提升硅钢EI型铁心品质的若干技术手段
2009-11-09 14:25:08
来源：《国际电子变压器》2009年11月刊
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硅钢EI铁心的生产，似乎很成熟，其实不然，尚有许多看不见摸不着的问题影响着EI片质量，下面是提升硅钢EI片品质的若干技术手段供大家参考。
1 运用磁路计算来选择硅钢牌号
硅钢牌号选不准，会影响EI片质量。如何根据铁心空载指标Io、Po来选择牌号与卷号，是首当其冲的事。硅钢牌号由材料每公斤铁耗 W1.5/50（无取向钢）或 W1.7/50（取向钢）来界定。铁心空载损耗 Po 不等于硅钢材料每公斤铁耗，原因有三：一是磁密 B 不刚好是 1.5T，二是重量不等于 1kg，三是铁心损耗包含了铁心加工引入的加工系数——开料、冲片应力引起的铁耗上升系数 KN，或退火加工引起的退火下降系数 KA，为了不盲目用料，又要一步到位选准硅钢材料牌号与卷号，就要进行一系列磁路计算。
1.1 首先计算磁路结构参量
铁心有效导磁面积 SC：
SC = abKC×10-2 cm2
式中 a —— E片中心舌宽度，mm；
b —— 铁心叠厚，mm；
KC —— 叠片系数，料厚 0.5 取 0.95。
铁心平均磁路长度 LC：
LC = (2c+2h+πe)×10-1 cm
式中 c —— E 片窗宽，mm；
e —— E 片边舌宽度，mm；
h —— 窗高，mm。
铁心重量 GC：
kg
式中 r —— 硅钢材料比重，克/厘米3；
H —— EI片组合高度，mm；
L —— EI片宽度，mm；
d —— 4孔片孔径，mm；
D —— 2孔片孔径，mm。
1.2 计算铁心空载磁密Bo
Bo=U1×104 / 4.44W1SC f
式中 U1 —— 测试电压，V；
W1 —— 测量线圈匝数；
f —— 电源频率，Hz。
1.3 计算硅钢材料每公斤铁耗W1.5/50或W1.7/50
铁心空载损耗 Po = Io2r1 + PC
铁心损耗
移项得
式中 Io ——空载电流，A；
r1 ——测量线圈铜阻Ω，用万用表测量可得。
PC——铁耗，W。
由W1.5/50查硅钢质保书，选择合适的牌号与卷号。
KN、KA可用实际产品试验测定。从硅钢质保书上找出W1.5/50已知的卷材，经开料、冲片后，测定每种EI白片的每公斤铁耗NP1.5/50，然后再进炉退火，测定各种黑片每公斤铁耗AP1.5/50，则
KN = NP1.5/50 / W1.5/50；
KA = AP1.5/50 / NP1.5/50。
2 硅钢边料要专门管理，不让它成为害群之马
绝大部分工厂采购的是不切边硅钢卷，其两侧的边料与中间料相比，有三个特征：一是边料的电磁性能较中间料差 5~10%；二是料厚比中间料稍薄；三是内边稍厚，外边稍薄，截面呈梯形。边料与中间料混用，会带来一系列的品质问题。
1) 边料的I片与中间料 E 片组合装成变压器，由于 I 片偏薄，E 片夹不住I片，导致一提线包，I 片哗哗掉落现象，一上电，I 片会振动、跳舞、发出叫声。
2) 变压器电磁指标偏大或超差，产生返工或退货。
3) 边料 EI 片装成的变压器，其铁心会产生一头大，另一头小的喇叭形，或两头大、中间凹的 H 形现象。
由上可见，边料应单独标识，单独冲片，用于电磁指标要求低的场合，与中间料混用，会成为害群之马。
3 上下刀位的分条料，要分开标识，分开冲片
无夹板的开料机，刀钝的开料机，开料应力大，开料质量差。一般而言，上刀料，开料应力小，电磁品质优，冲出的 EI 片，板形好，电磁品质优；下刀料，开料应力大，电磁品质差，冲出的 EI 片，板形差，电磁品质差。开料这一环节，往往被忽视，开料应力看不见又摸不着，不起眼，从品质管理角度，要用有夹板的开料机开料，并且，上刀料、下刀料要分开标识，分开冲片。
4 EI片品质有四个层次，重点监控D片品质
同一条料，经冲片后，上模片应力小，板形好，电磁品质优；下模片，由于受到模腔的挤压，应力大，板形差，电磁品质差。由于开料刀位，冲片的模位，EI 片品质出现了四个层次：
