Στη διαδικασία της εκβιομηχάνισης, η συνεχής ανάπτυξη της βιομηχανικής επανάστασης έχει φέρει αμέτρητες ανέσεις στην παραγωγή και τη ζωή των ανθρώπων, αλλά έχει επίσης επιφέρει τεράστια ζημιά στο φυσικό περιβάλλον. Οι άνθρωποι συνειδητοποίησαν σταδιακά τη σημασία της προστασίας του περιβάλλοντος και πρότειναν την έννοια της προστασίας του περιβάλλοντος και της ζωής με χαμηλές εκπομπές άνθρακα. Η γέννηση των μετασχηματιστών από άμορφο κράμα ανταποκρίθηκε στο κυρίαρχο ρεύμα της κοινωνίας. Αυτό το άρθρο εισάγει κυρίως τα χαρακτηριστικά των υλικών από άμορφο κράμα και τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα της απόδοσης του μετασχηματιστή άμορφου κράματος.
Λέξεις-κλειδιά: Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα τουμετασχηματιστής άμορφου κράματος
Οι μετασχηματιστές από άμορφο κράμα είναι προϊόντα υψηλής τεχνολογίας, φιλικά προς το περιβάλλον και εξοικονομούν ενέργεια. Οι επιπτώσεις τους στην εξοικονόμηση ενέργειας και στην προστασία του περιβάλλοντος έχουν αναγνωριστεί διεθνώς και αναγνωρίζονται επίσης από εγχώρια συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας και κατασκευαστικά τμήματα. Επί του παρόντος, η σκοπιμότητα της τεχνολογίας κατασκευής και χρήσης προϊόντων έχει γίνει ολοένα και πιο ώριμη και έχει αποκτήσει ανταγωνιστικό πλεονέκτημα στην αγορά. Τα εξαιρετικά χαρακτηριστικά υψηλής απόδοσης, ομορφιάς και προστασίας του περιβάλλοντος έχουν κερδίσει ομόφωνους επαίνους και επαίνους από την πλειονότητα των χρηστών και είναι γνωστό ως "το πράσινο προϊόν υψηλής τεχνολογίας της τρέχουσας παγκόσμιας τάσης στον ηλεκτρισμό".
Ο λεγόμενος μετασχηματιστής άμορφου κράματος αναφέρεται σε έναν μετασχηματιστή κατασκευασμένο από άμορφο κράμα σε πυρήνα μετασχηματιστή και συναρμολογημένο.
Το άμορφο κράμα αναφέρεται σε υλικά κραμάτων που χρησιμοποιούν τεχνολογία εξαιρετικά γρήγορης στερεοποίησης κατά τη διαδικασία κατασκευής, έτσι ώστε στη μικροδομή του υλικού, κατά τη διαδικασία στερεοποίησης των ατόμων μετάλλου από υγρό (λιωμένο χάλυβα) σε στερεό, τα άτομα δεν έχουν χρόνο να τακτοποιήστε σε συμβατικούς κρυστάλλους. Η δομή στερεοποιείται και το προκύπτον κράμα υλικού με διαταραγμένη ατομική δομή ονομάζεται άμορφο κράμα. Τα άμορφα κράματα έχουν βρεθεί ότι έχουν πολύ εξαιρετική μαγνητική διαπερατότητα και οι διαδικασίες απομαγνήτισης και μαγνήτισής τους είναι εξαιρετικά εύκολο να ολοκληρωθούν. Σε σύγκριση με τα κρυσταλλικά κράματα, τα άμορφα κράματα έχουν υποστεί σημαντικές αλλαγές στις φυσικές, χημικές και μηχανικές ιδιότητες. Επιπλέον, τα άμορφα κράματα χρησιμοποιούνται επίσης ευρέως σε πολλούς τομείς όπως η ηλεκτρονική, η αεροπορία, η αεροδιαστημική, τα μηχανήματα, η μικροηλεκτρονική κ.λπ. Για παράδειγμα, στον αεροδιαστημικό τομέα, μπορούν να μειώσουν το βάρος των τροφοδοτικών και του εξοπλισμού και να αυξήσουν το ωφέλιμο φορτίο. Χρησιμοποιείται σε πολιτική ενέργεια και ηλεκτρονικό εξοπλισμό, μπορεί να μειώσει σημαντικά το μέγεθος της τροφοδοσίας, να βελτιώσει την απόδοση και να ενισχύσει την ικανότητα κατά των παρεμβολών. Οι μικροπυρήνες μπορούν να χρησιμοποιηθούν ευρέως σε μετασχηματιστές σε ψηφιακά δίκτυα ολοκληρωμένων υπηρεσιών (ISDN). Οι άμορφες ταινίες χρησιμοποιούνται για την κατασκευή ετικετών αισθητήρων για αντικλεπτικά συστήματα σε σούπερ μάρκετ και βιβλιοθήκες. Τα άμορφα κράματα έχουν θαυματουργά αποτελέσματα και έχουν ευρείες προοπτικές αγοράς. Κατά τη διάρκεια του δέκατου πενταετούς σχεδίου: Οι επιστημονικοί και τεχνολογικοί εργαζόμενοι της χώρας μας θα κάνουν σίγουρα περισσότερες συνεισφορές που θα προσελκύσουν την προσοχή του κόσμου στον τομέα της τεχνολογίας άμορφων κραμάτων.
