משתמש בטרנספורטורים חשמליים עם ליבה מאלloys אמורפיים במערכת אספקת החשמל של מטרו

בשנים האחרונות, עם התפתחות מהירה של מימדי התחבורה העירונית ברכבת תחתית בסין, עלה במהירות העומס החשמלי והאור ברכבות תחתית, והבעיה של צריכת אנרגיה עקב איבודים עצמיים של ממראי חלוקה הפכה לבלוטה יותר ויותר. מול הרקע של קידום המדינה לחיסכון באנרגיה והגנה על הסביבה, ממראי הליבה האמורפית, המבוססים על פסיות אלוי-מגנטיות בעלות נדיבות מגנטית מצוינת כחומר מגנטי, השיגו איבודים ללא עומס וזרמי עומס נמוכים יחסית, ולכן הפכו לאחד מכיווני התפתחותם של ממראי חסכון באנרגיה. בהתייחס לקו 14 של רכבת התחתית בייג'ינג, מאמר זה מתחיל עם העקרונות, המבנים והמאפיינים הטכנולוגיים של ממראי חלוקה אמורפיים יבשים (להלן - "ממראי יבש אמורפי"), מתאר בקצרה את תוצאות הביצועים בשטח, ומציע הצעות רלוונטיות להפעלה ממושכת, במטרה לספק התייחסויות וחוויות לבחירת היישום והשימוש בממראי חלוקה ברכבות תחתית.
מבנה ועקרון פעולה של ממראי יבש אמורפי
מבנה ממראי יבש אמורפי
ממראי חלוקה אמורפיים בוחרים אלוי מגנטי בעל תכונות מגנטיות רכות כחומר הליבה. יש להם צפיפות מגנטית 포 satuasi, איבודים נמוכים מאוד, זרם ממריץ נמוך וקוארציביות נמוכה, והוא ממרא חסכוני ומגן על הסביבה עם יציבות טובה. ממראי יבש אמורפיים משלבים את המאפיינים של ממראי יבש אפורפריני, כגון תוכן כלור נמוך, עמידות באש, ייצור עשן נמוך, ותכונות עצירת עצמית, יחד עם היתרונות של איבודים נמוכים של פסיות אלוי-מגנטיות, המאפשרים להם לעמוד טוב יותר בצרכים של סביבות ציבוריות כמו רכבות תחתית.

פסיות אלוי-מגנטיות הן חומרים מגנטיים דקים (ברובם בעובי של כ-0.03 מ"מ) וחסרי גמישות. לכן, מעצבים אותן בצורה סבילה מבנה ליבה מסולסל. כיום, המבנים של ממראי יבש אפורפריני מבוססים בעיקר על שני סוגים,すみません、続きの翻訳を提供いたします：

פסיות אלוי-מגנטיות הן חומרים מגנטיים דקים (ברובם בעובי של כ-0.03 מ"מ) וחסרי גמישות. לכן, מעצבים אותן בצורה סבילה מבנה ליבה מסולסל. כיום, המבנים של ממראי יבש אפורפריני מבוססים בעיקר על שני סוגים, כלומר, מבנה של שלושה פאזה בשלושה גפיים ומבנה של שלושה פאזה בחמשת הגפיים, כפי שמוצג בתמונה 1. הליבה של המבנה של שלושה פאזה בחמשת הגפיים מורכבת מחיבור ארבעה מסגרות, כפי שמוצג בתמונה 2a; הליבה של המבנה של שלושה פאזה בשלושה גפיים מורכבת מחיבור של שלוש מסגרות, כפי שמוצג בתמונה 2b. מכיוון שהחתך של הליבה של ממראי אלוי-מגנטי הוא מלבני, בדרך כלל מתוכננות הקויים הנמוך והגבוה בצורה מלבנית עם פינות מעוגלות. בנוסף, מכיוון שצפיפות השדה המגנטי והגורם לערימה של הליבה האלוי-מגנטית נמוכים יותר מאשר אלה של לוחות סיליקון, נפח הליבה האלוי-מגנטית הרבה יותר גדול מאשר נפח ליבה של לוחות סיליקון באותו קיבולת. הממראים האלויים היבשים בקו רכבת תחתית מסוים משתמשים בתכנון ליבה של שלושה פאזה בחמשת הגפיים, אשר בעלי יתרונות של התפשטות חום טובה, מבנה כולל קומפקטי ונפח יחסית קטן.

