Что такое распределительный трансформатор из аморфного сплава?

Проще говоря, распределительный трансформатор из аморфного сплава — это распределительный трансформатор, в материале сердечника которого вместо традиционных листов кремнистой стали используется «аморфный сплав». У него только одна основная цель: значительно снизить потери мощности самого трансформатора.

(нажмите на изображение, чтобы просмотреть распределительный трансформатор из аморфного сплава)

I. Сначала поймите, почему в трансформаторах есть потери

Функция распределительного трансформатора заключается в преобразовании электроэнергии высокого напряжения 10 кВ в электроэнергию низкого напряжения 220 В для бытового использования. Сам этот процесс имеет потери энергии, которые в основном делятся на две категории:

• Потери в меди: потери, вызванные нагревом при прохождении тока через катушку, связанные с размером нагрузки.
• Потери в железе (потери на холостом ходу): пока трансформатор включен, железный сердечник будет неоднократно намагничиваться и размагничиваться, что потребляет энергию в процессе. Потеря железа происходит непрерывно 24 часа в сутки.

Традиционные трансформаторы используют листы кремниевой стали в качествежелезный сердечник, которому необходимо преодолевать большое сопротивление во время намагничивания, поэтому потери в железе высоки. Появление аморфных сплавов должно решить эту проблему.

II. Что за материал представляет собой аморфный сплав?

Аморфный сплав – это металлический материал, в котором атомы расположены в неупорядоченном состоянии.

Атомы обычных металлов (например, кремнистой стали) расположены правильно, как аккуратно сложенные кирпичи. Это называется «кристаллическим». При производстве аморфных сплавов расплавленный металл быстро затвердевает со скоростью охлаждения около 1 миллиона градусов Цельсия в секунду. Атомы «замораживаются», прежде чем их можно будет расположить в нужном порядке, образуя неупорядоченную структуру, подобную стеклу.

Характеристики этой неупорядоченной структуры: намагничивание чрезвычайно легкое, а потери на гистерезис чрезвычайно низкие.

III. Основные преимущества: превосходные преимущества в области энергосбережения и защиты окружающей среды.

Основная причина, по которой распределительные трансформаторы из аморфных сплавов привлекли большое внимание, заключается в их революционных энергосберегающих характеристиках. По сравнению с традиционными трансформаторами из кремниевой стали его преимущества в основном отражаются в следующих аспектах:

1. Чрезвычайно низкие потери холостого хода. Благодаря чрезвычайно высокой эффективности намагничивания и размагничивания аморфных сплавов потери в железе (т.е. потери холостого хода) значительно снижаются на 70–80 % по сравнению с традиционными трансформаторами из кремнистой стали, а ток холостого хода также снижается примерно на 85 %. Это означает, что когда трансформатор находится под напряжением, но не нагружен, он потребляет очень мало собственной энергии.

2. Значительные экологические преимущества. Сокращение потерь напрямую приводит к снижению спроса на выработку электроэнергии и выбросов парниковых газов. По оценкам, если трансформаторы из аморфных сплавов будут полностью применены в распределительных сетях крупных развивающихся стран, таких как Китай и Индия, можно будет экономить от 25 до 30 тераватт-часов (ТВтч) электроэнергии каждый год, а выбросы углекислого газа можно будет сократить на 20-30 миллионов тонн.

3. Высокая безопасность и надежность. Трансформаторы из аморфных сплавов обычно имеют полностью герметичную конструкцию и гофрированный масляный бак, которые не только не требуют обслуживания, но и обладают превосходной устойчивостью к короткому замыканию. Его изоляционный материал обладает хорошей термостойкостью и низким повышением рабочей температуры, что эффективно замедляет старение изоляции. Срок его службы обычно может достигать более 20 лет. Кроме того, трансформаторы из аморфного сплава сухого типа негорючи, взрывобезопасны, не выделяют токсичных газов и чрезвычайно безопасны.

IV. Структурные характеристики и процесс изготовления

Чтобы в полной мере реализовать характеристики материалов из аморфных сплавов, трансформаторы из аморфных сплавов также имеют свои уникальные особенности конструкции и производства:

Специальная структура железного сердечника: полоса из аморфного сплава чрезвычайно тонкая (толщина всего около 0,03 мм) и имеет высокую твердость, что затрудняет резку, как листы кремнистой стали. Таким образом, его сердечник обычно состоит из четырех отдельных сердечников, расположенных рядом, образуя трехфазную пятиколонную компоновку, и использует процесс прокатки, чтобы уменьшить повреждение магнитных свойств материала сдвигом.

Чувствительность к напряжению и обработка отжигом. Аморфные сплавы очень чувствительны к механическому напряжению, и напряжение вызывает резкое увеличение потерь. Следовательно, следует избегать использования железного сердечника как основной несущей части в конструкции конструкции, а железный сердечник должен подвергаться строгому отжигу после прокатки, чтобы устранить внутренние напряжения и восстановить его характеристики с низкими потерями.

Обмотка прямоугольного сечения: чтобы соответствовать форме сердечника, обмотки обычно имеют двухслойную или многослойную прямоугольную слоистую структуру с прямоугольным поперечным сечением, что делает общую конструкцию более компактной.

В. Как это работает?

Принцип работы тот же, что и у всех трансформаторов: электромагнитная индукция. Катушка высокого напряжения и катушка низкого напряжения намотаны на одном и том же железном сердечнике, а преобразование напряжения достигается за счет переменного магнитного поля.

Единственная разница – это основной материал. Железный сердечник из аморфного сплава состоит из слоев чрезвычайно тонких (толщиной около 0,025–0,03 мм) аморфных полосок. Эти полосы обычно имеют ширину около 170 мм и имеют форму плоского кольца.

Поскольку сопротивление намагничивания чрезвычайно мало, даже если он работает без нагрузки в течение длительного времени, сам железный сердечник потребляет очень мало электрической энергии.

VI. Где он в основном используется?

Везде, где требуется круглосуточное электропитание, а уровень нагрузки невысокий или нестабильный, трансформаторы из аморфного сплава очень подходят:

• Городская и сельская распределительная сеть: в сельской местности небольшие нагрузки и длительное время простоя, поэтому эффект энергосбережения наиболее очевиден.
• Жилой район: в период низкого энергопотребления в ночное время трансформатор долгое время находится в состоянии легкой нагрузки.
• Дата-центры и базовые станции связи: работают круглогодично и очень чувствительны к затратам на электроэнергию.
• Новые энергетические станции: время выработки фотоэлектрической и ветровой энергии непостоянно, а трансформаторы часто мало нагружены.
• Метро, ​​аэропорты, больницы: требуют постоянного электроснабжения и предъявляют строгие требования к энергопотреблению.

VII. Краткое содержание

Распределительные трансформаторы из аморфного сплава представляют собой энергосберегающее распределительное оборудование, в котором в качестве сердечника используется специальный металлический материал, который легче намагничивать, благодаря чему трансформатор может «украсть» меньше электроэнергии в режиме ожидания. Его первоначальная стоимость покупки выше, но поскольку он экономит электроэнергию каждый день, он может окупиться за несколько лет, а чистая прибыль будет приносить его более десяти лет.