉，每炉能耗由300~400度降为220度电。
d、ST省气技术，ST测温技术，ST发黑技术，等等。
3 EI型变压器ST省铜、省铁技术
要想抢到变压器订单，节支增利、开发、开展省铜、省铁研究十分重要而且紧迫。
3.1 变压器老产品ST省铜技术
省铜的前提，就是变压器的各项技术指标不能变，要满足原图的电气参数；①输出电压；②电压调整率；③允许温升；④空载电流；⑤空载损耗；⑥耐压；⑦绝缘电阻；⑧功率因数；⑨合闸冲击电流；⑩噪声；⑾过电压状态不产生磁饱和。
ST分类技术，ST气隙磁阻、激磁电流调小技术，可使D片、B片激磁电流猛降，因此，有条件把初次级匝数减少，实施减匝省铜操作。具体的操作方法是：①A片、B片、C片、D片升磁率测试；②计算减匝方案；③寻找满足变压器各项技术指标（上述11项）的最佳减匝方案；④减匝、省铜、省线计算；⑤小量试生产；⑥批量生产；⑦超差品调控措施。
3.2 黑片代白片ST省铜技术
自购退火炉，自产黑片，可达到双重省钱、增利效果。①自产黑片，每吨省钱400~500元；②对黑片变压器实施减匝、省铜、省钱；③黑片代白片，用ST技术处理，看似白片，实际是黑片，实施双重减匝、省铜；④实施ST铁心材料牌号升级处理，用低牌号代高牌号，省掉材料牌号价位差。
3.3 用无孔片代有孔片ST省铜技术
铁心片中安装孔，使磁路磁阻猛增，使磁心片的电磁性能严重劣化。若改用无孔片，激磁电流猛减，铁损耗猛减，实施减匝、省铜、省钱效果最显著。
3.4 变压器新产品设计，省铜、省铁ST技术
对各供应商A片、B片、C片、D片在ST最佳装配条件下进行磁化曲线、铁损曲线测试，制订企业设计标准，铁心片订货、进料检验标准，按ST优化曲线设计变压器，就可设计出、生产出省铜、省铁、体积小、重量轻的变压器。
4 环形铁心ST生产技术
环形铁心ST生产技术，包含三个方面技术。
4.1 硅钢材料代用技术
行业内俗称：取向硅钢新料，俗称A料；拆旧取向硅钢料，俗称B料；无取向硅钢新料，简称C料。以B料代A料，以C料代B料，是环型铁心生产的潮流。
4.2 环型铁心电磁品质ST提升技术
通过改进开料、卷绕、焊接、退火工艺，及技术管理，提升铁心电磁品质，为变压器减压省铜提供技术支持。
4.3 快速准确的ST磁测技术
对原材料与产品进行磁分类，磁调控，使环型铁心电磁品质比老工艺有较大的提升，从而实施优质优用。
5 环型变压器省铜、省铁ST技术
5.1 老产品ST省铜技术
对铁心进行磁分级，在满足老产品各项技术条件下，按优质优用原则，实施减压省铜操作。
5.2 新产品ST省铜省铁技术
对环型铁心测量B-H线，B-Ps曲线，制定铁心企业电磁标准，订货标准、进料检验标准、变压器设计标准，就可设计、生产由省铜、省铁、体积小、重量轻的新产品。
6 变压器ST铝代铜技术
6.1漆包铝线比铜线轻70%，电阻率大57%，价廉，铝线单价是铜的43%，由于轻与廉的双重作用，线材成本可下降约83%。因此，铝代铜是变压器降低成本的有效途径。由于铝线焊接不如铜线方便，故市场上出现了铜包铝线，焊接起来与铜线一样方便。
6.2铁心尺寸不变，电压调整率，允许温升不变，使用铝线，输出功率要下降20%。若要功率不变，则铝线要加粗约28%左右，铁心要放大一档。
6.3以EI-66×36主了骨架为例，铁心尺寸不变，功率不变，线径不变，全铝代铜，则温升上升约20℃，将绝缘等级由A级升为B级，匝数调整一下，就可满足。线材成本由16.8元降为2.86元，降幅83%；若采用半铜半铝，即初级为铝线，次级为铜线，或相反，则温升上升约10℃，将绝缘等级由A级升为E级，匝数调整一下就可满足。线材成本降为9.85元。降幅41.5%。