上刀料上模片，电磁品质优，简称 A 片；
上刀料下模片，电磁品质中，简称 B 片；
下刀料上模片，电磁品质次中，简称 C 片；
下刀料下模片，电磁品质差，简称 D 片。
由上可见，A片最优，D片最差，B片、C片居中，抓住D片进行重点监控，就抓住了EI片加工过程中质量的关键。
5 A、B、C、D四种片应分开装箱、装铁盒
A、B、C、D四种片电磁品质不一样，应分开装箱、装铁盒，利于后道工序分类使用。例如
1) 激磁电流小的 EI 片，B-H 曲线高，工作磁密 B 可以用得高，线圈匝数少，因而可以省铜，降低成本。
2) D片激磁电流大，可以用于要求低的产品。混在一起装箱使用，优、中片也成了劣质片，浪费资源。
3) 魔鬼装配法可让A、B、C、D片激磁电流大幅减小，全面升级。用显微镜仔细观察，EI片的切口并不是平面、直角、矩形，而是由塌角层、光亮层、断裂层、毛刺层四部分组成。EI 片装配后气隙形状，这样装像喇叭形，那样装，像楼梯形，气隙磁阻相差很大，因而激磁电流相差百分之四五十。采用魔鬼装配法，劣质片 D 片，可以变成优质片，中质片可以变成优优片。B-H 曲线大提升，B 值大提高，匝数大减少，既可以省铜线，也可改铝线，这是新动向。
4) 对于退火用铁心片，A、B、C、D 片分开装铁盒，有利于取长补短装架，利于黑片电磁性能一致性。
6 铁心检验，应加检过电压、磁饱和工作点
变压器的电源电压是波动的，有±10%、±15%、±25%不等。当电压波动到正上限时，变压器铁心处在磁饱和边缘，劣质铁心，例如 D 片铁心变压器，有可能发生磁饱和，因电流飞涨而烧坏变压器。目前，铁心检验只测 Io、Po，过电压磁饱和点处于失控状态，变压器生产检验、铁心检验应加检过电压磁饱和工作点。
7 退火片装架方法有讲究
炉内温度其实是不均的，升温阶段，架四周高，架中心低，架上部高，架下部低；降温阶段，架中心高，架四周低，架上部比架下部低，温度不均，带来两个问题：一是电磁性能不一致，二是发黑颜色不一致。因此，将电磁性能差的 D 片装在温度高的区域，电磁品质优的 A 片装在
1 运用磁路计算来选择硅钢牌号
硅钢牌号选不准，会影响EI片质量。如何根据铁心空载指标Io、Po来选择牌号与卷号，是首当其冲的事。硅钢牌号由材料每公斤铁耗 W1.5/50（无取向钢）或 W1.7/50（取向钢）来界定。铁心空载损耗 Po 不等于硅钢材料每公斤铁耗，原因有三：一是磁密 B 不刚好是 1.5T，二是重量不等于 1kg，三是铁心损耗包含了铁心加工引入的加工系数——开料、冲片应力引起的铁耗上升系数 KN，或退火加工引起的退火下降系数 KA，为了不盲目用料，又要一步到位选准硅钢材料牌号与卷号，就要进行一系列磁路计算。
1.1 首先计算磁路结构参量
铁心有效导磁面积 SC：
SC = abKC×10-2 cm2
式中 a —— E片中心舌宽度，mm；
b —— 铁心叠厚，mm；
KC —— 叠片系数，料厚 0.5 取 0.95。
铁心平均磁路长度 LC：
LC = (2c+2h+πe)×10-1 cm
式中 c —— E 片窗宽，mm；
e —— E 片边舌宽度，mm；
h —— 窗高，mm。
铁心重量 GC：
kg
式中 r —— 硅钢材料比重，克/厘米3；
H —— EI片组合高度，mm；
L —— EI片宽度，mm；
d —— 4孔片孔径，mm；
D —— 2孔片孔径，mm。
1.2 计算铁心空载磁密Bo
Bo=U1×104 / 4.44W1SC f
式中 U1 —— 测试电压，V；
W1 —— 测量线圈匝数；
f —— 电源频率，Hz。
1.3 计算硅钢材料每公斤铁耗W1.5/50或W1.7/50
铁心空载损耗 Po = Io2r1 + PC
铁心损耗
移项得
式中 Io ——空载电流，A；
r1 ——测量线圈铜阻Ω，用万用表测量可得。
PC——铁耗，W。
由W1.5/50查硅钢质保书，选择合适的牌号与卷号。