Λαμβάνοντας ως παράδειγμα τα άμορφα κράματα στα οποία κυριαρχεί ο σίδηρος, έχει τα χαρακτηριστικά της υψηλής έντασης μαγνητικής επαγωγής κορεσμού και χαμηλής απώλειας. Τα άμορφα κράματα με βάση τον σίδηρο μειώνουν σημαντικά την απώλεια πυρήνα σε σύγκριση με τα υλικά από χάλυβα πυριτίου, επιτυγχάνοντας αποτελέσματα υψηλής απόδοσης και εξοικονόμησης ενέργειας. Ως εκ τούτου, ως ένα εξαιρετικά εξαιρετικό μαγνητικό αγώγιμο υλικό, εισάγεται σε προϊόντα που απαιτούν μαγνητικά κυκλώματα όπως μετασχηματιστές.
Τα άμορφα κράματα με βάση τον σίδηρο ανταγωνίζονται τον πυριτικό χάλυβα στα πεδία συχνότητας ισχύος και μέσης συχνότητας. Σε σύγκριση με το sχάλυβας εικονιδίων,Τα άμορφα κράματα με βάση το σίδηρο έχουν τα ακόλουθα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα.
1) Η πυκνότητα κορεσμού μαγνητικής ροής Bs του άμορφου κράματος με βάση το σίδηρο είναι χαμηλότερη από αυτή του χάλυβα πυριτίου. Ωστόσο, κάτω από την ίδια μαγνητική ροή Bm, η ποσότητα απώλειας μαγνητικής ροής του άμορφου κράματος με βάση το σίδηρο είναι 3% μικρότερη από εκείνη του χάλυβα πυριτίου πάχους 23 mm. Οι περισσότεροι πιστεύουν ότι ο λόγος για τη μικρή απώλεια είναι το λεπτό πάχος και η υψηλή ειδική αντίσταση της λωρίδας άμορφου κράματος με βάση το σίδηρο. Αυτή είναι μόνο μια πτυχή. Ο πιο σημαντικός λόγος είναι ότι το άμορφο κράμα με βάση το σίδηρο είναι άμορφο και η ατομική διάταξη είναι τυχαία. Δεν υπάρχει μαγνητοκρυσταλλική ανισοτροπία που προκαλείται από την ατομική κατευθυντική διάταξη και δεν υπάρχει κρυσταλλικότητα που να προκαλεί τοπική παραμόρφωση και απόκλιση της σύνθεσης. όριο κόκκων. Επομένως, το ενεργειακό φράγμα που εμποδίζει την κίνηση του τοιχώματος του τομέα και την περιστροφή της μαγνητικής ροπής είναι πολύ μικρό και έχει μαλακό μαγνητισμό χωρίς προηγούμενο, επομένως η μαγνητική διαπερατότητα είναι υψηλή, η δύναμη καταναγκασμού είναι μικρή και η απώλεια είναι μικρή.
2) Η λειτουργική πυκνότητα μαγνητικής ροής του πυρήνα άμορφου κράματος με βάση το σίδηρο είναι 1,35T~1,40T και αυτή του χάλυβα πυριτίου είναι 1,6T~1,7T. Το βάρος του μετασχηματιστή συχνότητας ισχύος από άμορφο κράμα με βάση το σίδηρο είναι περίπου το 130% του βάρους του μετασχηματιστή συχνότητας ισχύος από χάλυβα πυριτίου. Ωστόσο, ακόμη και αν το βάρος είναι βαρύ, για έναν μετασχηματιστή συχνότητας ισχύος με την ίδια χωρητικότητα, η απώλεια ενός μαγνητικού πυρήνα από άμορφο κράμα με βάση το σίδηρο είναι 70% έως 80% χαμηλότερη από αυτή τουχάλυβας πυριτίου.
