هل يمكن زيادة كفاءة أو طاقة محولات الطاقة الكهربائية الموجودة باستخدام أجهزة أو تقنيات؟

طرق لزيادة الكفاءة

تحسين المادة الأساسية والهيكل

• يتم استخدام مواد أساسية عالية الأداء:تستخدم مواد أساسية جديدة مثل السبائك غير البلورية. تتميز السبائك غير البلورية بخصائص مغناطيسية ممتازة، وفقدان الهستيريزيس والدوران فيها منخفض جداً. مقارنة بالمادة الأساسية التقليدية من صفائح السيليكون، يمكن أن يقلل التحويلات ذات النواة من السبائك غير البلورية من فقدان الحمل الخالي بنسبة 70-80%. على سبيل المثال، يمكن للتحويلات ذات النواة من الحديد غير البلوري ذات نفس السعة أن تقلل بشكل كبير من هدر الطاقة الكهربائية وتزيد من معدل استغلال الطاقة خلال التشغيل طويل الأمد مقارنة بالتحويلات ذات النواة من صفائح السيليكون.

• تحسين تصميم الهيكل الأساسي:تحسين طبقات النواة، مثل التركيب الطبقي مع مفاصل متدرجة. هذا التركيب يمكن أن يقلل من تشوه الدائرة المغناطيسية في النواة، ويقلل من مقاومة المغناطيسية وبالتالي يقلل من فقدان الهستيريزيس. في الوقت نفسه، عن طريق التحكم بدقة في عملية تصنيع النواة، وضمان ضيق النواة وتقليل الفجوة الهوائية، مما يساعد على تحسين كفاءة التحويلات.

تحسين مادة التفاف وعملية التفاف

• يتم استخدام مواد التفاف ذات كهرباء عالية:يتم استخدام النحاس أو الألومنيوم عالي النقاء كمادة التفاف، واستخدام عمليات تصنيع متقدمة لتحسين كهرباء المادة. على سبيل المثال، استخدام النحاس خالٍ من الأكسجين كمادة تفاف له كهرباء أعلى من النحاس العادي، مما يمكن أن يقلل من فقدان المقاومة في التفاف. في التحويلات ذات السعة الكبيرة، يشكل فقدان المقاومة في التفاف نسبة كبيرة من الإجمالي، ويمكن أن يكون تقليل فقدان المقاومة في التفاف له تأثير كبير على تحسين كفاءة التحويلات.

• تحسين عملية التفاف:تحسين طريقة التفاف، مثل استخدام تقنية التفاف الوضع. في حالة تفاف عدة أسلاك في وقت واحد، تسمح تقنية التفاف الوضع لكل سلك بأن يتحمل التيار بشكل متساوٍ في مواقع مختلفة داخل التفاف، مما يقلل من الخسائر الإضافية بسبب تأثير الجلد والتقارب. على سبيل المثال، في التفاف الضغط العالي للتحويلات الكهربائية الكبيرة، يمكن لتكنولوجيا التفاف الوضع أن تقلل بشكل فعال من فقدان الدوران في التفاف وتحسين كفاءة التشغيل للتحويلات.

تحسين نظام التبريد

• تحسين كفاءة التبريد:تحديث نظام تبريد التحويلات، مثل من التبريد الهوائي الطبيعي إلى التبريد الهوائي القسري أو من التبريد الذاتي الغمر في الزيت إلى التبريد الهوائي القسري للدورة الدموية الزيتية. يمكن للتبريد الهوائي القسري زيادة معدل تدفق الهواء عبر المروحة وتحسين كفاءة التبريد؛ يستخدم التبريد الهوائي القسري للدورة الدموية الزيتية مضخات زيتية لجعل زيت التحويلات يتدفق بسرعة في المبرد، مما يأخذ حرارة أكبر. من خلال طريقة تبريد أكثر فعالية، يمكن تقليل درجة حرارة العمل للتحويلات، وتقليل مشاكل مثل زيادة المقاومة وتقادم العزل بسبب ارتفاع درجة الحرارة، وبالتالي تحسين كفاءة التحويلات.

• تحسين نظام التحكم بالتبريد:يتم استخدام تقنية التحكم الذكي لنظام التبريد لتقوم تلقائياً بتعديل تشغيل معدات التبريد حسب الحمل ودرجة حرارة التحويلات. على سبيل المثال، عندما يكون الحمل على التحويلات خفيف ودرجة الحرارة منخفضة، يتم تقليل قوة معدات التبريد أو إيقاف بعضها؛ عندما يزداد الحمل وترتفع درجة الحرارة، يتم تشغيل المزيد من معدات التبريد في الوقت المناسب. يمكن لهذا التحكم الذكي ليس فقط ضمان التشغيل الطبيعي للتحويلات، ولكن أيضاً تقليل استهلاك الطاقة لنظام التبريد وتحسين الكفاءة الكلية للتحويلات بشكل غير مباشر.

طرق لزيادة السعة

• تعديل التفاف:زيادة عدد دورات التفاف أو مساحة المقطع العرضي للأسلاك  إذا سمحت حجم نواة التحويلات، يمكن زيادة عدد دورات التفاف أو مساحة المقطع العرضي للأسلاك بشكل مناسب. يمكن لزيادة عدد الدورات أن تحسن نسبة الجهد للتحويلات، وزيادة مساحة المقطع العرضي للأسلاك يمكن أن تقلل من مقاومة التفاف، مما يسمح بمرور تيار أكبر. على سبيل المثال، بالنسبة للتحويلات ذات التخفيض، إذا تم زيادة عدد دورات التفاف ذو الجهد المنخفض ومساحة المقطع العرضي للأسلاك بشكل معقول على أساس الأصلي، يمكن تحسين السعة للتحويلات مع ضمان أداء آخر.

• استخدام التفاف متعدد الأقطاب المتوازية:يتم صنع التفاف عن طريق تفاف عدة أسلاك بشكل متوازي. بهذه الطريقة، يمكن زيادة قدرة التفاف على تحمل التيار، وبالتالي زيادة السعة للتحويلات. في الوقت نفسه، يمكن أن يحسن التفاف متعدد الأقطاب المتوازية أداء التبريد للتفاف إلى حد ما، مما يساعد على التشغيل المستقر للتحويلات تحت السعة العالية.
  

نظام العزل المُحسّن

• استخدام مواد عزل عالية الأداء:استخدام مواد عزل جديدة مثل الورق العازل عالي الأداء، والطلاء العازل وغيرها. هذه المواد الجديدة لها قوة عزل وأداء حراري أعلى، مما يسمح بمرور جهود وأتوكات أعلى دون زيادة حجم التحويلات. على سبيل المثال، استخدام مواد العزل النانوية المركبة الجديدة يمكن أن يتحمل شدة كهربائية أعلى عند نفس المسافة العازلة، مما يوفر إمكانية زيادة سعة التحويلات.

• تحسين هيكل العزل:تحسين هيكل العزل للتحويلات، مثل تقليل الفجوة الهوائية في طبقة العزل واعتماد تخطيط عازل أكثر كثافة. يمكن أن يحسن هيكل العزل الجيد أداء العزل للتحويلات، مما يسمح للتحويلات بتحمل جهود وأتوكات أعلى، وبالتالي تحسين سعتها.