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非晶、纳米晶基础知识介绍
非晶、纳米晶与传统材料性能比较
非晶态合金-21世纪的新材料
非晶合金分类
非晶合金的优点
非晶合金的应用
 

非晶合金的应用

 

    非晶合金具有优良的特性,因此可以获得多方面的应用。在这里,仅仅就其磁性能介绍非晶合金作为软磁材料在各种变压器和传感器中的应用。

    配电变压器铁芯:铁基非晶合金铁芯具有高饱和磁感应强度、低矫顽力、低损耗(相当于硅钢片的 1/3 ~ 1/5 )、低激磁电流、良好的温度稳定性。用非晶合金制造的配电变压器空载损耗较硅钢 S9 系列下降 75 %,空载电流比 S9 下降 50 %,负载损耗比 S9 和 S7 系列下降 25 %。

    目前,出于设计和产量等原因,非晶合金变压器的价格高于硅钢变压器,但考虑到非晶合金变压器运行过程中的空载损失远低于硅钢变压器,整体成本是降低的。这种情况尤其适用于空载时间长、用电效率低的农村电网。为了准确计算非晶变压器的节能效益,引入总拥有成本( TOC )的概念:

    TOC =变压器购买成本+使用成本

    虽然非晶合金变压器价格比普通的硅钢变压器贵。但考虑到非晶合金变压器具有低的铁损,在变压器运行一定时间后,节电效益即可大于购买时与硅钢变压器的差价。同时,由于非晶配电变压器节约能源,十分有利于环保。

    电力互感器铁芯:在变电站使用大量的电力互感器,它们对铁芯材料的要求非常苛刻,不仅要求高的磁性指标(如高导磁率、高饱和磁感、低损耗等),而且要求铁芯材料的整个磁化曲线满足一定的条件,以保证互感器在整个测量范围内的精度。近年来,非晶微晶合金作为互感器铁芯的应用逐渐广泛起来,取得了非常理想的效果。  

    开关电源变压器及电感铁芯:传统的电源都是在 50 赫兹(称为工频)下将交流电变换成直流电的。由于工作频率低,变压器的体积大、能耗高、效率低。开关电源是自二十世纪七十年代发展起来的新型电源技术,它采用 20 千赫兹以上的工作频率,大大缩小了变压器的体积、减轻了重量、提高了效率。在非晶合金问世前,开关电源变压器的铁芯一般采用铁氧体或者坡莫合金(铁镍合金)。但是,坡莫合金价格昂贵,同时磁性能并不完美。而铁氧体虽然便宜,但它的工作点太低。同时大功率的铁氧体铁芯价格也很高。采用钴基非晶合金和铁基微晶合金作为开关电源变压器铁芯,可以克服其它材料的缺点,进一步提升变压器乃至整个电源的性能。磁放大器是开关电源中的一种稳压方式,它采用小尺寸的饱和铁芯作为稳压器件。对变压器和磁放大器铁芯的一般要求是导磁率高、铁损低。另外根据不同的电源工作方式要求铁芯具有特殊的磁性。一般说来,在开关电源中可以使用非晶微晶合金作为铁芯的元器件有:主变压器、控制变压器、共模电感、噪声滤波器、滤波电感、储能电感、电抗器、磁放大器、尖峰抑制器、饱和电感、脉冲压缩器、开关管保护电感等。 漏电开关互感器铁芯:漏电开关是安装在电器前面,用来保护电器和人的用电安全的装置。当由于设备绝缘不良或者人体触电时,会在互感器的次级线圈中感应出信号,经过处理后使得电闸跳开,切断电路,保护电器或人身的安全。过去一般采用坡莫合金(铁镍合金)作为这种互感器铁芯。自从八十年代以来,非晶合金开始作为漏电开关中的互感器铁芯,国内目前用量极大。国内有众多厂商生产漏电开关,但使用非晶微晶合金的还要数浙江温州地区。 防盗标签:非晶合金条带可以夹在书籍或者商品中,也可以做成商品标签。如果尚未付款就被带出,则在出口处的检测装置就会发出信号报警。防盗系统的报警原理目前有三种:一是谐波式:靠交变磁场的偶次谐波使得标签材料磁化到饱和,从而接收到的波形发生畸变,仪器报警;二是非对称回线式:使用特殊材料的标签,它具有不对称的磁滞回线,由于非对称磁化使得接收的信号正负半周不对称,从而导致仪器报警;三是机械共振式:标签材料在某种特殊的磁场作用下产生共振,发出机械波,接收装置收到信号后报警。世界上每年用于防盗标签的非晶条带以数亿计。目前国内使用的防盗系统大多是进口货,但防盗标签有一部分是国产的非晶合金条带。