자구 미세화 변압기란?

자구 미세화 변압기는 고효율 저소음 변압기라고 불린다.

정확한 용어는 자구 미세화 방향성 변압기라고 한다. 이유는 이전에 설명했듯이 변압기는 방향성 전기강파을 사용하기 때문이다.

https://engineroom.tistory.com/258

전기 강판(규소 강판)

자구란?

https://engineroom.tistory.com/261

자구 미세화에 자구(Magnetic Domain)이란?

위에서 기본개념을 익혔다면, 방향성 전기강판의 내용을 알아야한다.

 방향성강판은 특수한 공정을 거쳐 자화가 쉬운 철의[100] 결정방향을 압연방향으로 배열시킴으로 자기적 특성이 대폭 향상된 연자성 재료입니다. 전기의 저항과 같은 개념으로 자화시 철손(core loss)이 발생하며 철손이 낮은 소재가 우수한 에너지 효율 특성을 나타냅니다.방향성 전기강판은 자화 용이방향의 어긋난 정도(집적도)에 따라 CGO와 철손 및 투자율 특성을 향상시킨 HGO로 구분됩니다. 방향성 전기강판은 압연 방향으로 자기적 특성이 우수하도록 제조되어 변압기, 변류기, 정류기와 같은 정지기의 코어 소재로서 널리 사용함.

자구 미세화[Magnetic Domain Refined]강판은 방향성강판표면에 특수 LASER 처리로 철손이 기존 일반 방향성 전기강판(CGO)대비 약 30% 개선되어 에너지 효율 향상과 더불어 자왜가 낮아 저소음 특성을 있습니다. 변압기의 에너지 손실은 코아를 자화시킬 때 발생하는 철손(CORE LOSS)과 변압기 사용시 권선에서 발생하는 동손과 구분되며, 이중 철손은 재료의 이력손(hysteresis loss)과 와류손(eddy current loss) 으로 구분됩니다.

Laser 처리로 자구미세화 메커니즘

       압 연                                         Laser 조사(scratch)처리

방향성 전기강판          -   >                 자구 미세화 

위에 자구미세화가 되면 강판에 국부적인 탄, 소성 영역이 형성되고 강판의 자화시 자벽의 이동 거리가 단축되며 자벽의 이동속도가 느려지고 이에 따라서 열로 소실되는 에너지가 줄어듬.

방향성 자구미세화 처리시의 특징

1. 효율의 향상(자기적 특징)

레이저 처리 후 자구폭의 미세화 효과로 인해 철손이 %~10% 감소되며 자속밀도가 높고 두께가 얇은 소재일수록 철손감소 효과가 크게 나타납니다. 또한, 자구미세화 처리시 90º Domain 생성으로 자구의 이동과 회전이 방해를 받아 일부 영역에서 자속밀도가 낮아지고 최대 투자율이 형성되는 자장이 낮아지는 현사잉 발생함.

 

2. 변압기의 소음 감소

◆ 자기변형감소로 인한 변압기 소음 감소

※ 자기변형이란? 

철이 자화할때 발생하는 분자 크기의 팽창 및 수축 현상으로 변압기 소음의 중요한 원인이며, 그변형이 아주 근소하고 절대값이 클수록 소음에 불리.

- Laser 처리시 발생하는 90º Domain의 퍙창(+) 효과로 수축(-)효과를 상쇄하여 자기변형이 작고 변압기 소음이 저감.

 

결론

1) 원리

- 자구 미세화 변압기 : 철심을 일반규소강판(CGO) 또는 아몰퍼스 대신 레이저 처리한 자구 미세화 철심을 이용하여 고효율 저소음

- 자구미세화 철심 제작

압연(방향성 개선) -> 레이저 처리(규소강판을 500℃ 이상으로 열처리하여 철손을 열화시킴)

2) 제품별 비교표

 

3) 특징

- 저손실, 고효율

기존의 규소 강판 철심을 레이저로 가공 분자구조를 미새하게 분할하여 손실을 적게함

부하손 : 30% 저감, 무부하손 : 60~70% 저감

- 저 소음

아몰퍼스 변압기는 얇은 강판 여러장을 겹처서 소음이 크지만 자구 미세화 변압기는 기존 규소 강판과 같은 두께여서 저 소음

-가공이 용이

-대용량 제작 가능

아몰퍼스 : 1,250kVA한계, 자구 미세화 변압기 : 20MVA 가능

- 과부하 내량 증가로  UPS, 정류기 등 변압기로도 적합

- 고효율 인증 기자재로 인증되어 보급

- 아몰퍼스 변압기에 비하여 저가

4) 사용처

- 계절별 부하사용의 편차가 크지 않은 수용가에 유리

- 과부하 내량 증가로 UPS, 정류기, 전산센터 등 적합

- 고조파 발생이 심한 부하용

- 아파트, 빌딩 등 모든 부하애 적용 가능

 

출처 : 포스코

91_CA_자구미세화 방향성 전기강판POSCO 레이져 가공 코아.pdf

0.70MB