Základní materiály transformátorů přímo určují jejich energetickou účinnost, stabilitu a životnost. Mezi hlavní materiály hlavních těles transformátorů (materiály magnetických obvodů, obvodové materiály, izolační materiály, konstrukční materiály atd.) jsou jádrem materiálů magnetických obvodů plechy z křemíkové oceli a jádra z amorfních slitin, které jsou klíčové pro celkový výkon transformátorů. Ať už se jedná o150 kva oddělovací transformátorširoce používaný v průmyslové výrobě nebo u stupňovitého izolačního transformátoru pro regulaci a přenos napětí, výběr vysoce kvalitních materiálů jádra je základem pro zajištění stabilního provozu. Níže, JINSHANMEN TECHNOLOGY CO., LTD vás provede-hloubkovým pochopením těchto dvou základních materiálů.
1. Plech z křemíkové oceli (laminace z křemíkové oceli)
Plech z křemíkové oceli je druh ferosilikonové slitiny se specifickými magnetickými vlastnostmi, což je nejběžněji používaný materiál jádra v tradičních transformátorech. Pro transformátory různých typů a specifikací, jako je izolační transformátor 150 kva a stupňovitý izolační transformátor, jsou požadavky na výkon plechů z křemíkové oceli v zásadě konzistentní, včetně následujících aspektů:
a) Nízké ztráty železa: Toto je nejdůležitější ukazatel kvality plechu z křemíkové oceli. Všechny země klasifikují třídy podle hodnoty ztráty železa; čím nižší je ztráta železa, tím vyšší je jakost. b) Vysoká intenzita magnetické indukce (magnetická indukce) při silném magnetickém poli: To snižuje objem a hmotnost železného jádra motorů a transformátorů, šetří plechy z křemíkové oceli, měděné dráty, izolační materiály atd. c) Hladký, rovný povrch a rovnoměrná tloušťka: Může zlepšit faktor plnění železného jádra. d) Dobrá děrovatelnost: Snadné zpracování a tvarování. e) Dobrá přilnavost a svařitelnost povrchové izolační fólie: Může zabránit korozi a zlepšit děrovatelnost. f) V podstatě žádné magnetické stárnutí: Zajistěte stabilní magnetické vlastnosti při dlouhodobém-používání.
1.1 Klasifikace a definice jakosti plechů z křemíkové oceli
Transformátory obvykle používají za studena -válcované zrno-orientované plechy z křemíkové oceli, aby byla zajištěna jejich energetická účinnost bez{2}}zatížení. Podle výkonu a metod zpracování lze plechy z křemíkové oceli orientované za studena -válcované se zrnem{5}}rozdělit na běžné plechy z křemíkové oceli orientované -válcovaným zrnem- za studena, plechy z křemíkové oceli s vysokou magnetickou permeabilitou (nebo plechy z křemíkové oceli s vysokou magnetickou indukcí) a plechy z křemíkové oceli -popsané laserem. Obecně se plechy z křemíkové oceli s minimální intenzitou magnetické polarizace B800A=1.78T ~ 1,85 T pod střídavým magnetickým polem 50 Hz, 800 A (špičková hodnota) nazývají běžné plechy z křemíkové oceli, označované jako „CGO“, zatímco plechy s B800A=1.85T nebo vyšší se nazývají křemíková ocel s vysokou magnetickou permeabilitou. plechy), označované jako „Hi-B ocel“. Hlavní rozdíl mezi ocelí Hi-B a konvenčními plechy z křemíkové oceli je ten, že ocel Hi{20}}B má velmi vysoký stupeň textury Goss, což znamená, že zarovnání zrn křemíkové oceli ve směru snadné magnetizace je velmi vysoké. Průmyslově se proces sekundární rekrystalizace používá k výrobě plechů z křemíkové oceli s obsahem křemíku 3 %. Průměrná odchylka orientace zrn oceli Hi-B od směru válcování je 3 stupně, zatímco u běžných plechů z křemíkové oceli je 7 stupňů, díky čemuž má ocel Hi{27}}B vyšší magnetickou permeabilitu. Obvykle jeho B800A může dosáhnout více než 1,88T. Zlepšení stupně textury Goss a magnetické permeability může snížit ztráty železa.
