Co jsou transformátory s amorfickým slitinem jejich výhody materiálu jádra a aplikace

Amorfní slitiny transformátorů, vyvinuté v 70. letech, představují novou generaci elektrických transformátorů, které místo běžných silikátových ocelových listů používají jako jádro materiál z amorfních slitin. Ve srovnání s transformátory se silikátovým ocelovým jádrem snižují ztráty bez zatížení přibližně o 70%–80% a prázdný proud o asi 85%. Tyto transformátory jsou v současné době mezi nejenergeticky efektivnějšími distribučními transformátory, což z nich dělá ideální volbu pro aplikace v oblastech s nízkou využitelností zatížení a vysokými požadavky na požární bezpečnost – jako jsou venkovské elektrické sítě, vysoké budovy, obchodní centra, metra, letiště, železniční stanice, průmyslové a těžební podniky a elektrárny.

Amorfní slitinové pásy

Amorfní slitinové pásy jsou vyráběny kombinací prvků jako je železo, kobalt, uhlík, křemík a bor ve specifických poměrech. Směs se roztaví při vysokých teplotách a poté se rychle ztuhne pomocí vysokorychlostního rotujícího kola, přičemž rychlost chlazení dosahuje až 1 000 000°C za sekundu. Toto extrémní chlazení zabrání vytvoření krystalické mřížky, což vede k disorganizovanému, amorfnímu atomovému uspořádání.

Vznik amorfních slitin

Typicky, když kovy nebo slitiny ztuhají ze skupenství kapaliny, atomy přecházejí z nerozvrzeného kapalného stavu do uspořádaného pevného krystalického stavu. Avšak při extrémně vysoké rychlosti chlazení atomy nemají dostatek času uspořádat se do pravidelné mřížky a jsou namísto toho „zmrazeny“ v nerozvrzeném stavu – podobném struktuře kapalin – což vytváří to, co je známo jako amorfní slitina.

Pro čisté kovy, aby dosáhly amorfní struktury, je potřeba extrémně vysoká rychlost chlazení. Vzhledem k aktuálním technologickým omezením je dosažení takových rychlostí v rozsáhlé produkci prakticky nemožné, což ztěžuje výrobu amorfních struktur z čistých kovů.

Chceme-li tento problém překonat, jsou amorfní kovy obvykle vyráběny sléváním základních kovů s jinými prvky. Slitiny složené z atomů různých velikostí a vlastností mají nižší teplotu tavení a jsou více náchylné k vytváření amorfních struktur během rychlého ztuhnutí.

Amorfní slitina používaná v jádrech transformátorů je slitina založená na železu, která se rychle ztuhne do tenkých pásů při rychlosti chlazení jedna milion stupňů za sekundu, s tloušťkou pouze 0,03 mm.

Výhody transformátorů s amorfními slitinami

Energetická účinnost

Použití jádra z amorfní slitiny, kombinované s pokročilým výrobním procesem třífázového třísloupového systému, výrazně snižuje ztráty v jádru. Ztráty bez zatížení jsou sníženy na přibližně 25% ztrát v běžných suchých transformátorech. I když počáteční náklady na jádro z amorfní slitiny jsou vyšší, vynikající účinnost a energetické šetření umožňují, aby se dodatečné investice vrátily během 3–5 let při průměrném zatížení 60%. Během 30letého životního cyklu transformátoru lze dosáhnout významného šetření nákladů na elektřinu.

Spolehlivost

• Izolace třídy H (provozní teplota 180°C): Nabízí vynikající tepelnou odolnost.

• Dlhodobost: Schopná odolat tvrdým podmínkám skladování a přepravy.

• Robustní výkon: Spolehlivě funguje v nepříznivých environmentálních podmínkách (včetně extrémních klimatických a geografických podmínek); může udržet 120% přetížení po dlouhou dobu.

• Odpornost proti krátkému zapojení: Ukazuje vynikající odpornost proti sílám krátkého zapojení.

• Bezúdržbové: Prakticky nevyžaduje údržbu za normálních provozních podmínek.

Bezpečnost

• Nehořlavé: Nezpůsobí požár, odolává ohni a neexploduje ani nevyzařuje toxické plyny během provozu.

• Odolnost vůči prostředí: Méně citlivé na fluktuace teploty, prach a znečištění.

• Odpornost na trhliny: S časem nevznikají trhliny.

• Bezpečnost pro životní prostředí a lidi: Bezpečné pro lidské zdraví a životní prostředí, bez škodlivých účinků na okolní zařízení.

Environmentální výhody

• Ekologické: Nepřispívá k znečištění životního prostředí během výroby, přepravy, skladování nebo provozu.

• Recyklovatelné: Cívek a materiál jádra lze recyklovat na konci životnosti, což umožňuje opětovné využití zdrojů bez škodlivého dopadu na životní prostředí.

• Nízký hluk: Pokročilý design jádra a výrobní technologie zajišťují, že hladiny hluku jsou 4–5 dB nižší než aktuální národní standardy.

Například 2000 kVA SCRBH15-2000 amorfní suchý transformátor provozovaný při 60% zatížení může každoročně ušetřit přibližně 24 000 kWh elektřiny. Při ceně elektřiny 1 RMB za kWh to představuje roční ušetření 24 000 RMB. Současná tržní cena srovnatelného transformátoru SCB10-2000 je přibližně 450 000 RMB, zatímco amorfní verze stojí asi 550 000 RMB – přibližně o 20% více. Nicméně, snížení provozních nákladů během pětiletého období plně kompenzuje vyšší počáteční investici.