עקרון פעולה של ממראי יבש אמורפי

הגבישים של חומרי הליבה האלוי-מגנטית, סיליקון, הם יותר מתאימים למגנטיות ודימגנטיות עקב המבנה והמאפיינים שלהם. אלוי-מגנטית טיפוסית מכילה בערך 80% ברזל, כאשר המרכיבים העיקריים האחרים הם חומרים כמו סיליקון ובורון. מספר רב של מבחנים הראו כי טמפרטורת הקריסטליזציה של האלוי-מגנטית היא 550°C, וטמפרטורת קירי היא בערך 415°C. הטמפרטורות האלה יכולות לעמוד בדרישות לעיבוד האלוי-מגנטית, ההתחממות לאחר יצירת הליבה, הטמפרטורה התקינה של פעילות נורמלית, וטמפרטורת היציבות החמה במהלך קצרי-مدار, כך שאין בעיות ביישום ממראי יבש אמורפיים.

בהתייחס לממראי חלוקה אלוי-מגנטית של שלושה פאזה, ארבע מסגרות, חמשת הגפיים, מכיוון שכל סיבוב מוטה על שתי מסגרות עם מעגלים מגנטיים עצמאיים, השדה המגנטי של כל מסגרת מורכב משדה מגנטי בסיסי וחלק מהשדה המגנטי הרמוני השלישי. היחס בין הרמוני השלישי לבסיס תלוי בצפיפות המגנטית המ颮定的翻译内容似乎被截断了，让我继续为您完成剩余部分的希伯来语翻译。

של השדה המגנטי המנומק. עם זאת, השדות המגנטיים הרמוניים השלישיים בשני מסגרות הליבה של סיבוב אחד הם הפוכים בכיוון ושווים בערך. לכן, וקטור השדה המגנטי הרמוני השלישי בכל סיבוב הוא אפס. כאשר הקויים הגבוהים מחוברים במשולש (D), יש דרך עבור זרם הרמוני שלישי בקויים. כתוצאה מכך, בדרך כלל אין רכיב זרם הרמוני שלישי בוולטאז' המשויך שנוצר. עם זאת, איבודים ללא עומס בכל מסגרת עדיין מושפעים מהזרם הרמוני השלישי בתוך המסגרת. שני האזורים הצדדיים של המבנה הזה יכולים לספק דרך עבור רכיב אפס או הרמוניות גבוהות יותר בשדה המגנטי.

מאפיינים טכנולוגיים מרכזיים של ממראי יבש אמורפי
מאפיינים של ממראי יבש אמורפי

פסיות אלוי-מגנטיות רגישות מאוד לחץ. אחת שניזוקות, לא ניתן לשחזר אותן. לכן, במהלך תהליך הייצור, עלינו להבטיח שתי נקודות: ראשית, הליבה נושאת רק את משקלה שלה, ואילו משקל הקויים הגבוהים והנמוכים נתמך על ידי חלקים מבניים כמו בסיס, חלקים עליונים ותחתונים. שנית, יכולת החזקת קצר-مدار מופחתת באמצעות תכנון מבנה מופתים.

הקויים המלבניים של ממראי יבש אמורפיים אינם מוטרדים באופן אחיד כמו קויים מעגליים. כאשר הממרא עומד בפני זרם קצר-مدار, הכיוון הארוך יותר נוטה להתעוות. בהפקה אמיתית, הקויים הגבוהים הם קווי חשמל קשיחים שנסוגגים עם רזין אפוקסי ונקבעים בשכבה של הרזין. חישובים של יציבות תרמית ודינמית וסימולציות מעשיות הוכיחו שהקויים הגבוהים יכולים לסבול מהכוח האלקטרו-דינאמי במהלך קצר-مدار.

