Az iparosodás folyamatában az ipari forradalom folyamatos fejlődése számtalan kényelmet hozott az emberek termelésében és életében, de a természeti környezetben is rendkívüli károkat hozott. Az emberek fokozatosan felismerték a környezetvédelem fontosságát, és előterjesztették a környezetvédelem és az alacsony szén-dioxid-kibocsátású élet koncepcióját. Az amorf ötvözetből készült transzformátorok megszületése a társadalom fő áramlataira reagált. Ez a cikk elsősorban az amorf ötvözet anyagok jellemzőit, valamint az amorf ötvözet transzformátor teljesítményének előnyeit és hátrányait mutatja be.
Kulcsszavak: Előnyei és hátrányaiamorf ötvözet transzformátor
Az amorf ötvözetből készült transzformátorok csúcstechnológiás, környezetbarát és energiatakarékos termékek. Energiatakarékos és környezetvédelmi hatásukat nemzetközileg is elismerték, és elismerik a hazai villamosenergia-rendszerek és az építőipari osztályok is. Jelenleg a termékgyártási és felhasználási technológia megvalósíthatósága egyre érettebbé vált, és versenyelőnyre tett szert a piacon. Kiemelkedő tulajdonságai, a nagy hatékonyság, a szépség és a környezetvédelem, a felhasználók többsége egyöntetű dicséretet és dicséretet kapott, és "a világ jelenlegi elektromos trendjének high-tech zöld termékeként" ismert.
Az úgynevezett amorf ötvözetű transzformátor egy amorf ötvözetből transzformátormagba készült és összeszerelt transzformátorra utal.
Az amorf ötvözetek olyan ötvözetanyagokra utalnak, amelyek a gyártási folyamat során ultragyors megszilárdulási technológiát alkalmaznak, így az anyag mikroszerkezetében a fématomok folyékonyból (olvadt acélból) szilárd állapotba való szilárdulása során az atomoknak nincs idejük a hagyományos kristályokká rendezzük. A szerkezet megszilárdul, és a keletkező rendezetlen atomi szerkezetű ötvözetanyagot amorf ötvözetnek nevezzük. Megállapították, hogy az amorf ötvözetanyagok nagyon kiváló mágneses permeabilitással rendelkeznek, lemágnesezési és mágnesezési folyamataik rendkívül egyszerűen végrehajthatók. A kristályos ötvözetekhez képest az amorf ötvözetek fizikai, kémiai és mechanikai tulajdonságaiban jelentős változásokon mentek keresztül. Ezenkívül az amorf ötvözetanyagokat számos területen is széles körben használják, mint például az elektronika, a repülés, az űrhajózás, a gépek, a mikroelektronika stb. A repülőgépiparban például csökkenthetik a tápegységek és berendezések súlyát, és növelhetik a hasznos terhet. Polgári energiaellátásban és elektronikus berendezésekben használva nagymértékben csökkentheti a tápegység méretét, javíthatja a hatékonyságot és javíthatja az interferencia elleni képességet. A mikromagok széles körben használhatók az integrált szolgáltatású digitális hálózatok (ISDN) transzformátoraiban. Amorf csíkokból érzékelőcímkéket készítenek lopásgátló rendszerekhez szupermarketekben és könyvtárakban. Az amorf ötvözetek csodálatos hatást fejtenek ki, és széles körű piaci kilátásokkal rendelkeznek. A tizedik ötéves terv során: Hazánk tudományos és technológiai dolgozói minden bizonnyal több olyan hozzájárulást tesznek majd, amely felkelti a világ figyelmét az amorf ötvözettechnológia területén.
Példaként a vas által dominált amorf ötvözeteket tekintve a magas telítettségű mágneses indukciós intenzitás és az alacsony veszteség jellemzői. A vasalapú amorf ötvözetek nagymértékben csökkentik a magveszteséget a szilíciumacél anyagokhoz képest, így nagy hatékonyságot és energiatakarékos hatást érnek el. Ezért rendkívül kiváló mágneses vezető anyagként kerül bevezetésre olyan termékekbe, amelyek mágneses áramkört igényelnek, mint például a transzformátorok.
