Что такое трансформаторы с аморфным сплавом Их преимущества и применение материала сердечника

Аморфные сплавы трансформаторы, разработанные в 1970-х годах, представляют собой новое поколение силовых трансформаторов, которые используют аморфные сплавы в качестве сердечника вместо традиционных листов силиконовой стали. По сравнению с трансформаторами с сердечником из силиконовой стали, они снижают потери холостого хода на 70%–80% и ток холостого хода примерно на 85%. Эти трансформаторы являются одними из самых энергоэффективных распределительных трансформаторов, что делает их идеальными для применения в областях с низким уровнем использования нагрузки и высокими требованиями к пожарной безопасности — таких как сельские электросети, высотные здания, торговые центры, метрополитены, аэропорты, железнодорожные станции, промышленные и горнодобывающие предприятия, а также электростанции.

Аморфные сплавы в виде лент

Аморфные сплавы в виде лент производятся путем комбинирования элементов, таких как железо, кобальт, углерод, кремний и бор, в точных пропорциях. Смесь расплавляется при высоких температурах, а затем быстро затвердевает с использованием высокоскоростного вращающегося колеса, с охлаждением до 1,000,000°C в секунду. Экстремальное охлаждение предотвращает образование кристаллической решетки, что приводит к беспорядочному, аморфному расположению атомов.

Формирование аморфных сплавов

Обычно, когда металлы или сплавы затвердевают из жидкого состояния, атомы переходят от беспорядочного жидкого состояния к упорядоченной твердой кристаллической структуре. Однако при чрезвычайно высокой скорости охлаждения атомы не успевают упорядочиться в регулярную решетку и остаются "замороженными" в беспорядочном состоянии — подобно структуре жидкостей — формируя то, что называется аморфным сплавом.

Для того чтобы чистые металлы достигли аморфной структуры, требуется исключительно высокая скорость охлаждения. Из-за текущих технологических ограничений достижение таких скоростей в крупномасштабном производстве является непрактичным, что делает трудным производство аморфных структур из чистых металлов.

Чтобы преодолеть это, аморфные металлы обычно производятся путем легирования основных металлов другими элементами. Сплавы, состоящие из атомов различных размеров и свойств, имеют более низкие температуры плавления и более склонны к формированию 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.

Преимущества трансформаторов с аморфными сплавами

Энергоэффективность

Использование сердечников из аморфных сплавов в сочетании с передовым трехфазным трехстолбчатым процессом производства значительно снижает потери в сердечнике. Потери холостого хода снижаются до примерно 25% по сравнению с традиционными сухими трансформаторами. Хотя начальная стоимость сердечников из аморфных сплавов выше, исключительная эффективность и энергосберегающие характеристики позволяют вернуть дополнительные инвестиции в течение 3–5 лет при средней нагрузке 60%. За 30-летний срок службы трансформатора можно достичь значительной экономии электроэнергии.

Надежность

• Класс изоляции H (температура эксплуатации 180°C): Обеспечивает отличную термостойкость.

• Прочность: Выдерживает жесткие условия хранения и транспортировки.

• Устойчивая работа: Надежно работает в сложных условиях окружающей среды (включая экстремальные климатические и географические условия); способен выдерживать перегрузку на 120% в течение длительного времени.

• Сопротивление короткому замыканию: Демонстрирует высокую устойчивость к силам короткого замыкания.

• Без обслуживания: Не требует практически никакого обслуживания в нормальных условиях эксплуатации.

Безопасность

• Негорючий: Не воспламеняется, устойчив к огню и не взрывается или не выделяет токсичные газы во время работы.

• Стойкость к окружающей среде: Менее чувствителен к колебаниям температуры, пыли и загрязнениям.

• Устойчивость к растрескиванию: Со временем не образует трещин.

• Безопасность для окружающей среды и человека: Безопасен для здоровья человека и окружающей среды, не оказывает вредного воздействия на окружающее оборудование.

Экологические преимущества

• Экологичность: Не вызывает загрязнения окружающей среды при производстве, транспортировке, хранении или эксплуатации.

• Переработка: Катушки и материалы сердечника могут быть переработаны в конце срока службы, что позволяет повторно использовать ресурсы без вреда для окружающей среды.

• Низкий уровень шума: Продвинутый дизайн и технологии производства обеспечивают уровень шума на 4–5 дБ ниже текущих национальных стандартов.

Например, 2000 кВА SCRBH15-2000 аморфный сухой трансформатор, работающий при нагрузке 60%, может сэкономить около 24 000 кВт·ч электроэнергии в год. При стоимости электроэнергии 1 RMB за кВт·ч это означает ежегодную экономию 24 000 RMB. В настоящее время рыночная цена аналогичного трансформатора SCB10-2000 составляет около 450 000 RMB, тогда как аморфная версия стоит около 550 000 RMB — примерно на 20% дороже. Однако снижение эксплуатационных расходов за пятилетний период полностью компенсирует более высокие первоначальные инвестиции.