Трансформаторы аморфных сплавов и преимущества

Аморфные трансформаторы — это новый тип энергосберегающих трансформаторов, в которых в качестве сердечника трансформатора используются полосы аморфного сплава. Трансформаторы с сердечником из аморфного сплава обладают очевидными энергосберегающими и экологическими эффектами. Они являются долгосрочными продуктами для обновления распределительных сетей и должны активно продвигаться и применяться. В 1960 году Калифорнийский университет впервые открыл другой магнитный аморфный сплав из сплавов золота и кремния. В 1974 году AlliedSignal разработала аморфный сплав на основе железа. В 1974 году GE обнаружила, что он имеет более низкие удельные потери (удельные потери при 1,5–60 Гц составляли 0,44 Вт/кг). С тех пор трансформаторная промышленность начала обращать внимание на аморфные сплавы как на материалы для магнитного сердечника распределительных трансформаторов.

Введение в сердечник из аморфного сплава

(1) Аморфный сплав будет создавать напряжение при быстром охлаждении и намотке сердечника во время процесса формирования материала. Материал сердечника из аморфного сплава очень чувствителен к механическому напряжению. Как растягивающее усилие, так и изгибающее напряжение будут влиять на его магнитные свойства. Чтобы получить хорошие характеристики потерь, сердечник из аморфного сплава должен быть отожжен при определенных условиях магнитного поля после формирования. Процесс отжига относительно сложен и имеет высокие требования.

(2) Поскольку потери сердечника из аморфного сплава будут увеличиваться с увеличением давления, при отжиге сердечника из аморфного сплава нам также необходимо полностью учитывать конструкцию конструкции корпуса и принимать соответствующие и эффективные меры.

(3) После отжига материал сердечника из аморфного сплава становится очень хрупким и легко образует осколки. Нам необходимо принять определенные технологические меры в процессе производства.

(4) Толщина листа сердечника из аморфного сплава чрезвычайно тонкая, всего 0,025 мм, менее 1/10 от обычно используемого листа кремнистой стали; коэффициент ламинирования сердечника из аморфного сплава низок, всего 0,86.

(5) Насыщенная магнитная индукция аморфного сплава низка (около 1,5 Тл), поэтому номинальная магнитная индукция сердечника из аморфного сплава (1,3–1,4 Тл) ниже, чем у холоднокатаного листа кремнистой стали (1,6–1,7 Тл). Поэтому конструкция продукта ограничена материалами.

(6) Структурная форма сердечника из аморфного сплава:

Структура сердечника однофазного трансформатора с сердечником из аморфного сплава обычно имеет форму «рамы»; Структура трехфазного трансформатора с сердечником из аморфного сплава состоит из 4 «рам», объединенных в аналогичную трехфазную пятиколонную структуру; Как правило, начиная с 500 кВА, принимается структура из 8 рам сердечника, сложенных вместе.

Эксплуатационные характеристики трансформатора из аморфного сплава

(1) Потери холостого хода

Аморфный сплав на основе железа, используемый в сердечнике из аморфного сплава, не имеет кристаллической структуры, имеет низкую мощность намагничивания и высокое удельное сопротивление, поэтому потери на вихревые токи малы, а потери холостого хода и ток холостого хода трансформатора очень низки. Потери холостого хода трансформатора с сердечником из аморфного сплава составляют всего около 35% от потерь холостого хода распределительного трансформатора S11, что особенно подходит для использования в сельской местности, городах, школах, уличных фонарях и других областях с большими колебаниями мощности нагрузки.

(2) Группа соединения

Для трехфазных трансформаторов из-за использования четырехрамной пятиколонной структуры каждая фазная обмотка монтируется на двух независимых рамах магнитной цепи. В дополнение к основному потоку магнитный поток в каждой раме также имеет поток третьей гармоники. Процент потока третьей гармоники к основному потоку синусоидальной волны связан с выбранным значением номинальной плотности потока во время работы. Поток третьей гармоники в двух каркасах сердечника обмотки в обмотке точно противоположен по фазе и равен по значению. Следовательно, сумма фаз потока третьей гармоники в каждой группе обмоток равна нулю.

Следовательно, пока трехфазное соединение обмотки трансформатора соединено D-образно, существует контур тока третьей гармоники, и не будет компонента напряжения третьей гармоники на индуцированной форме волны вторичного напряжения. Конечно, потери холостого хода в каждом каркасе по-прежнему будут зависеть от потока третьей гармоники в каждом каркасе. Более того, высоковольтное D-образное соединение способствует устранению однофазных коротких замыканий на землю и может полностью использовать емкость оборудования трансформатора. Поэтому его группа соединений в основном принимает соединение D, yn11.