A vasalapú amorf ötvözetek a teljesítményfrekvencia és a középfrekvencia terén versenyeznek a szilíciumacéllal. Összehasonlítva sIlikon acél,A vasalapú amorf ötvözetek a következő előnyökkel és hátrányokkal rendelkeznek.
1) A vasalapú amorf ötvözet telítési mágneses fluxussűrűsége Bs kisebb, mint a szilíciumacélé. Ugyanakkor ugyanazon Bm mágneses fluxus mellett a vasalapú amorf ötvözet mágneses fluxusvesztesége 3%-kal kisebb, mint a 0,23 mm vastag szilíciumacélé. A legtöbben úgy gondolják, hogy a kis veszteség oka a vasalapú amorf ötvözetszalag vékony vastagsága és nagy ellenállása. Ez csak egy szempont. A fontosabb ok az, hogy a vasalapú amorf ötvözet amorf, az atomok elrendezése pedig véletlenszerű. Nincs az atomi irányelrendezés által okozott magnetokristályos anizotrópia, és nincs olyan kristályosság, amely lokális deformációt és összetétel-eltérést okozna. szemcsehatár. Ezért az energiagát, amely akadályozza a tartomány falának mozgását és a mágneses momentum forgását, nagyon kicsi, és soha nem látott lágy mágnesességgel rendelkezik, így a mágneses permeabilitás magas, a kényszerítő erő kicsi és a veszteség alacsony.
2) A vasalapú amorf ötvözet mag üzemi mágneses fluxussűrűsége 1,35T ~ 1,40T, a szilíciumacélé pedig 1,6T~1,7T. A vasalapú amorf ötvözetből készült frekvenciaváltó tömege a szilíciumacél teljesítményfrekvencia-transzformátor tömegének körülbelül 130%-a. Azonban még ha a tömeg nagy is, egy azonos kapacitású frekvenciaváltó esetében a vasalapú amorf ötvözetből készült mágneses mag vesztesége 70-80%-kal kisebb, mintszilícium acél.
3) A veszteségeket figyelembe véve a teljes becsült ár 89%. Körülbelül 80%-kal alacsonyabb, mint a szilíciumacél magú transzformátor üresjárati vesztesége (az elsődlegesen mért teljesítményveszteségre vonatkoztatva, amikor a transzformátor szekunder része nyitva van), és az üresjárati áramnál (amikor a transzformátor szekunder része A transzformátor nyitva van, a primerben még van bizonyos áram, Az áramnak ez a része (az úgynevezett üresjárati áram) kb. 85%-kal csökken.Ez egy jelenleg ideális energiatakarékos hatású elosztó transzformátor.Különösen alkalmas Alacsony terhelésű helyekre, például vidéki elektromos hálózatokra és fejlődő területekre Kimagasló mágneses permeabilitással rendelkező amorf ötvözetek használatával a transzformátorok gyártásában a maganyagként végső soron nagyon alacsony veszteségértékeket lehet elérni.
4) Az amorf ötvözet lemezanyag keménysége nagyon magas, és nehéz hagyományos szerszámokkal vágni; az egyetlen lap vastagsága rendkívül vékony, és az anyag felülete nem túl sík, ezért a mag kitöltési tényezője alacsony; nagyon érzékeny a mechanikai igénybevételre, és a feszültség és a gravitáció A hajlítási feszültség befolyásolja a mágneses tulajdonságokat, és a szerkezetet speciálisan kell megtervezni.