Další vlastností Hi-B oceli je, že elastické napětí skleněného filmu a izolačního povlaku připojeného k povrchu ocelového plechu je 3~5N/mm2, což je lepší než 1~2 N/mm2 běžných orientovaných plechů z křemíkové oceli. Vrstva vysokého napětí na povrchu ocelového pásu může snížit šířku magnetické domény a abnormální ztráty vířivými proudy. Ocel Hi-B má proto nižší hodnotu ztráty železa než konvenční orientované plechy z křemíkové oceli.
Laserem-rysované silikonové ocelové plechy jsou založeny na Hi-B oceli. Prostřednictvím technologie ozařování laserovým paprskem se na povrchu generují drobné deformace, které dále zjemňují magnetickou osu a dosahují nižších ztrát železa. Plechy z křemíkové oceli -popsané laserem nelze žíhat, protože zvýšením teploty efekt laserového ošetření zmizí.
Fyzikální vlastnosti různých druhů plechů z křemíkové oceli jsou v zásadě ekvivalentní a hustota je v zásadě 7,65 g/cm3. U stejného typu plechů z křemíkové oceli jsou hlavní rozdíly ve výkonu a kvalitě v obsahu křemíku a vlivu výrobního procesu. 150 kva izolační transformátor a zesílený izolační transformátor vyráběný společností JINSHANMEN TECHNOLOGY CO., LTD vybírají vysoce-kvalitní za studena-válcované zrnité- plechy z křemíkové oceli podle skutečných pracovních podmínek, což zajišťuje vynikající energetickou účinnost a stabilní provozní výkon.
2. Jádro z amorfní slitiny
Amorfní slitinový materiál je nový typ slitinového materiálu vyvinutý v 70. letech 20. století. Využívá mezinárodně pokročilou technologii ultra{2}}rychlého chlazení k přímému chlazení tekutého kovu do pevných tenkých pásků o tloušťce 0,02-0,03 mm při rychlosti chlazení 106 stupňů /S, které ztuhnou dříve, než stihne krystalizovat. Podobně jako sklo má tento slitinový materiál nepravidelné atomové uspořádání a žádnou krystalickou strukturu charakterizovanou kovy. Mezi jeho základní prvky patří železo (Fe), nikl (Ni), kobalt (Co), křemík (Si), bor (B), uhlík (C) atd. Díky svým vynikajícím magnetickým vlastnostem a energeticky úsporným účinkům našel široké uplatnění při výrobě jádra transformátorů, zejména u výkonových transformátorů z amorfních slitin. Ve srovnání s tradičními jádry z křemíkového ocelového plechu mají jádra z amorfní slitiny zjevné výhody, díky nimž je izolační transformátor 150 kvazvýšit izolační transformátorkteré jsou jimi vybaveny, mají lepší{0}}úsporný výkon.
2.1 Výhody amorfních slitinových materiálů
a) Izotropní měkký magnetický materiál: Materiál amorfní slitiny nemá žádnou krystalovou strukturu a je izotropním měkce magnetickým materiálem; má malou magnetizační sílu a dobrou teplotní stabilitu. Vzhledem k tomu, že amorfní slitina je ne-orientovaný materiál, lze použít přímé švy, čímž je proces výroby železného jádra relativně jednoduchý. b) Nízká hysterezní ztráta: Neexistují žádné strukturální defekty, které by bránily pohybu magnetických domén, takže hysterezní ztráta je menší než u plechů z křemíkové oceli. c) Ultra-tenký pás: Tloušťka pásu je pouze 0,02-0,03 mm, což je asi 1/10 tloušťky plechů z křemíkové oceli. d) Vysoký měrný odpor a nízké ztráty vířivými proudy: měrný odpor je asi 3krát vyšší než u orientovaných plechů z křemíkové oceli; ztráta vířivých proudů u amorfních slitinových materiálů je značně snížena, takže jednotková ztráta je asi 20 %-30 % ztráty u orientovaných plechů z křemíkové oceli. e) Vynikající výkon bez zatížení: Teplota žíhání je nízká, asi 1/2 teploty orientovaných plechů z křemíkové oceli; výkon bez zátěže jader z amorfní slitiny je vynikající. Transformátory vyrobené s jádry z amorfní slitiny mají ve srovnání s konvenčními transformátory snížení ztráty při nulovém zatížení o 70–80 % a snížení proudu naprázdno o více než 50 % s vynikajícími účinky na úsporu energie. Za účelem úspory energie, snížení emisí a snížení ztrát na vedení sítě společnosti State Grid a China Southern Power Grid od roku 2012 výrazně zvýšily poměr nákupu transformátorů z amorfní slitiny a v současnosti poměr nákupu distribučních transformátorů z amorfní slitiny v podstatě dosáhl více než 50 %.