3) Λαμβάνοντας υπόψη τις ζημίες, η συνολική εκτιμώμενη τιμή είναι 89%. Είναι περίπου 80% χαμηλότερη από την απώλεια χωρίς φορτίο ενός μετασχηματιστή πυρήνα από χάλυβα πυριτίου (αναφερόμενος στην απώλεια ισχύος που μετράται στο πρωτεύον όταν το δευτερεύον του μετασχηματιστή είναι ανοιχτό) και το ρεύμα χωρίς φορτίο (όταν το δευτερεύον του ο μετασχηματιστής είναι ανοιχτός, υπάρχει ακόμα ένα συγκεκριμένο ρεύμα στο πρωτεύον, Αυτό το μέρος του ρεύματος (που ονομάζεται ρεύμα χωρίς φορτίο) πέφτει κατά περίπου 85% Είναι ένας μετασχηματιστής διανομής με ιδανικό αποτέλεσμα εξοικονόμησης ενέργειας προς το παρόν. Είναι ιδιαίτερα κατάλληλος για μέρη με χαμηλούς ρυθμούς φορτίου, όπως αγροτικά δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας και αναπτυσσόμενες περιοχές Η χρήση άμορφων κραμάτων με εξαιρετική μαγνητική διαπερατότητα ως βασικά υλικά για την κατασκευή μετασχηματιστών μπορεί τελικά να επιτύχει πολύ χαμηλές τιμές απωλειών.
4) Η σκληρότητα του υλικού φύλλου άμορφου κράματος είναι πολύ υψηλή και είναι δύσκολο να κοπεί με συμβατικά εργαλεία. το πάχος του απλού φύλλου είναι εξαιρετικά λεπτό και η επιφάνεια του υλικού δεν είναι πολύ επίπεδη, επομένως ο συντελεστής πλήρωσης του πυρήνα είναι χαμηλός. είναι πολύ ευαίσθητο στη μηχανική καταπόνηση και η τάση και η βαρύτητα Η τάση κάμψης θα επηρεάσει τις μαγνητικές ιδιότητες και η δομή πρέπει να είναι ειδικά σχεδιασμένη.
5) Ο μετασχηματιστής άμορφου κράματος υιοθετεί μια πλήρως σφραγισμένη δομή, η οποία μπορεί να καθυστερήσει τη γήρανση του λαδιού μετασχηματιστή και του μονωτικού χαρτιού. Δεν είναι μόνο συμπαγής στη δομή, αλλά έχει επίσης τα πλεονεκτήματα της υψηλής απόδοσης λειτουργίας και χωρίς συντήρηση. Οι μετασχηματιστές από άμορφο κράμα έχουν πολύ σταθερή απόδοση λειτουργίας λόγω χαμηλών απωλειών, χαμηλής παραγωγής θερμότητας και χαμηλής αύξησης της θερμοκρασίας. Η περιέλιξη χαμηλής τάσης του μετασχηματιστή άμορφου κράματος είναι τυλιγμένη με φύλλο, με χαμηλή απώλεια, ισχυρή αντίσταση βραχυκυκλώματος και προηγμένη δομή.
6) Το άμορφο κράμα με βάση το σίδηρο έχει ισχυρότερη αντίσταση στην παραμόρφωση κυματομορφής ισχύος από ό,τι ο χάλυβας πυριτίου
Επί του παρόντος, η απώλεια υλικού πυρήνα του μετασχηματιστή ισχύος συχνότητας ισχύος δοκιμάζεται υπό τάση ημιτονοειδούς κύματος με παραμόρφωση μικρότερη από 2%. Η πραγματική παραμόρφωση του δικτύου ισχύος συχνότητας ισχύος είναι 5%. Σε αυτή την περίπτωση, η απώλεια άμορφου κράματος με βάση το σίδηρο αυξάνεται στο 106% και η απώλεια πυριτίου αυξάνεται στο 123%. Εάν οι υψηλότερες αρμονικές είναι μεγάλες και η παραμόρφωση είναι 75% (όπως ένας μετασχηματιστής ανορθωτή συχνότητας ισχύος), η απώλεια άμορφου κράματος με βάση το σίδηρο αυξάνεται στο 160% και η απώλεια πυριτίου αυξάνεται σε περισσότερο από 300%. Δείχνει ότι το άμορφο κράμα με βάση το σίδηρο έχει ισχυρότερη αντίσταση στην παραμόρφωση κυματομορφής ισχύος από ό,τι ο χάλυβας πυριτίου.
