چه چیزی امروزه ترانسفورماترهای آلیاژی آمورف هستند مزایای مواد پایه و کاربردهای آنها

آهنربایی‌های آلیاژی بی‌شکل، که در دهه ۱۹۷۰ توسعه یافته‌اند، نسل جدیدی از ترانسفورماتورهای قدرت هستند که از آلیاژهای بی‌شکل به عنوان ماده‌ی اصلی هسته استفاده می‌کنند به جای برگه‌های فولاد سیلیسی معمولی. در مقایسه با ترانسفورماتورهای با هسته‌ی فولاد سیلیسی، آنها ضررهای بدون بار را تقریباً ۷۰٪ تا ۸۰٪ و جریان بدون بار را حدود ۸۵٪ کاهش می‌دهند. این ترانسفورماتورها در حال حاضر از پرمصرف‌ترین ترانسفورماتورهای توزیع موجود هستند که آنها را برای کاربردهایی مانند شبکه‌های برق روستایی، ساختمان‌های بلند، مراکز تجاری، مترو، فرودگاه‌ها، ایستگاه‌های راه‌آهن، شرکت‌های صنعتی و معادن و نیروگاه‌ها مناسب می‌سازد.

نوارهای آلیاژی بی‌شکل

نوارهای آلیاژی بی‌شکل با ترکیب عناصری مانند آهن، کبالت، کربن، سیلیکون و بور در نسبت‌های دقیق تولید می‌شوند. مخلوط در دمای بالا ذوب شده و سپس با استفاده از چرخی با سرعت بالا سرد می‌شود، با نرخ سرمایشی به ۱,۰۰۰,۰۰۰ درجه سانتیگراد در ثانیه. این سرمایش بسیار سریع تشکیل ساختار شبکه‌ای بلوری را مهار می‌کند و نتیجتاً ترتیب اتمی بی‌نظم و بی‌شکل به وجود می‌آید.

تشکیل آلیاژهای بی‌شکل

معمولاً زمانی که فلزات یا آلیاژها از حالت مایع به حالت جامد تبدیل می‌شوند، اتم‌ها از حالت مایع بی‌نظم به ساختار بلوری مرتب جامد تغییر می‌کنند. با این حال، با نرخ سرمایش بسیار بالا، اتم‌ها فرصت کافی برای تنظیم در یک شبکه‌ی منظم ندارند و به جای آن در حالت بی‌نظم "جمد" می‌شوند- مشابه با ساختار مایعات- که به آن آلیاژ بی‌شکل گفته می‌شود.

برای رسیدن به ساختار بی‌شکل در فلزهای خالص، نیاز به نرخ سرمایش بسیار بالایی است. به دلیل محدودیت‌های فنی فعلی، دستیابی به چنین نرخ‌هایی در تولید در مقیاس بزرگ غیرعملی است، که این موضوع تولید ساختارهای بی‌شکل از فلزهای خالص را دشوار می‌کند.

برای غلبه بر این مشکل، فلزهای بی‌شکل معمولاً با آلیاژسازی فلزهای پایه با عناصر دیگر تولید می‌شوند. آلیاژهای تشکیل شده از اتم‌های با اندازه‌ها و ویژگی‌های مختلف دمای ذوب پایین‌تری دارند و در طی سرمایش سریع بیشتر به تشکیل ساختارهای بی‌شکل میل می‌کنند.

آلیاژ بی‌شکل که در هسته‌ی ترانسفورماتور استفاده می‌شود، یک آلیاژ بر پایه‌ی آهن است که به صورت نوارهای بسیار رقیق با نرخ سرمایش یک میلیون درجه در ثانیه سرد می‌شود و ضخامت آن فقط ۰.۰۳ میلی‌متر است.