הקויים הנמוכים מורכבים ברובם מדבקות נחושת ויש להם מבנה סיום קצה מוזג תרמית, עם קשיחות מעט נמוכה. הם נוטים להתעוות במהלך קצר-مدار, ומדביקים את פסיות האלוי-מגנטי לחץ. לכן, במהלך תהליך התכנון, צריך להימנע מרציונל גדול בין הציר הארוך לציר הקצר של הקויים הנמוכים. בנוסף, במהלך תהליך האספה, חייבים להניח מפרקים תומכים בין הליבה לקויים הנמוכים כדי לחזק את יכולת החזקת קצר-مدار.

הרעש של הממרא מגיע בעיקר מהמגנטוסטרקציה של הליבה. המגנטוסטרקציה של אלוי-מגנטי היא בערך 10% גבוהה יותר מאשר זו של לוחות סיליקון. על ידי השוואת התקנים הלאומיים "JB/T 10088 - 2004 רמות רעש עבור ממראי חשמל 6 kV - 500 kV" ו-"GB/T 22072 - 2008 פרמטרים טכנולוגיים ודרישות לממראי חלוקה יבש אמורפי", ניתן לראות שהדרישות לרעש עבור ממראי חלוקה יבש אמורפיים בתקנים הלאומיים זהות לדרישות עבור ממראי חלוקה עם ליבה של לוחות סיליקון.

זה מגביר את הקושי בייצור ממראי יבש אמורפיים. עם זאת, באמצעות תכנון מבנה מופת של ממראי יבש אמורפיים, ניתן עדיין לתאם את הרעש עם התקן הלאומי. צפיפות השדה המגנטי היא גורם חשוב המשפיע על רעש ממראי יבש אמורפיים.

עבור כל עלייה של 0.05 T בצפיפות השדה המגנטי, הרעש ללא עומס עולה בערך 2 dB(A), והרעש של הממרא עולה ב-5 dB(A)[1]. לכן, צריך לבחור את צפיפות השדה המגנטי של ממראי יבש אמורפיים בצורה סבילה כדי להפחית את הרעש. בהקשר רגיל, צפיפות שדה מגנטי של פחות מ-1.25 T מספיקה לממראי יבש אמורפיים.

עם זאת, בהתחשב במצב המיוחד של צפיפות נוסעים גבוהה ברכבות תחתית, יש לשלוט ברמת הרעש אפילו יותר, וצפיפות השדה המגנטי בדרך כלל נבחרת להיות פחות מ-1.2 T. בנוסף, צריך לדכא את רעש ממראי יבש אמורפיים על ידי אופטימיזציה של המבנה. למשל, יש להשאיר מקום מתאים במסגרת המורכבת מהליבה והחלקים העיצומים כדי למנוע לחץ יתר על הליבה ולשלוט בנפילת הרעידות של הליבה. יש גם להוסיף חומרים ספיגי-קול בין הליבה לבין המסגרת כדי להפחית את הרעש באופן יעיל.

במהלך השינוע וההתקנה, יש לפעול לפי תקני ההפעלה וההליכים בממראי יבש אמורפיים כדי למנוע מצבים בהם הליבה מופעלת תחת לחץ או נפגעת.

ניתוח ביצועים כלכליים של ממראי יבש אמורפיים

לממראי יבש אמורפיים יש השפעת חיסכון ברורה. להלן ניתוח כלכלי של ממראי SCBH15-טיפוס יבש אמורפיים וממראי SCB10-טיפוס של לוחות סיליקון שונים בקיבולת. השוואה נעשית בערך של חומרים אמורפיים ולוחות סיליקון, חיסכון שנתי בעלות חשמל, מספר שנים להחזרת עלות נוספת, וחיסכון בעלות, כפי שמוצג בטבלה 1.

ניתן לראות בטבלה 1 שממראי יבש אמורפיים יש להם יתרונות נוספים בחיסכון אנרגיה לעומת ממראי לוחות סיליקון מסורתיים. כשהם מתורגמים לעלות פעולה, זה די מרשיע. מספר השנים המקסימלי להחזרת עלות נוספת הוא רק 5 שנים, מה שמראה סיכויי יישום גדולים.