7) Το κόστος των μετασχηματιστών από άμορφο κράμα είναι υψηλότερο από αυτό των μετασχηματιστών πυρήνα από χάλυβα πυριτίου και το κόστος επεξεργασίας και κατασκευής των πυρήνων από άμορφο κράμα είναι πιο ακριβό από τα φύλλα πυριτίου χάλυβα. Δεδομένου ότι το φύλλο πυριτίου είναι ένα ευρέως χρησιμοποιούμενο μαγνητικό υλικό, η παραγωγή και η χρήση του έχουν μακρά ιστορία και μια σχετικά πλήρης βιομηχανική αλυσίδα και αγορά έχει διαμορφωθεί στην κοινωνία. Ωστόσο, το άμορφο κράμα είναι ένα αναδυόμενο υλικό και η χρήση του δεν έχει διαδοθεί και δεν έχει διαμορφωθεί στην αγορά. Μια σειρά από ολοκληρωμένες βιομηχανικές αλυσίδες από παραγωγή, παραγωγή, μεταποίηση έως χρήση. Από οικονομική άποψη, το άμορφο κράμα είναι ένα νέο προϊόν που δεν έχει ξεπλυθεί από τον ανταγωνισμό της αγοράς. Η παραγωγή και η παραγωγή του έχουν μεγάλους περιορισμούς και η εμπορευσιμότητα του δεν είναι ακόμα ισχυρή, επομένως η τιμή είναι σχετικά ακριβή. Γενικά, το κόστος των μετασχηματιστών από άμορφο κράμα είναι περίπου 30% υψηλότερο από αυτό των μετασχηματιστών πυρήνα από χάλυβα πυριτίου του ίδιου μοντέλου. Επιπλέον, η διαδικασία παραγωγής υλικού πυριτίου χάλυβα είναι ώριμη και η δομή είναι σταθερή.
Ωστόσο, το συνολικό κόστος χρήσης είναι χαμηλότερο από αυτό των παραδοσιακών μετασχηματιστών λόγω της σημαντικής εξοικονόμησης ενέργειας και του χαμηλότερου λειτουργικού κόστους. Ταυτόχρονα, παίζει τεράστιο ρόλο στη μείωση του φορτίου, της πίεσης και της επιβάρυνσης στο ηλεκτρικό δίκτυο.
Ας υποθέσουμε ότι η απώλεια φορτίου (απώλεια χαλκού) του μετασχηματιστή συχνότητας ισχύος είναι η ίδια και ο συντελεστής φορτίου είναι επίσης 50%. Στη συνέχεια, για να γίνει η απώλεια σιδήρου του μετασχηματιστή συχνότητας ισχύος από χάλυβα πυριτίου ίδια με αυτή του μετασχηματιστή συχνότητας ισχύος από άμορφο κράμα με βάση σίδηρο, το βάρος του μετασχηματιστή από χάλυβα πυριτίου είναι 1,8 φορές μεγαλύτερο από αυτό του μετασχηματιστή άμορφου κράματος με βάση σίδηρο. Ως εκ τούτου, οι περισσότεροι άνθρωποι στην Κίνα γενικά συμφωνούν ότι το βάρος, το κόστος και η τιμή των μετασχηματιστών συχνότητας ισχύος από άμορφο κράμα με βάση το σίδηρο, εκτός από το επίπεδο απώλειας του μετασχηματιστή, είναι 130% έως 150% αυτών των μετασχηματιστών ισχύος από χάλυβα πυριτίου. δεν ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις της αγοράς.
Αρχή σχέσης απόδοσης-τιμής. Όσον αφορά τη μείωση της πίεσης φορτίου στο ηλεκτρικό δίκτυο, συγκρίνοντας τις συνεισφορές των δύο μετασχηματιστών συχνότητας ισχύος, μπορεί να φανεί καθαρά ότι ο ρόλος του μετασχηματιστή συχνότητας ισχύος από άμορφο κράμα με βάση το σίδηρο είναι πολύ προφανής. Πάρτε για παράδειγμα έναν τριφασικό μετασχηματιστή 50Hz, 315 kVA: όταν χρησιμοποιείτε πυρήνα από χάλυβα πυριτίου, η απώλεια χωρίς φορτίο είναι 0.48 KW και όταν ο συντελεστής φορτίου είναι 80%, το Η απώλεια είναι 3,65 KW. όταν χρησιμοποιείται πυρήνας άμορφου κράματος με βάση το σίδηρο, η απώλεια χωρίς φορτίο είναι 0,28 KW. Όταν ο ρυθμός φορτίου είναι 80%, η απώλεια είναι 1,35 KW. Μπορεί να φανεί από τα παραπάνω δεδομένα ότι ένας μετασχηματιστής 315 KVA με πυρήνα άμορφου κράματος μπορεί να έχει 40% έως 60% λιγότερες απώλειες από έναν πυρήνα από χάλυβα πυριτίου όταν δεν υπάρχει φορτίο ή φορτίο. Σε ένα χρόνο, μπορεί να εξοικονομήσει περίπου 10,000 κιλοβατώρες ηλεκτρικής ενέργειας για το ηλεκτρικό δίκτυο, μειώνοντας παράλληλα τον συντελεστή φορτίου του δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας και μειώνοντας το κόστος λειτουργίας των γραμμών.
