האם ניתן להעלות את היעילות או הקיבולת של מרתכי חשמל קיימים באמצעות מכשירים או טכניקות?

דרכים להגדלת היעילות

אופטימיזציה של החומר והמבנה המרכזיות

• משתמשים בחומרים מרכזיים בעוצמה גבוהה：משתמשים בחומרים מרכזיים חדשים, כגון אלויי אמורפיים. האלויי האמורפיים יש להם תכונות מגנטיות מצוינות, והאובדן ההיסטרטי והאובדן הסיבובי שלהם נמוכים מאוד. בהשוואה ללב מרכז מסיליקון טרדיונלי, ניתן להפחית את אובדן העומס של טרנספורמר עם לב מרכז מאלויי אמורפיים ב-70-80%. לדוגמה, טרנספורמר עם לב מרכז מאלויי אמורפיים באותו קיבולת יכול להפחית משמעותית את הפסד אנרגיה חשמלית ולהגביר את יעילות השימוש באנרגיה במהלך פעולה ממושכת לעומת טרנספורמר עם לב מרכז מסיליקון.

• עיצוב מבנה מרכז משופר：אופטימיזציה של שכבות הלב המרכז, כגון מבנה עם חיבורים מרובעים. מבנה זה יכול להפחית את עיוות המעגל המגנטי בלב המרכז, להפחית את ההתנגדות המגנטית ולפיכך להפחית את אובדן ההיסטרטי. בו זמנית, באמצעות שליטה מדויקת בתהליך הייצור של הלב המרכז, הבטחת הצפיפות של הלב המרכז והפחתת הפער האווירי גם כן עוזרים להגביר את יעילות הטרנספורמר.

השתפרות בחומרים ותהליך הסיבוב

• משתמשים בחומרים סיבוביים בעלי מוליכות גבוהה：משתמשים kupfer או אלומיניום טהור כחומר לסיבוב, ותהליכים מתקדמים לייצור כדי להגביר את מוליכות החומר. לדוגמה, שימוש בקופר חסר חמצן כסיבוב מכיל מוליכות גבוהה יותר מאשר קופר רגיל, מה שיכול להפחית את אובדן ההתנגדות בסיבוב. בטרנספורמר גדול, אובדן ההתנגדות בסיבוב מהווה חלק גדול מאובדן הכולל, והפחתת אובדן התנגדות בסיבוב יש השפעה משמעותית על שיפור יעילות הטרנספורמר.

• אופטימיזציה של תהליך הסיבוב：שיפור בשיטת הסיבוב, כגון שימוש בטכנולוגיית סיבוב מחליפה. במקרה של סיבוב של מספר חוטים בו זמנית, סיבוב מחליפה מאפשר לכל חוט לסבול זרם באופן אחיד במיקומים שונים בסיבוב, מה שמפחית אובדן נוסף עקב תופעות עור וקרבה. לדוגמה, בסיבוב מתח גבוה של טרנספורמר גדול, טכנולוגיית הסיבוב המחליפה יכולה להפחית בצורה יעילה את אובדן הסיבוב ולהגביר את יעילות הפעולה של הטרנספורמר.

מערכת קירור משופרת

• השתפרות ביישום הקירור：עדכון מערכת הקירור של הטרנספורמר, כגון מעבר מקירור אוויר טבעי לקירור אוויר כפוף או מקירור עצמאי בשמן למעבר שמן בכוח אוויר. קירור אוויר כפוף יכול להגביר את קצב הזרם של האוויר דרך המאוורר לשפר את יעילות הפיזור; מעבר שמן בכוח אוויר משתמש במשאבות שמן כדי לגרום לשמן הטרנספורמר לזרום במהירות ברadiator, לקחת יותר חום. דרך קירור יעילה יותר אפשר להפחית את הטמפרטורה של הטרנספורמר, ולהפחית בעיות כמו הגברת ההתנגדות והבזק של המבודדים כתוצאה מגברת הטמפרטורה, ובכך להגביר את יעילות הטרנספורמר.

• אופטימיזציה של בקרה מערכת קירור：שימוש בטכנולוגיה בקרה אינטליגנטית של מערכת הקירור כדי להתאים באופן אוטומטי את פעולת ציוד הקירור בהתאם לנטל והתמפרטורה של הטרנספורמר. לדוגמה, כאשר הנטל של הטרנספורמר קל והטמפרטורה נמוכה, הכוח של ציוד הקירור מתוקנן אוטומטית או חלק מהציוד נעצר; כאשר הנטל גדל והטמפרטורה עולה, יותר ציוד קירור מתחיל לתפקד בזמן. בקרה אינטליגנטית זו יכולה לא רק להבטיח את הפעילות הנורמלית של הטרנספורמר, אלא גם להפחית את צריכת האנרגיה של מערכת הקירור ולהגביר באופן עקיף את יעילות הטרנספורמר הכוללת.

דרכים להגדלת הקיבולת

• סיבוב معدل：הגדלת מספר הסיבובים או שטח החתך של החוט  אם גודל הלב המרכז מאפשר, ניתן להגדיל את מספר הסיבובים של הסיבוב או שטח החתך של החוט. הגדלת מספר הסיבובים יכולה לשפר את יחס המתח של הטרנספורמר, והגדלת שטח החתך של החוט יכולה להפחית את ההתנגדות של הסיבוב, מה שמאפשר מעבר זרם גדול יותר. לדוגמה, עבור טרנספורמר מדרוג, אם מספר הסיבובים של הסיבוב הנמוך והשטח החתך של החוט מוגדלים באופן סביר על בסיס המקורי, ניתן להגביר את הקיבולת של הטרנספורמר תוך שמירה על ביצועים אחרים.

• שימוש בסיבוב מקביל רב-חוטי：הסיבוב נעשה על ידי סיבוב מספר חוטים במקביל. בדרך זו, ניתן להגדיל את יכולת נשיאת הזרם של הסיבוב, ובכך להגביר את הקיבולת של הטרנספורמר. בו זמנית, הסיבוב הרב-חוטי יכול גם לשפר את ביצועי הקירור של הסיבוב במידה מסוימת, מה שמנוע יציבות בפעולת הטרנספורמר בקיבולת גבוהה.
  

מערכת מבודדת מופטמת

• שימוש בחומרים מבודדים בעוצמה גבוהה：שימוש בחומרים מבודדים חדשים, כגון נייר מבודד בעוצמה גבוהה, צבע מבודד וכדומה. החומרים החדשים הללו יש להם עוצמה מבודדת גבוהה יותר וחום עמידות גבוהה יותר, מה שמאפשר מעבר מתח ומתח גבוהים מבלי להגדיל את הנפח של הטרנספורמר. לדוגמה, שימוש בחומרים מבודדים חדשים בננו-קומפוזיטיים יכול לסבול מתח חזק יותר באותה מרחק מבודד, מה שמספק אפשרות להגדלת הקיבולת של הטרנספורמרים.

• שימוש בחומרים מבודדים בעוצמה גבוהה：אופטימיזציה של מבנה המבודד של הטרנספורמר, כגון הפחתת הפער האווירי בשכבה המבודדת והימנות על מבנה מבודד קומפקטי יותר. מבנה מבודד טוב יכול לשפר את ביצועי המבודד של הטרנספורמר, כך שהטרנספורמר יכול לסבול מתח גבוה ומתח גדול יותר, ובכך להגביר את הקיבולת של הטרנספורמר.