2.2 Nevýhody a protiopatření transformátorů z amorfní slitiny
Transformátory z amorfní slitiny mají vynikající výhody-úspory energie, ale mají také některé nedostatky, které je třeba optimalizovat při návrhu a výrobě:
1) Nízká saturační magnetická hustota: Saturační magnetická hustota jader z amorfní slitiny je obvykle kolem 1,56 T, což je asi o 20 % méně než 1,9 T konvenčních plechů z křemíkové oceli. Proto je také potřeba snížit konstrukční magnetickou hustotu transformátoru o 20 %. Konstrukční magnetická hustota transformátorů ponořených do oleje z amorfní slitiny-je obvykle nižší než 1,35T a u transformátorů suchého typu-amorfní slitiny je obvykle nižší než 1,2T.
2) Citlivý na napětí: Pás jádra z amorfní slitiny je citlivý na napětí. Po stresu se výkon bez zátěže snadno zhorší. Proto je třeba věnovat zvláštní pozornost konstrukci: železné jádro by mělo být zavěšeno na nosném rámu a cívce a mělo by nést pouze svou vlastní váhu. Současně je třeba věnovat zvláštní pozornost procesu montáže: železné jádro by nemělo být namáháno a měl by být omezen způsob klepání.
3) Velká magnetostrikce: Magnetostrikce je asi o 10 % větší než u konvenčních plechů z křemíkové oceli, takže její hluk se obtížně kontroluje, což je jeden z hlavních důvodů omezujících širokou propagaci transformátorů z amorfní slitiny. V současnosti společnosti China Southern Power Grid i State Grid předložily ve výběrových řízeních vyšší požadavky na hluk transformátorů z amorfní slitiny, rozdělují je na citlivé oblasti a -necitlivé oblasti a předkládají cílené požadavky na hladinu zvuku, což vyžaduje další snížení konstrukční magnetické hustoty železného jádra.
4) Speciální struktura jádra: Pásy z amorfní slitiny jsou tenké, pouze 0,03 mm silné, takže je nelze vyrobit do laminovací formy jako běžné plechy z křemíkové oceli, ale pouze do formy navinutého jádra. Strukturu železného jádra proto nemohou konvenční výrobci transformátorů zpracovávat a většinou je potřeba ji zakoupit jako celek. V souladu s pravoúhlým průřezem navinutého pásu jádra je cívka transformátoru z amorfní slitiny obvykle vyrobena do obdélníkové struktury.
5) Nedostatečná lokalizace: V současné době se jedná především o dovoz pásků amorfní slitiny od Hitachi Metals a lokalizace se postupně realizuje. Domácí společnosti jako Advanced Technology & Materials Co., Ltd. a Qingdao Yunlu mají široké pásy z amorfní slitiny (213 mm, 170 mm a 142 mm), ale jejich výkon má stále určitou mezeru ve stabilitě ve srovnání s dováženými pásy.