יישום ואפקט של ממראי יבש אמורפיים ברכבות תחתית
יישום של ממראי יבש אמורפיים ברכבות תחתית

דרך הסבר על המבנה והעקרון של ממראי יבש אמורפיים וניתוח הביצועים הכלכלים, בשילוב עם מצב הנדסה של קו 14 של רכבת התחתית בייג'ינג, עבור תוכנית היישום של ממראי יבש אמורפיים, יש לבצע מחקרים מרכזיים על היבטים טכנולוגיים כמו יכולת החזקת קצר-مدار, שליטה ברעש, מדדי איבודים ותוכנית התקנה של ממראי יבש אמורפיים, כדי לנצל את הביצועים הטובים של חיסכון אנרגיה בממראי יבש אמורפיים ולהגביר את רמת החיסכון באנרגיה ברכבות תחתית.

תוצאה של יישום בשטח

בהתייחס לממראי SCBH15-800/10/0.4 יבש אמורפי שנכנס לשימוש בקו 14 של הרכבת, בהשוואה לממראי SCB10-800/10.0.4 יבש, ΔP0 = 1.05 kW; ΔPk = 0. ניתן לחשב את הפחתת צריכת החשמל השנתית של יחידה אחת כדלקמן:

ΔWk = 8 760×(1.05 + 0.62×0) = 9 198 kW·h

ניתן לראות שחיסכון האנרגיה בממראי יבש אמורפיים הוא ברור יחסית.

הצעות רלוונטיות להפעלה ממושכת מקוונת

לגבי ההפעלה הממושכת של ממראי יבש אמורפיים בקו רכבת תחתית, יש לבצע את התכנון, הייצור, ההחזקה והשיפוץ שלהם בעדינות בהתאם לתכונותיהם הייחודיות. המחבר מציג את ההצעות הבאות:

• בהתחשב בצפיפות המגנטית הנמוכה יחסית של חומרים אלוי-מגנטיים והמגנטוסטרקציה הנמוכה יחסית, במהלך תכנון המוצר, לא צריך להגדיר צפיפות מגנטית מנומקת גבוהה מדי. בדרך כלל, עדיף לבחור ערך מתחת ל-1.2 T.

• במהלך תהליכי התכנון והייצור, יש לתת תשומת לב מתאימה ליכולת החזקת קצר-مدار של ממראי יבש אמורפיים. יש לחזק את היכולת הזו באמצעות אמצעים כמו הדוקנות תהליך ואופטימיזציה מבנית.

• אלוי-מגנטיים מראים רגישות קיצונית ללחץ מכני. לכן, בתכנון המבנה, יש להימנע מתכנון מסורתי שבו הליבה משמשת כרכיב נשיא העיקרית.

• כדי להשיג מאפיינים מצוינים של איבודים נמוכים, אפיטקיה של הליבה האלוי-מגנטית היא תהליך בלתי נפרד.

• תחזוקה ותיקון רגולריים של ממראי יבש אמורפיים הם חיוניים. זה עוזר להסיר סיכונים אפשריים ולהאריך את חיי הממרא.

מסקנה

מול הרקע של קידום המדינה הנמרץ לחיסכון באנרגיה ופחתת פליטה, כל התעשייה מאמינה להפחית את צריכת האנרגיה. כמשתמש מרכזי באנרגיה ברשתות עירוניות, אימוץ רחב של ממראי יבש אמורפיים ברכבות תחתית הוא תואם למדיניות התעשייה הלאומית ומכיל סיכויי יישום רחבים.

יש לציין כי עלות ממראי חלוקה אלוי-מגנטית גבוהה יותר מאשר ממראי לוחות סיליקון מסורתיים, וההתקנה שלהם יש לה כמה תכונות ייחודיות. לכן, יש להכין תוכנית בחירת ממראים סבילה בהתבסס על ניתוח כולל של התנאים האזוריים והקו.

מאחר וממראי חלוקה אלוי-מגנטית דורשים תקני תכנון וייצור גבוהים, כשנבחרים ספקים, כדאי לבחור חברות שיש להן תולדות יישום מוצלחות וכושר טכנולוגי מתקדם.