5) Az amorf ötvözetből készült transzformátor teljesen zárt szerkezetet vesz fel, ami késleltetheti a transzformátorolaj és a szigetelőpapír öregedését. Nemcsak kompakt felépítésű, hanem a magas működési hatékonyság és a karbantartásmentes előnyökkel is rendelkezik. Az amorf ötvözetből készült transzformátorok nagyon stabil működési teljesítményt mutatnak az alacsony veszteségek, az alacsony hőtermelés és az alacsony hőmérséklet-emelkedés miatt. Az amorf ötvözetű transzformátor kisfeszültségű tekercselése fóliatekercses, alacsony veszteséggel, erős rövidzárlati ellenállással és fejlett szerkezettel.
6) A vasalapú amorf ötvözet erősebben ellenáll a teljesítmény hullámforma torzításának, mint a szilíciumacél
Jelenleg a teljesítményfrekvenciás teljesítménytranszformátor maganyagveszteségét 2%-nál kisebb torzítású szinuszos feszültség alatt tesztelik. A tényleges teljesítményfrekvenciás hálózati torzítás 5%. Ebben az esetben a vasalapú amorf ötvözet vesztesége 106%-ra, a szilíciumacélé pedig 123%-ra nő. Ha a magasabb felharmonikusok nagyok és a torzítás 75%-os (például teljesítmény-frekvenciás egyenirányító transzformátor), akkor a vasalapú amorf ötvözet vesztesége 160%-ra, a szilíciumacél vesztesége pedig több mint 300%-ra nő. Ez azt mutatja, hogy a vasalapú amorf ötvözet erősebben ellenáll a teljesítmény hullámforma torzításának, mint a szilíciumacél.
7) Az amorf ötvözet transzformátorok költsége magasabb, mint a szilíciumacél magtranszformátoroké, és az amorf ötvözet magok feldolgozási és gyártási költségei drágábbak, mint a szilícium acéllemezeké. Mivel a szilícium acéllemez egy általánosan használt mágneses anyag, előállítása és felhasználása nagy múltra tekint vissza, a társadalomban viszonylag teljes ipari lánc és piac alakult ki. Az amorf ötvözet azonban feltörekvő anyag, felhasználását nem népszerűsítették és nem alakították ki a piacon. Komplett ipari láncok sorozata a termeléstől a gyártáson, a feldolgozáson át a felhasználásig. Gazdasági szempontból az amorf ötvözet olyan új termék, amelyet nem mosott ki a piaci verseny. Gyártása és előállítása nagy korlátokkal rendelkezik, piacképessége még nem erős, így az ára viszonylag drága. Általában az amorf ötvözetből készült transzformátorok költsége körülbelül 30%-kal magasabb, mint az azonos modellű szilíciumacél transzformátoroké. Ezenkívül a szilíciumacél anyaggyártási folyamata érett, és a szerkezet stabil.
A teljes használati költség azonban alacsonyabb, mint a hagyományos transzformátoroké, jelentős energiatakarékos hatása és alacsonyabb üzemeltetési költségei miatt. Ugyanakkor óriási szerepet játszik az elektromos hálózat terhelésének, nyomásának és terheinek csökkentésében.
Tegyük fel, hogy a teljesítmény-frekvencia-transzformátor terhelési vesztesége (rézvesztesége) azonos, és a terhelési tényező is 50%. Ezután, hogy a szilíciumacél teljesítményfrekvencia-transzformátor vasvesztesége megegyezzen a vasalapú amorf ötvözetű teljesítményfrekvencia-transzformátoréval, a szilíciumacél transzformátor tömege 1,8-szorosa a vasalapú amorf ötvözetű transzformátorénak. Ezért Kínában a legtöbb ember általában egyetért abban, hogy a vasalapú amorf ötvözetű teljesítmény-frekvencia-transzformátorok tömege, költsége és ára – a transzformátor veszteségétől eltekintve – 130-150%-a a szilíciumacél teljesítmény-frekvencia-transzformátorokénak. nem felel meg a piaci követelményeknek.
