Quels sont les transformateurs en alliage amorphe leurs avantages matériau de noyau et applications

Les transformateurs à alliages amorphes, développés dans les années 1970, représentent une nouvelle génération de transformateurs qui utilisent des alliages amorphes comme matériau de noyau au lieu des feuilles d'acier silicium conventionnelles. Comparés aux transformateurs à noyau en acier silicium, ils réduisent les pertes à vide d'environ 70% à 80% et le courant à vide d'environ 85%. Ces transformateurs sont actuellement parmi les plus économes en énergie disponibles pour la distribution, ce qui en fait des choix idéaux pour des applications dans des zones à faible utilisation de charge et à hautes exigences de sécurité incendie, telles que les réseaux électriques ruraux, les immeubles de grande hauteur, les centres commerciaux, les métros, les aéroports, les gares ferroviaires, les entreprises industrielles et minières, et les centrales électriques.

Bandes d'alliages amorphes

Les bandes d'alliages amorphes sont produites en combinant des éléments tels que le fer, le cobalt, le carbone, le silicium et le bore dans des proportions précises. Le mélange est fondu à haute température puis solidifié rapidement à l'aide d'une roue rotative à haute vitesse, avec un taux de refroidissement atteignant jusqu'à 1 000 000°C par seconde. Ce refroidissement extrême empêche la formation de structures cristallines, aboutissant à un arrangement atomique désordonné, amorphe.

Formation des alliages amorphes

Typiquement, lorsque les métaux ou alliages passent de l'état liquide à l'état solide, les atomes transitent d'un état liquide désordonné à une structure cristalline ordonnée. Cependant, avec un taux de refroidissement extrêmement élevé, les atomes n'ont pas le temps de s'organiser en un réseau régulier et sont "figés" dans un état désordonné, similaire à la structure des liquides, formant ainsi ce qu'on appelle un alliage amorphe.

Pour que les métaux purs atteignent une structure amorphe, un taux de refroidissement exceptionnellement élevé est nécessaire. En raison des limitations technologiques actuelles, obtenir de tels taux en production à grande échelle est impraticable, rendant difficile la production de structures amorphes à partir de métaux purs.

Pour surmonter cela, les métaux amorphes sont généralement produits en alliant des métaux de base avec d'autres éléments. Les alliages composés d'atomes de tailles et de propriétés différentes ont des points de fusion plus bas et sont plus susceptibles de former des structures amorphes lors du refroidissement rapide.

L'alliage amorphe utilisé dans les noyaux de transformateurs est un alliage à base de fer, solidifié rapidement en fines bandes à un taux de refroidissement d'un million de degrés par seconde, avec une épaisseur de seulement 0,03 mm.

Avantages des transformateurs à alliages amorphes

Efficacité énergétique

L'utilisation de noyaux en alliages amorphes, combinée à un processus de fabrication avancé à trois phases et trois colonnes, réduit considérablement les pertes de noyau. Les pertes à vide sont réduites à environ 25% de celles des transformateurs secs conventionnels. Bien que le coût initial des noyaux en alliages amorphes soit plus élevé, l'efficacité exceptionnelle et les performances d'économie d'énergie permettent de récupérer l'investissement supplémentaire en 3 à 5 ans sous une charge moyenne de 60%. Au cours de la durée de vie de 30 ans du transformateur, des économies substantielles en coûts d'électricité peuvent être réalisées.

Fiabilité

• Isolation classe H (température de fonctionnement de 180°C) : Offre une excellente résistance thermique.

• Durabilité : Capable de résister à des conditions de stockage et de transport difficiles.

• Performance robuste : Fonctionne de manière fiable dans des conditions environnementales défavorables (y compris des climats et des milieux géographiques extrêmes) ; peut supporter une surcharge de 120% pendant de longues périodes.

• Résistance aux courts-circuits : Démontre une résistance supérieure aux forces de court-circuit.

• Sans maintenance : Nécessite pratiquement aucune maintenance dans des conditions de fonctionnement normales.

Sécurité

• Ininflammable : Ne s'enflamme pas, résiste au feu et ne produit ni explosion ni gaz toxiques pendant son fonctionnement.

• Résilience environnementale : Moins sensible aux fluctuations de température, à la poussière et à la pollution.

• Résistance à la fissuration : Ne développe pas de fissures au fil du temps.

• Sécurité environnementale et humaine : Sain pour la santé humaine et l'environnement, sans effets nuisibles sur les équipements environnants.

Avantages environnementaux

• Écologique : Ne cause aucune pollution environnementale lors de la fabrication, du transport, du stockage ou de l'exploitation.

• Récupérable : Les bobines et les matériaux de noyau peuvent être recyclés en fin de vie, permettant une réutilisation des ressources sans dommage pour l'environnement.

• Faible bruit : La conception et les techniques de fabrication avancées du noyau assurent que les niveaux de bruit sont de 4 à 5 dB en dessous des normes nationales actuelles.

Par exemple, un transformateur sec amorphe SCRBH15-2000 de 2000 kVA fonctionnant à 60% de charge peut économiser environ 24 000 kWh d'électricité par an. Avec un coût d'électricité de 1 RMB par kWh, cela représente une économie annuelle de 24 000 RMB. Actuellement, le prix de marché d'un transformateur comparable SCB10-2000 est d'environ 450 000 RMB, tandis que la version amorphe coûte environ 550 000 RMB, soit environ 20% de plus. Cependant, la réduction des coûts d'exploitation sur une période de cinq ans peut entièrement compenser l'investissement initial plus élevé.