8) Τα αξιοσημείωτα χαρακτηριστικά των μετασχηματιστών με πυρήνες άμορφου κράματος είναι η εξοικονόμηση ενέργειας και η προστασία του περιβάλλοντος. Πρώτα απ 'όλα, όσον αφορά την προστασία του περιβάλλοντος, οι τεχνικές δοκιμές έδειξαν ότι όταν χρησιμοποιούνται πυρήνες από άμορφο κράμα σιδήρου σε μετασχηματιστές βυθισμένους σε λάδι, μπορούν να μειώσουν αποτελεσματικά την εκπομπή επιβλαβών αερίων όπως CO, SO, NO κ.λπ., και να μειώσουν ο βαθμός της ατμοσφαιρικής ρύπανσης, επομένως μπορεί να χαρακτηριστεί ένα από τα πιο σημαντικά προϊόντα ενέργειας στον 21ο αιώνα. των «πράσινων προϊόντων». Δεύτερον, το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό των μετασχηματιστών άμορφου κράματος είναι ότι η απώλεια χωρίς φορτίο είναι πολύ χαμηλή και το αποτέλεσμα εξοικονόμησης ενέργειας είναι προφανές. Επειδή τα άμορφα κράματα έχουν ανώτερη μαγνητική διαπερατότητα, μαγνητίζονται ή απομαγνητίζονται ευκολότερα με πολύ μικρή κατανάλωση ενέργειας. Επομένως, η απώλεια χωρίς φορτίο των μετασχηματιστών από άμορφο κράμα είναι πολύ μικρότερη από αυτή των παραδοσιακών μετασχηματιστών. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα τον μετασχηματιστή άμορφου κράματος 500 kVA που παράγεται από την SEC (American Superconducting Energy Company), οι απώλειες χωρίς φορτίο του μετασχηματιστή άμορφου κράματος και του μετασχηματιστή S9 είναι 190W και 900W αντίστοιχα. Η απώλεια χωρίς φορτίο του μετασχηματιστή άμορφου κράματος είναι μόνο περίπου το 20% αυτής του μετασχηματιστή S9 και το αποτέλεσμα εξοικονόμησης ενέργειας είναι πολύ σημαντικό. Για περιοχές με μεγάλες διακυμάνσεις φορτίου ισχύος, όπως αυτοκινητόδρομοι, αστικές υποδομές και κατοικημένες περιοχές, τα οφέλη εξοικονόμησης ενέργειας των μετασχηματιστών από άμορφο κράμα είναι πιο προφανή. Λόγω του σημαντικού αποτελέσματος εξοικονόμησης ενέργειας, μπορεί να εξοικονομηθεί μεγάλο μέρος της επένδυσης του εργοστασίου παραγωγής ενέργειας, η κατανάλωση καυσίμου για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας μπορεί να μειωθεί, μειώνοντας έτσι τη ρύπανση στο ατμοσφαιρικό περιβάλλον. Ο συντελεστής μαγνητοσυστολής του άμορφου κράματος με βάση το σίδηρο είναι μεγάλος, 3 έως 5 φορές μεγαλύτερος από αυτόν του πυριτιούχου χάλυβα. Επομένως, ο θόρυβος του μετασχηματιστή συχνότητας ισχύος από άμορφο κράμα με βάση το σίδηρο είναι 120% του θορύβου του μετασχηματιστή συχνότητας ισχύος από χάλυβα πυριτίου, ο οποίος είναι μεγαλύτερος κατά 3~5dB.
Συμπέρασμα: Από την παραπάνω ανάλυση, φαίνεται ότι το άμορφο κράμα έχει πολλά πλεονεκτήματα. Ως νέος τύπος υλικού μαγνητικής διαπερατότητας, έχει πλεονεκτήματα ότι τα παραδοσιακά υλικά από χάλυβα πυριτίου δεν μπορούν να ταιριάξουν και έχει ευρείες προοπτικές αγοράς. Εν μέσω των εκκλήσεων για προστασία του περιβάλλοντος και εξοικονόμηση ενέργειας, οι μετασχηματιστές από άμορφο κράμα θα γίνουν σίγουρα το κύριο ρεύμα των νέων μετασχηματιστών.