مزایای ترانسفورماتورهای آلیاژی بی‌شکل

کارایی انرژی

استفاده از هسته‌های آلیاژی بی‌شکل، در ترکیب با فرآیند ساخت سه‌فازی سه‌ستونه پیشرفته، ضررهای هسته‌ای را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد. ضررهای بدون بار به حدود ۲۵٪ ضررهای ترانسفورماتورهای خشک معمولی کاهش می‌یابند. اگرچه هزینه‌ی اولیه‌ی هسته‌های آلیاژی بی‌شکل بالاتر است، اما کارایی و عملکرد صرفه‌جویی در انرژی فوق‌العاده اجازه می‌دهد سرمایه‌گذاری اضافی در ۳ تا ۵ سال تحت بار متوسط ۶۰٪ بازپرداخت شود. طی عمر مفید ۳۰ ساله ترانسفورماتور، صرفه‌جویی‌های قابل توجهی در هزینه‌ی برق ایجاد می‌شود.

قابلیت اطمینان

• yalb-e H (دمای کاری ۱۸۰ درجه سانتیگراد): مقاومت حرارتی بسیار خوبی دارد.

• طول عمر: قادر به تحمل شرایط ذخیره‌سازی و حمل و نقل سخت است.

• عملکرد قوی: به طور قابل اعتماد در شرایط محیطی بد (از جمله آب و هوای بسیار سخت و موقعیت‌های جغرافیایی) کار می‌کند؛ می‌تواند بار ۱۲۰٪ را برای مدت طولانی تحمل کند.

• مقاومت در برابر کوتاه شدن مدار: مقاومت بسیار خوبی در برابر نیروهای کوتاه شدن مدار دارد.

• بدون نیاز به نگهداری: تحت شرایط عملیاتی معمولی نیازی به نگهداری ندارد.

امنیت

• غیرقابل اشتعال: نمی‌سوزد، مقاوم در برابر آتش است و در طول عملیات نمی‌منفجر شود یا گازهای سمی تولید نمی‌کند.

• مقاومت در برابر محیط: کمتر حساس به تغییرات دمایی، گرد و غبار و آلودگی است.

• مقاومت در برابر شکست: با گذر زمان شکست نمی‌خورد.

• امنیت محیطی و انسانی: برای سلامتی انسان و محیط ایمن است و تأثیرات خطرناکی بر تجهیزات اطراف ندارد.

مزایای محیطی

• دوستانه با محیط زیست: در طی فرآیندهای تولید، حمل و نقل، ذخیره‌سازی و عملیات آلودگی محیطی ایجاد نمی‌کند.

• قابل بازیافت: سیم‌پیچ‌ها و مواد هسته‌ای می‌توانند در پایان عمر بازیافت شوند و امکان استفاده مجدد از منابع را بدون آسیب به محیط ارائه می‌دهند.

• صوت پایین: طراحی و فرآیندهای تولید پیشرفته هسته اطمینان می‌دهند که سطح صدای آن ۴ تا ۵ دسی‌بل پایین‌تر از استانداردهای ملی فعلی است.

به عنوان مثال، یک ترانسفورماتور خشک آلیاژی بی‌شکل SCRBH15-2000 با ظرفیت 2000 kVA که با بار ۶۰٪ کار می‌کند، می‌تواند سالانه حدود ۲۴,۰۰۰ کیلووات ساعت برق صرفه‌جویی کند. با قیمت برق ۱ یوان در کیلووات ساعت، این مقدار به صرفه‌جویی ۲۴,۰۰۰ یوان در سال می‌انجامد. در حال حاضر، قیمت بازار برای یک ترانسفورماتور مشابه SCB10-2000 حدود ۴۵۰,۰۰۰ یوان است، در حالی که نسخه‌ی آلیاژی بی‌شکل حدود ۵۵۰,۰۰۰ یوان - حدود ۲۰٪ بالاتر- است. با این حال، کاهش هزینه‌های عملیاتی در طول پنج سال می‌تواند سرمایه‌گذاری اولیه‌ی بالاتر را به طور کامل جبران کند.