Що Таке Аморфні Сплави Трансформаторів Їхні Переваги Матеріалу Серцевини та Застосування

Аморфні сплави трансформатори, розроблені у 1970-х роках, представляють нове покоління електроперетворників, які використовують аморфні сплави як матеріал серцевини замість звичайних силиконових сталевих листів. Порівняно з трансформаторами на основі силиконової сталі, вони зменшують безнавантажені втрати приблизно на 70%–80% і безнавантажений струм приблизно на 85%. Ці трансформатори зараз є одними з найбільш енергоефективних розподільчих трансформаторів, що робить їх ідеальними для застосування в місцях з низькою використаністю навантаження та високими вимогами до пожежної безпеки — таких як сільські електромережі, висотні будівлі, торгові центри, метро, аеропорти, залізничні станції, промислові та гірничі підприємства, та електростанції.

Аморфні сплави у вигляді стрічок

Аморфні сплави у вигляді стрічок виробляються шляхом поєднання елементів, таких як залізо, кобальт, вуглець, кремній та бор, у точних пропорціях. Суміш плавиться при високих температурах, а потім швидко затвердіє за допомогою високошвидкісного обертального колеса, з швидкістю охолодження, яка досягає 1 000 000°С за секунду. Це екстремальне охолодження запобігає формуванню кристалічних решіток, що призводить до неупорядкованої, аморфної атомної структури.

Утворення аморфних сплавів

Зазвичай, коли метали або сплави затвердіють з рідкого стану, атоми переходять від неупорядкованого рідкого фазового стану до впорядкованої твердої кристалічної структури. Однак, при надзвичайно високій швидкості охолодження, атомам немає достатньо часу, щоб упорядкуватися в регулярну решітку, і вони замість цього "заморожуються" у неупорядкованому стані — подібному до структури рідин — утворюючи те, що відомо як аморфний сплав.

Для чистих металів, щоб досягти аморфної структури, потрібна надзвичайно висока швидкість охолодження. Згідно з поточними технологічними обмеженнями, досягнення таких швидкостей при великомасштабному виробництві непрактичне, що робить складним виробництво аморфних структур з чистих металів.

Щоб подолати це, аморфні метали зазвичай виробляються шляхом легування базових металів іншими елементами. Сплави, складені з атомів різних розмірів та властивостей, мають нижчу температуру плавлення і більш схильні до формування аморфних структур при швидкому затвердіванні.

Аморфний сплав, використаний в серцевинах трансформаторів, є сплавом на основі заліза, який швидко затвердіє у вигляді тонких стрічок з швидкістю охолодження один мільйон градусів за секунду, з товщиною лише 0,03 мм.

Переваги аморфних сплавів трансформаторів

Енергоефективність

Використання аморфних сплавів в серцевинах, поєднане з передовим процесом виробництва трифазного триколонного типу, значно зменшує втрати в середині. Безнавантажені втрати знижуються до приблизно 25% від тих, що виявляються в звичайних сухих трансформаторах. Хоча початкова вартість аморфних сплавів вища, виняткова ефективність та енергоефективність дозволяють повернути додаткові витрати протягом 3–5 років при середньому навантаженні 60%. За 30-річний термін служби трансформатора можна досягти значних економій у витратах на електроенергію.

Надійність

• Ізоляція класу H (температура роботи 180°С): Надає відмінну термічну стійкість.

• Протиударність: Відмінно переносить жорсткі умови зберігання та транспортування.

• Стійкість до неблагоприятних умов: Надійно працює в неблагоприятних екологічних умовах (включаючи крайні кліматичні та географічні умови); може тривалий час працювати при 120% перевантаження.

• Стійкість до коротких замикань: Демонструє відмінну стійкість до сил коротких замикань.

• Безпідтримковість: Не потребує практично жодного обслуговування при нормальній експлуатації.

Безпека

• Не горить: Не загорається, стійкий до вогню, не вибухає та не виділяє токсичні гази під час роботи.

• Екологічна стійкість: Менш чутливий до коливань температури, пилу та забруднення.

• Стійкість до тріщин: Не розривається з часом.

• Екологічна та людська безпека: Безпечний для здоров'я людини та оточення, без шкідливого впливу на оточуючі об'єкти.

Екологічні переваги

• Екологічна безпечність: Не завдає шкоди навколишньому середовищу під час виробництва, транспортування, зберігання або експлуатації.

• Переробність: Котушечні та серцевинні матеріали можуть бути перероблені в кінці строку служби, що дозволяє повторне використання ресурсів без шкоди для навколишнього середовища.

• Низький шум: Передовий дизайн та технології виробництва серцевин забезпечують рівень шуму на 4–5 дБ нижче за поточні національні стандарти.

Наприклад, 2000 кВА SCRBH15-2000 аморфний сухий трансформатор, що працює при 60% навантаженні, може економити приблизно 24 000 кВт·год електроенергії щорічно. При вартості електроенергії 1 юань за кВт·год, це означає економію 24 000 юань на рік. На даний момент ринкова ціна аналогічного SCB10-2000 трансформатора становить приблизно 450 000 юань, тоді як аморфна версія коштує приблизно 550 000 юань — приблизно на 20% більше. Однак, зменшення операційних витрат за п'ятилітній період повністю компенсує вищу початкову інвестицію.