6.4对于温升有余量，窗口有余量，磁密取值保守的老产品，采用ST技术，将铁心磁密大大提升，减压10、20、30%，把省下的空间加粗铝线径，使线圈电阻不变，温升不超标，实施个铝代全铜或部分代用。
6.5无孔片代有孔片，磁密大提升，匝数猛减，可实施全铝代合铜，或部分代用。
6.6用黑片代白片，磁密大提升，匝数猛减，可实施全铝代全铜，或部分代用。
6.7采用非标铁心，加大铁心窗口，将铝线加粗，实施铝代铜。
6.8全波整流变压器，由全波改为桥式，省掉一个绕组，空出窗口，加粗铝线，实施铝代铜。
7 尾声
国家提倡节约型社会，对于硅钢变压器行业。老产品省铜，新产品既省铜又省铁，是值得关注的课题。欢迎讨论斧正。
ST技术=提升特斯拉（磁密）+省铜+省铁。系一升二省的简称、缩写。漆包铜线价格猛涨，减匝省铜、铝代铜成为变压器降低成本、增加利润、抢订单、争市场的重要手段。要想省铜、省铁，首先要提升铁心磁密。目前的硅钢铁心生产技术，提升磁密、省铜、省铁尚有10~30%的潜力可挖。一克铜线8分钱，铜重1公斤的变压器，省铜10~20%，即省钱增利8~16元。这项技术，不需要增加设备、仪器、人力、能耗，只要改善工艺，改进技术管理就可实现。下面介绍ST技术前沿市场动态。
2 EI型铁心ST升磁技术
影响EI片电磁品质的要素有三个，一是材质，二是机械应力，三是气隙。ST生产技术就是围绕降低机械应力，减小气隙，而展开的工艺改善。技术管理上重点治理五混乱。
2.1 EI片电磁品质ST分类
由于开料刀具与冲模结构上的原因，微观EI片，可将它分为6个层次，简称为A片、B片、C片、D片，及SI片、XI片。其中，A片为优质品，B片、C片为中质品，D片为低质品。目前市场上，以D片与I片组合后最差的电磁性能，作为行业类交货、验收、设计、生产、使用的判据，由于五混乱，将其中的优质品、中质品被埋没了，没有起到优质优用的作用，可以说低质片当道，优质片蒙怨。一粒老鼠屎毁了一锅粥。
2.2 ST气隙磁阻、激磁电流调小技术
微观EI片气隙有五部分组成：①塌角层形成的气隙；②断裂层形成的气隙；③光亮层形成的气隙；④毛刺层形成的气隙；⑤凸模磨斜，I片、内E片切口倾斜进入凹模、倾斜出料，与内模腔磨擦产生斜角形成的气隙。调小上下模刀口间隙，磨削刀口，或大马拉小车，改变分断速率，可使塌角层、断裂层、毛刺层减小，光亮层加大，从而使气隙减小，激磁电流猛减。
EI片装配方式有16种之多，其中接口呈喇叭形的气隙大，磁阻大，激磁电流特大；接口为凸凹互补形的，激磁电流猛减，可使B片、D片电磁品质一步升天成为优质品。
2.3 ST开料技术
开料品质是保证EI片质优的重要环节。
a、控制开料应力表现。加工过程中产生的各种机械应力，是EI片电磁品质劣化的重要因素。它看不见，摸不着，但有表现，因此，控制应力表现，就可控制应力大小。条料卷边大，C弯大，L弯大，扭曲大，切口断面塌角大，光亮层小，应力就大，电磁品质就差，反之则优。
b、控制开料应力产生根源。开料刀口R角、上下刀间隙、重叠量、夹板或胶棍夹持力，是条料产生应力表现的根源，控制好这些参数，才能保证分条料电磁品质。
c、ST刀位、料位标识。分条料料位、刀位不同，相互间电磁性能相差15~20%，因此，要分别标识，分开堆放，分开使用，混乱交替使用，是造成EI片电磁品质优劣混杂的重要原因。