Teljesítmény-ár arány elve. Az elektromos hálózatra nehezedő terhelés csökkentését illetően a két teljesítményfrekvencia transzformátor hozzájárulását összehasonlítva jól látható, hogy a vasalapú amorf ötvözetű teljesítményfrekvencia-transzformátor szerepe nagyon nyilvánvaló. Vegyünk példának egy 50Hz-es, 315 kVA háromfázisú transzformátort: szilíciumacél mag használata esetén az üresjárati veszteség 0,48 KW, és ha a terhelési tényező 80%, a veszteség 3,65 kW; vasalapú amorf ötvözet mag használata esetén az üresjárati veszteség 0,28 KW. Ha a terhelési arány 80%, a veszteség 1,35 kW. A fenti adatokból látható, hogy egy amorf ötvözet maggal rendelkező 315KVA transzformátor terhelés vagy terhelés nélkül 40-60%-kal kisebb veszteséggel rendelkezik, mint a szilíciumacél magé. Egy év alatt körülbelül 10,000 kilowattóra áramot takaríthat meg az elektromos hálózat számára, miközben csökkenti az elektromos hálózat terhelési tényezőjét és csökkenti a vezetékek üzemeltetési költségeit.
8) Az amorf ötvözet maggal rendelkező transzformátorok figyelemre méltó jellemzői az energiatakarékosság és a környezetvédelem. Mindenekelőtt a környezetvédelem szempontjából a műszaki vizsgálatok kimutatták, hogy ha amorf ötvözetű vasmagokat használnak az olajbemerítésű transzformátorokban, akkor azok hatékonyan csökkenthetik a káros gázok (pl. CO, SO, NO stb.) kibocsátását, és csökkenthetik a légszennyezettség mértéke, így a 21. század egyik legfontosabb energiatermékének nevezhető. a „zöld termékek”. Másodszor, az amorf ötvözetből készült transzformátorok legjelentősebb tulajdonsága, hogy az üresjárati veszteség nagyon alacsony, és az energiatakarékos hatás nyilvánvaló. Mivel az amorf ötvözetanyagok kiváló mágneses permeabilitással rendelkeznek, könnyebben mágnesezhetők vagy lemágnesezhetők nagyon kis energiafogyasztás mellett. Ezért az amorf ötvözetből készült transzformátorok üresjárati vesztesége sokkal alacsonyabb, mint a hagyományos transzformátoroké. A SEC (American Superconducting Energy Company) által gyártott 500 kVA amorf ötvözetű transzformátort példának véve az amorf ötvözetből készült transzformátor és az S9 transzformátor üresjárati vesztesége 190 W, illetve 900 W. Az amorf ötvözetből készült transzformátor üresjárati vesztesége csak körülbelül 20%-a az S9 transzformátorénak, és az energiatakarékosság nagyon jelentős. Az olyan területeken, ahol nagy a terhelés ingadozása, mint például az autópályák, a városi infrastruktúra és a lakóövezetek, az amorf ötvözet transzformátorok energiatakarékossági előnyei nyilvánvalóbbak. A jelentős energiatakarékos hatásnak köszönhetően nagy mennyiségű erőművi beruházás takarítható meg, csökkenthető az energiatermeléshez szükséges tüzelőanyag fogyasztás, ezáltal csökkenthető a légköri környezet szennyezése. A vasalapú amorf ötvözet magnetostrikciós együtthatója nagy, 3-5-szöröse a szilíciumacélnak. Ezért a vasalapú amorf ötvözetű teljesítményfrekvencia-transzformátor zaja 120%-a a szilíciumacél teljesítményfrekvencia-transzformátor zajának, amely 3-5 dB-lel nagyobb.
Következtetés: A fenti elemzésből látható, hogy az amorf ötvözetnek számos előnye van. Mint egy új típusú mágneses permeabilitású anyag, előnyei vannak azzal, hogy a hagyományos szilíciumacél anyagok nem tudnak megfelelni, és széles piaci kilátásokkal rendelkezik. A környezetvédelem és az energiatakarékosság iránti igények közepette az amorf ötvözetű transzformátorok minden bizonnyal az új transzformátorok fő áramvonalává válnak.