(3) Сопротивление короткому замыканию

Обмотки высокого и низкого напряжения намотаны особым образом. Во время сборки обмотки поддерживаются на отдельной системе поддержки обмотки и прессуются и фиксируются клееной древесиной. Это может предотвратить воздействие или воздействие очень небольшого давления на сердечник, уменьшая радиальную деформацию катушки при внезапном коротком замыкании трансформатора. Поэтому, когда катушка случайно замыкается, она может адаптироваться к большему повреждению от механического напряжения, тем самым значительно улучшая и обеспечивая сопротивление короткому замыканию трансформатора с сердечником из аморфного сплава.

(4) Шум

Явление гистерезисного расширения материала сердечника является основной причиной шума трансформатора, и оно тесно связано с размером и плотностью потока сердечника. Магнитострикция аморфного сплава при той же плотности магнитного потока больше, чем у традиционного листа холоднокатаной кремнистой стали с ориентированным зерном. Однако плотность магнитного потока насыщения холоднокатаного листа кремнистой стали выше, около 2,03 Тл, в то время как плотность магнитного потока насыщения аморфного сплава ниже, около 1,5 Тл. Поскольку номинальная рабочая плотность магнитного потока трансформатора с аморфным сердечником намного ниже, чем у трансформатора с сердечником из холоднокатаного листа кремнистой стали, фактическая магнитострикция близка.

Из фактического уровня звука различных магнитопроводящих материалов трансформаторов одинаковой спецификации, трансформатор с сердечником из аморфного сплава и трансформатор с сердечником из холоднокатаной кремниевой стали имеют одинаковый уровень звука, то есть, с точки зрения уровня звука, трансформатор с сердечником из аморфного сплава и трансформатор с сердечником из холоднокатаной кремниевой стали имеют одинаковый уровень звука.

По сравнению с традиционными трансформаторами с сердечником той же спецификации, масса и эффективная площадь поперечного сечения сердечника из аморфного сплава примерно на 40% больше, что в определенной степени увеличит шум трансформатора. Пока мы принимаем соответствующие и необходимые технические и технологические меры при проектировании, мы можем хорошо обеспечить уровень шума трансформатора.

(5) Экономические показатели и социальные выгоды

Поскольку потери холостого хода трансформаторов с сердечником из аморфного сплава очень низкие, они обладают хорошим энергосберегающим эффектом и могут эффективно снижать потери, вызванные трансформаторами в потерях в линии электропередачи. В текущих рыночных условиях, путем экономического анализа и сравнения трехфазных масляных распределительных трансформаторов с сердечником из аморфного сплава SH15 и трехфазных масляных распределительных трансформаторов S9 с точки зрения срока окупаемости инвестиций, счета за электроэнергию, сэкономленные благодаря распределительным трансформаторам с сердечником из аморфного сплава более чем за 3 года, могут компенсировать разницу в инвестициях, и пользователи смогут получать от этого выгоду в течение длительного времени.

Взгляд в будущее

Трехфазный распределительный трансформатор использует аморфный сплав в качестве магнитного материала сердечника, что не только экономит энергию, но и приносит пользу окружающей среде. Аморфные сплавы поставляются в стандартных размерах после отжига, и производители трансформаторов не добавляют много производственных линий по обработке сердечников, поэтому не должно возникнуть никаких трудностей с продвижением. При разумных параметрах конструкции и разумной структуре согласования обмотки и сердечника будет получена разумная цена на трансформаторы с сердечником из аморфного сплава.

Сердечники из аморфного сплава можно использовать не только для распределительных трансформаторов, но и для комбинированных трансформаторов (т. е. трансформаторов коробчатого типа); не только для масляных распределительных трансформаторов, но и для сухих трансформаторов, литых из смолы; не только для трансформаторов промышленной частоты, но и для трансформаторов средней частоты. Если аморфные сплавы расширить до сверхтонких кристаллических сплавов, магнитная плотность насыщения будет снижена примерно до 1,25 Тл, а начальная магнитная проницаемость будет увеличена. Это будет самый идеальный магнитный материал для измерительных трансформаторов тока, который намного дешевле пермаллоя и имеет лучшие характеристики, чем пермаллой.

Заглядывая в будущее, люди будут больше ценить использование энергии и рассматривать ценность инвестиций более долгосрочно и всесторонне. Поэтому надежные, энергосберегающие и снижающие потребление трансформаторы с сердечником из аморфного сплава будут получать все больше внимания и иметь широкие перспективы развития.