d、ST防掉I片技术。微观硅钢料厚度，有±4%的公差，有4%的同板差，中间厚、边上薄，这卷料薄，那卷料厚，薄的I片与厚的E片组合在一起，I片夹不住，就产生掉片、振动、叫声。ST技术，将防掉I片作为开料、冲片操作中一项控制项目，提升EI片的实用性。
2.4 ST冲片技术
冲片工序是决定EI片电磁品质的主战场。
a、控制冲片应力表现。EI片卷边大，C弯大，L弯大，板形大，切口断面塌角层大，光亮层小，毛刺大，电磁性能就差，表现为激磁电流大，铁耗大，反之则优。
b、控制冲片应力产生根源。直平机中钢带绕曲及储片机中S弯，使EI片电磁性能劣化2~4%；冲模上下刀口间隙大，则塌角层大，光亮层小，毛刺大，电磁性能就差；凸模刀口磨斜，使EI片接口产生斜角，气隙增大，激磁电流猛增；内模腔压缩I片，内E片产生的机械应力，使内模片电磁性能劣化；冲床吨位数，小马拉大车，应力大，EI片电磁性能差；大马拉小车，应力小，EI片电磁性能优。
c、ST出料分类与包装。由于开料刀具、冲模结构上的原因，条料、EI片电磁性能产生了大约25~40%的差异。只有把它分类，分开包装，分开标识，分开使用，才能扬长避短，提升铁心电磁品质。混杂一堆，只能当低质品使用，这是导致变压器费铜、费铁、成本上升的重要原因。
d、ST用油技术。ST技术使用PO—282快干防锈冲剪油，它有五个方面功能：①润滑，防止刀口拉伤，延长模具使用寿命；②快速冷却模具刀口，延缓刀口磨损钝化速率、延缓毛刺增长速度，增加EI片优质品冲制吨位数；③快速挥发，单片1分钟干燥，叠片12小时内干燥；④短期防锈，有效期七天；⑤节能、高效，使退火时间节省3小时，省电20~30%。
e、ST磁测、磁计算、磁调控技术。磁测是EI片厂的X光、B超机，让EI片电磁品质一目了然；用磁计算来选择硅钢材料，指挥开料排刀，选择冲模、选择冲床吨位数，选择热处理温度，选择装配方法，一切围绕用户订单电磁指标进行磁调控，减少盲目生产，做到心中有数，了如指掌。
2.5 ST热处理技术
退火是消除铁心机械应力，修复破损的晶粒提升铁心电磁品质的重要手段。
a、ST磁目的退火工艺。磁目的有重点降低激磁电流；重点降低铁损耗，重点提升铁心导磁率、电感量，根据不同的磁目的确定温度、时间、降温速率。
b、ST硅钢牌号升级退火工艺。让铁耗猛降，使低牌号材质升为高牌号性能，以此降低进料牌号价位。
c、ST节能、高效退火工艺。此工艺可省电20~30%，省时3小时，1m3 炉每天退3~4炉，每炉能耗由300~400度降为220度电。
d、ST省气技术，ST测温技术，ST发黑技术，等等。
3 EI型变压器ST省铜、省铁技术
要想抢到变压器订单，节支增利、开发、开展省铜、省铁研究十分重要而且紧迫。
3.1 变压器老产品ST省铜技术
省铜的前提，就是变压器的各项技术指标不能变，要满足原图的电气参数；①输出电压；②电压调整率；③允许温升；④空载电流；⑤空载损耗；⑥耐压；⑦绝缘电阻；⑧功率因数；⑨合闸冲击电流；⑩噪声；⑾过电压状态不产生磁饱和。
ST分类技术，ST气隙磁阻、激磁电流调小技术，可使D片、B片激磁电流猛降，因此，有条件把初次级匝数减少，实施减匝省铜操作。具体的操作方法是：①A片、B片、C片、D片升磁率测试；②计算减匝方案；③寻找满足变压器各项技术指标（上述11项）的最佳减匝方案；④减匝、省铜、省线计算；⑤小量试生产；⑥批量生产；⑦超差品调控措施。
3.2 黑片代白片ST省铜技术
