Почему аморфный сплав тоньше, чем листы кремниевой стали?

Ан трансформатор из аморфного сплаваЭто новый тип энергоэффективного трансформатора, в котором используется сердечник, изготовленный из аморфный сплав В качестве сердечника трансформатора используется полосовой материал. Трансформаторы с сердечником из аморфного сплава обладают значительными преимуществами с точки зрения энергосбережения и защиты окружающей среды. По сравнению с трансформаторами S13, потери холостого хода у трансформаторов из аморфного сплава снижены на 57%. По сравнению с трансформаторами S11 потери холостого хода снижены на 64%, а по сравнению с трансформаторами S9 — на 72%.

В процессе формования аморфный сплав быстро охлаждается и подвергается напряжению при намотке сердечника. Материал сердечника из аморфного сплава очень чувствителен к механическим напряжениям, поскольку как растягивающие, так и изгибающие напряжения могут влиять на его магнитные свойства. Для достижения благоприятных характеристик потерь сердечник из аморфного сплава должен пройти отжиг в определенных условиях магнитного поля после формования. Однако процесс отжига сложен и требует высокой точности. Поскольку потери в сердечнике из аморфного сплава увеличиваются с давлением, необходимо тщательно продумать конструкцию корпуса трансформатора во время отжига, а также принять соответствующие и эффективные меры. После отжига материал сердечника из аморфного сплава становится чрезвычайно хрупким и склонным к образованию обломков, что требует специальных технологических мер в процессе производства. Толщина пластин сердечника из аморфного сплава чрезвычайно мала, всего 0,025 мм, что составляет менее одной десятой толщины обычно используемых листов кремниевой стали. Коэффициент укладки сердечников из аморфного сплава относительно низок и составляет всего 0,86. Насыщенная плотность магнитного потока аморфного сплава также низка (приблизительно 1,5 Тл), поэтому номинальная плотность магнитного потока сердечников из аморфного сплава (1,3–1,4 Тл) ниже, чем у холоднокатаных листов из кремниевой стали (1,6–1,7 Тл). В результате конструкция изделия ограничена свойствами материала.

Характеристики трансформаторов из аморфных сплавов

Аморфный сплав на основе железа, используемый в сердечниках из аморфного сплава, не имеет кристаллической структуры, что приводит к низкой намагничивающей способности и высокому удельному сопротивлению, значительно снижая потери на вихревые токи. Следовательно, потери холостого хода и ток холостого хода трансформаторов с сердечниками из аморфного сплава исключительно низки. Потери холостого хода трансформаторов с сердечниками из аморфного сплава составляют всего около 35% от потерь холостого хода распределительных трансформаторов типа S11, что делает их особенно подходящими для областей с колеблющимися электрическими нагрузками, таких как сельские районы, города, школы и уличное освещение. Однако некоторые считают, что потери холостого хода трансформаторов с сердечниками из аморфного сплава могут увеличиваться со временем. Это опасение неоправданно, поскольку температура Кюри аморфного сплава составляет приблизительно 415 °C, а температура его кристаллизации — 550 °C. Эти температуры достаточно высоки для таких процессов, как обработка аморфной полосы, отжиг сердечника после формовки, нормальные рабочие температуры и термическая стабильность при коротком замыкании, поэтому опасения по поводу кристаллизации на практике необоснованны.

Экономические показатели и социальные выгоды

Благодаря очень низким потерям холостого хода трансформаторов с сердечником из аморфного сплава, они обеспечивают значительную экономию энергии и могут эффективно снизить потери, связанные с трансформаторами, в линиях электропередачи. В текущих рыночных условиях сравнительный экономический анализ трехфазных распределительных трансформаторов с сердечником из аморфного сплава и масляным охлаждением типа SH15 и трехфазных распределительных трансформаторов с масляным охлаждением типа S9 показывает, что срок окупаемости инвестиций в распределительные трансформаторы с сердечником из аморфного сплава составляет чуть более трех лет, после чего пользователи могут получать долгосрочную выгоду. Ежегодная потребность Китая в трансформаторах составляет приблизительно 100 миллионов кВА. Если бы трансформаторы с сердечником из аморфного сплава были полностью внедрены, ежегодная экономия электроэнергии могла бы превысить 20 миллиардов кВт·ч, что привело бы к снижению затрат на электроэнергию почти на 10 миллиардов юаней. Кроме того, это принесло бы значительные экологические выгоды за счет сокращения выбросов CO₂ и SO₂ в атмосферу и минимизации неперерабатываемых отходов. В долгосрочной перспективе внедрение трансформаторов с сердечником из аморфных сплавов может существенно сэкономить энергию для страны, одновременно обеспечивая значительные экологические преимущества, что делает их достойными широкого распространения.