Czym są transformatory z amorficznym stopem Ich zalety materiałowe rdzenia i zastosowania

Amorfe alloyowe transformatory, opracowane w latach 70., reprezentują nową generację transformatorów elektrycznych, które wykorzystują amorficzne stopy jako materiał rdzenia zamiast tradycyjnych płyt z żelaza krzemu. W porównaniu do transformatorów z rdzeniem z żelaza krzemu, redukują straty bezobciążeniowe o około 70%–80% i prąd bezobciążeniowy o około 85%. Te transformatory są obecnie jednymi z najbardziej energooszczędnych transformatorów dystrybucyjnych dostępnych, co sprawia, że są idealne do zastosowań w obszarach o niskim wykorzystaniu obciążenia i wysokich wymaganiach bezpieczeństwa pożarowego – takich jak sieci energetyczne wiejskie, budynki wielokondygnacyjne, centra handlowe, metra, lotniska, dworce kolejowe, przedsiębiorstwa przemysłowe i górnicze oraz elektrownie.

Amorficzne taśmy ze stopów

Amorficzne taśmy ze stopów są produkowane poprzez łączenie elementów takich jak żelazo, kobalt, węgiel, krzem i bor w precyzyjnych proporcjach. Mieszanina jest topiona w wysokich temperaturach, a następnie szybko solidyzowana za pomocą szybko obracającego się koła, z szybkością chłodzenia dochodzącą do 1 000 000°C na sekundę. To ekstremalne chłodzenie zapobiega powstaniu struktur kryształowych, prowadząc do nieuporządkowanego, amorficznego ułożenia atomów.

Formowanie amorficznych stopów

Typowo, gdy metale lub stopy solidyzują się z ciekłego stanu, atomy przeходят из жидкого состояния в упорядоченную твердую кристаллическую структуру. Однако при крайне высокой скорости охлаждения атомы не успевают упорядочиться в регулярную решетку и вместо этого "замораживаются" в неупорядоченном состоянии — подобно структуре жидкостей — образуя то, что называется аморфным сплавом.

Aby получить аморфную структуру для чистых металлов, требуется исключительно высокая скорость охлаждения. Из-за текущих технологических ограничений достижение таких скоростей в крупномасштабном производстве непрактично, что делает трудным производство аморфных структур из чистых металлов.

Чтобы преодолеть это, аморфные металлы обычно производятся путем легирования основных металлов с другими элементами. Сплавы, состоящие из атомов разных размеров и свойств, имеют более низкие температуры плавления и более склонны к образованию аморфных структур при быстром затвердевании.

Аморфный сплав, используемый в сердечниках трансформаторов, представляет собой железосодержащий сплав, быстро затвердевший в тонкие ленты со скоростью охлаждения один миллион градусов в секунду, с толщиной всего 0,03 мм.

Zalety amorficznych transformatorów ze stopów

Energia Efektywność

Użycie rdzeni z amorficznych stopów, połączone z zaawansowanym procesem produkcji trójfazowej konstrukcji trójprzęsłowej, znacznie zmniejsza straty w rdzeniu. Straty bezobciążeniowe są obniżane do około 25% tych występujących w konwencjonalnych suchych transformatorach. Choć początkowy koszt rdzeni z amorficznych stopów jest wyższy, wyjątkowa efektywność i oszczędność energii pozwalają na zwrot dodatkowych inwestycji w ciągu 3–5 lat przy średnim obciążeniu 60%. W ciągu 30-letniego okresu użytkowania transformatora można osiągnąć znaczne oszczędności w kosztach energii.

Niezawodność

• Izolacja klasy H (temperatura pracy 180°C): Zapewnia doskonałą odporność termiczną.

• Trwałość: Wytrzymuje surowe warunki magazynowania i transportu.

• Stosowanie w trudnych warunkach: Działa niezawodnie w niekorzystnych warunkach środowiskowych (w tym ekstremalne klimaty i ukształtowanie terenu); może utrzymywać przeciążenie 120% przez dłuższy czas.

• Odporność na krótkie zwarcia: Wykazuje wybitną odporność na siły związane z krótkimi zwarciami.

• Bezobsługowość: W normalnych warunkach eksploatacji nie wymaga praktycznie żadnej konserwacji.

Bezpieczeństwo

• Niepalny: Nie zapala się, jest odporny na ogień i nie eksploduje ani nie emituje toksycznych gazów podczas działania.

• Wytrzymałość na warunki środowiskowe: Mniej wrażliwy na fluktuacje temperatur, kurz i zanieczyszczenia.

• Odporność na pękanie: Nie tworzy pęknięć z upływem czasu.

• Bezpieczeństwo dla środowiska i zdrowia ludzi: Bezpieczny dla zdrowia ludzi i środowiska, bez szkodliwego wpływu na otaczające urządzenia.

Korzyści ekologiczne

• Eko-przyjazny: Nie powoduje zanieczyszczenia środowiska podczas produkcji, transportu, magazynowania ani eksploatacji.

• Przyjazny dla środowiska: Cewki i materiały rdzenia mogą być recyklingowane po zakończeniu cyklu życia, umożliwiając ponowne wykorzystanie zasobów bez szkodliwego wpływu na środowisko.

• Niski poziom hałasu: Zaawansowane projektowanie i techniki produkcji rdzenia zapewniają, że poziom hałasu jest o 4–5 dB niższy od obecnych standardów narodowych.

Na przykład, 2000 kVA SCRBH15-2000 amorficzny suchy transformator działający przy obciążeniu 60% może oszczędzić rocznie około 24 000 kWh energii. Przy koszcie energii 1 RMB za kWh, to oznacza roczną oszczędność 24 000 RMB. Obecnie rynkowa cena porównywalnego transformatora SCB10-2000 wynosi około 450 000 RMB, podczas gdy wersja amorficzna kosztuje około 550 000 RMB – około 20% więcej. Jednakże, obniżenie kosztów operacyjnych w ciągu pięciu lat może całkowicie zrekompensować wyższą początkową inwestycję.