自购退火炉，自产黑片，可达到双重省钱、增利效果。①自产黑片，每吨省钱400~500元；②对黑片变压器实施减匝、省铜、省钱；③黑片代白片，用ST技术处理，看似白片，实际是黑片，实施双重减匝、省铜；④实施ST铁心材料牌号升级处理，用低牌号代高牌号，省掉材料牌号价位差。
3.3 用无孔片代有孔片ST省铜技术
铁心片中安装孔，使磁路磁阻猛增，使磁心片的电磁性能严重劣化。若改用无孔片，激磁电流猛减，铁损耗猛减，实施减匝、省铜、省钱效果最显著。
3.4 变压器新产品设计，省铜、省铁ST技术
对各供应商A片、B片、C片、D片在ST最佳装配条件下进行磁化曲线、铁损曲线测试，制订企业设计标准，铁心片订货、进料检验标准，按ST优化曲线设计变压器，就可设计出、生产出省铜、省铁、体积小、重量轻的变压器。
4 环形铁心ST生产技术
环形铁心ST生产技术，包含三个方面技术。
4.1 硅钢材料代用技术
行业内俗称：取向硅钢新料，俗称A料；拆旧取向硅钢料，俗称B料；无取向硅钢新料，简称C料。以B料代A料，以C料代B料，是环型铁心生产的潮流。
4.2 环型铁心电磁品质ST提升技术
通过改进开料、卷绕、焊接、退火工艺，及技术管理，提升铁心电磁品质，为变压器减压省铜提供技术支持。
4.3 快速准确的ST磁测技术
对原材料与产品进行磁分类，磁调控，使环型铁心电磁品质比老工艺有较大的提升，从而实施优质优用。
5 环型变压器省铜、省铁ST技术
5.1 老产品ST省铜技术
对铁心进行磁分级，在满足老产品各项技术条件下，按优质优用原则，实施减压省铜操作。
5.2 新产品ST省铜省铁技术
对环型铁心测量B-H线，B-Ps曲线，制定铁心企业电磁标准，订货标准、进料检验标准、变压器设计标准，就可设计、生产由省铜、省铁、体积小、重量轻的新产品。
6 变压器ST铝代铜技术
6.1漆包铝线比铜线轻70%，电阻率大57%，价廉，铝线单价是铜的43%，由于轻与廉的双重作用，线材成本可下降约83%。因此，铝代铜是变压器降低成本的有效途径。由于铝线焊接不如铜线方便，故市场上出现了铜包铝线，焊接起来与铜线一样方便。
6.2铁心尺寸不变，电压调整率，允许温升不变，使用铝线，输出功率要下降20%。若要功率不变，则铝线要加粗约28%左右，铁心要放大一档。
6.3以EI-66×36主了骨架为例，铁心尺寸不变，功率不变，线径不变，全铝代铜，则温升上升约20℃，将绝缘等级由A级升为B级，匝数调整一下，就可满足。线材成本由16.8元降为2.86元，降幅83%；若采用半铜半铝，即初级为铝线，次级为铜线，或相反，则温升上升约10℃，将绝缘等级由A级升为E级，匝数调整一下就可满足。线材成本降为9.85元。降幅41.5%。
6.4对于温升有余量，窗口有余量，磁密取值保守的老产品，采用ST技术，将铁心磁密大大提升，减压10、20、30%，把省下的空间加粗铝线径，使线圈电阻不变，温升不超标，实施个铝代全铜或部分代用。
6.5无孔片代有孔片，磁密大提升，匝数猛减，可实施全铝代合铜，或部分代用。
6.6用黑片代白片，磁密大提升，匝数猛减，可实施全铝代全铜，或部分代用。
6.7采用非标铁心，加大铁心窗口，将铝线加粗，实施铝代铜。
6.8全波整流变压器，由全波改为桥式，省掉一个绕组，空出窗口，加粗铝线，实施铝代铜。
7 尾声
国家提倡节约型社会，对于硅钢变压器行业。老产品省铜，新产品既省铜又省铁，是值得关注的课题。欢迎讨论斧正。
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