KN、KA可用实际产品试验测定。从硅钢质保书上找出W1.5/50已知的卷材，经开料、冲片后，测定每种EI白片的每公斤铁耗NP1.5/50，然后再进炉退火，测定各种黑片每公斤铁耗AP1.5/50，则
KN = NP1.5/50 / W1.5/50；
KA = AP1.5/50 / NP1.5/50。
2 硅钢边料要专门管理，不让它成为害群之马
绝大部分工厂采购的是不切边硅钢卷，其两侧的边料与中间料相比，有三个特征：一是边料的电磁性能较中间料差 5~10%；二是料厚比中间料稍薄；三是内边稍厚，外边稍薄，截面呈梯形。边料与中间料混用，会带来一系列的品质问题。
1) 边料的I片与中间料 E 片组合装成变压器，由于 I 片偏薄，E 片夹不住I片，导致一提线包，I 片哗哗掉落现象，一上电，I 片会振动、跳舞、发出叫声。
2) 变压器电磁指标偏大或超差，产生返工或退货。
3) 边料 EI 片装成的变压器，其铁心会产生一头大，另一头小的喇叭形，或两头大、中间凹的 H 形现象。
由上可见，边料应单独标识，单独冲片，用于电磁指标要求低的场合，与中间料混用，会成为害群之马。
3 上下刀位的分条料，要分开标识，分开冲片
无夹板的开料机，刀钝的开料机，开料应力大，开料质量差。一般而言，上刀料，开料应力小，电磁品质优，冲出的 EI 片，板形好，电磁品质优；下刀料，开料应力大，电磁品质差，冲出的 EI 片，板形差，电磁品质差。开料这一环节，往往被忽视，开料应力看不见又摸不着，不起眼，从品质管理角度，要用有夹板的开料机开料，并且，上刀料、下刀料要分开标识，分开冲片。
4 EI片品质有四个层次，重点监控D片品质
同一条料，经冲片后，上模片应力小，板形好，电磁品质优；下模片，由于受到模腔的挤压，应力大，板形差，电磁品质差。由于开料刀位，冲片的模位，EI 片品质出现了四个层次：
上刀料上模片，电磁品质优，简称 A 片；
上刀料下模片，电磁品质中，简称 B 片；
下刀料上模片，电磁品质次中，简称 C 片；
下刀料下模片，电磁品质差，简称 D 片。
由上可见，A片最优，D片最差，B片、C片居中，抓住D片进行重点监控，就抓住了EI片加工过程中质量的关键。
5 A、B、C、D四种片应分开装箱、装铁盒
A、B、C、D四种片电磁品质不一样，应分开装箱、装铁盒，利于后道工序分类使用。例如
1) 激磁电流小的 EI 片，B-H 曲线高，工作磁密 B 可以用得高，线圈匝数少，因而可以省铜，降低成本。
2) D片激磁电流大，可以用于要求低的产品。混在一起装箱使用，优、中片也成了劣质片，浪费资源。
3) 魔鬼装配法可让A、B、C、D片激磁电流大幅减小，全面升级。用显微镜仔细观察，EI片的切口并不是平面、直角、矩形，而是由塌角层、光亮层、断裂层、毛刺层四部分组成。EI 片装配后气隙形状，这样装像喇叭形，那样装，像楼梯形，气隙磁阻相差很大，因而激磁电流相差百分之四五十。采用魔鬼装配法，劣质片 D 片，可以变成优质片，中质片可以变成优优片。B-H 曲线大提升，B 值大提高，匝数大减少，既可以省铜线，也可改铝线，这是新动向。
4) 对于退火用铁心片，A、B、C、D 片分开装铁盒，有利于取长补短装架，利于黑片电磁性能一致性。
6 铁心检验，应加检过电压、磁饱和工作点
变压器的电源电压是波动的，有±10%、±15%、±25%不等。当电压波动到正上限时，变压器铁心处在磁饱和边缘，劣质铁心，例如 D 片铁心变压器，有可能发生磁饱和，因电流飞涨而烧坏变压器。目前，铁心检验只测 Io、Po，过电压磁饱和点处于失控状态，变压器生产检验、铁心检验应加检过电压磁饱和工作点。
7 退火片装架方法有讲究
炉内温度其实是不均的，升温阶段，架四周高，架中心低，架上部高，架下部低；降温阶段，架中心高，架四周低，架上部比架下部低，温度不均，带来两个问题：一是电磁性能不一致，二是发黑颜色不一致。因此，将电磁性能差的 D 片装在温度高的区域，电磁品质优的 A 片装在
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