6) Omezení maximální délky pásu: Dříve byla maximální délka pásu vnějšího obvodu pásů amorfní slitiny značně omezena kvůli velikosti žíhací pece. Tento problém je však v současné době v podstatě vyřešen a lze vyrobit rámy s jádrem z amorfní slitiny s maximální délkou pásku vnějšího obvodu 10 m, které lze použít k výrobě suchých transformátorů z amorfní slitiny pod 3150 kVA a transformátorů ponořených do amorfního oleje pod 10 000 kVA.
2.3 Porovnání nákladů na transformátory z amorfní slitiny
Díky vynikajícímu-účinku úspory energie transformátorů z amorfní slitiny ve spojení s prosazováním národních zásad úspory energie a snižování emisí se podíl transformátorů z amorfní slitiny na trhu zvyšuje. Vzhledem k tomu, že cena pásů z amorfní slitiny (aktuálně 26,5 juanů/kg) je asi dvakrát vyšší než u běžných plechů z křemíkové oceli (30Q120 nebo 30Q130), a mezera s mědí je relativně malá, a vzhledem k požadavkům na kvalitu a nabídku produktů elektrické sítě, transformátory z amorfní slitiny obvykle používají měděné vodiče. Ve srovnání s konvenčními plechy z křemíkové oceli jsou hlavní rozdíly v nákladech transformátorů z amorfní slitiny následující:
1) Vzhledem k přijetí struktury vinutého jádra by měl typ jádra transformátoru používat tří-fázovou pěti-konstrukční strukturu, která může snížit hmotnost jednoho jádra rámu a snížit obtížnost montáže. Struktura tří-fázových pět-končetin a tří-fáze tři-končetiny mají své výhody a nevýhody v ceně. V současné době většina výrobců používá tří-fázovou pěti{10}}konstrukční strukturu.
2) Vzhledem k tomu, že průřez sloupu jádra je obdélníkový, aby byla zachována konzistentní izolační vzdálenost, jsou vysokonapěťové a nízkonapěťové cívky odpovídajícím způsobem vyrobeny do obdélníkových struktur.
3) Protože konstrukční magnetická hustota železného jádra je asi o 25 % nižší než u konvenčních transformátorů z křemíkové oceli a faktor laminace železného jádra je asi 0,87, což je mnohem méně než 0,97 u konvenčních plechů z křemíkové oceli, jeho konstrukční plocha průřezu musí být o více než 25 % větší než u konvenčních transformátorů z křemíkové oceli. Odpovídajícím způsobem se také zvětší obvod cívek vysokého a nízkého napětí. Zároveň je nutné uvažovat s prodlužováním délky závitů vodičů vysokonapěťových a nízkonapěťových cívek. Aby se zajistilo, že se ztráta zátěže cívky nezmění, je třeba odpovídajícím způsobem zvětšit plochu průřezu vodiče. Proto je spotřeba mědi transformátorů z amorfní slitiny asi o 20 % vyšší než u konvenčních transformátorů.
O společnosti JINSHANMEN TECHNOLOGY CO., LTD
JINSHANMEN TECHNOLOGY CO., LTDje profesionální výrobce zařízení pro přenos a distribuci energie. Společnost vyrábí především olejové transformátory, suché-výkonové transformátory, olejové trojrozměrné vinuté výkonové transformátory, suché-trojrozměrné vinuté výkonové transformátory, těžební transformátory-suché-odolné proti výbuchu v těžbě, těžební exploze-výkonové transformátory odolné proti zatížení, amorfní slitinové výkonové transformátory, amorfní slitinové výkonové transformátory suché-transformátory, stejně jako prefabrikované rozvodny, modulární rozvodny, rozvodny větrné energie, vysokonapěťové a nízkonapěťové rozváděče a další přenosová a distribuční zařízení. Ať už se jedná o transformátory využívající jádra z křemíkového ocelového plechu nebo jádra z amorfní slitiny, jako je izolační transformátor 150 kva a izolační transformátor zesílení, přísně kontrolujeme výběr materiálů jádra a výrobní proces, abychom zajistili, že produkty mají vynikající výkon, stabilní provoz a úsporu energie a ochranu životního prostředí. Zavázali jsme se poskytovat vysoce kvalitní{12}}řešení přenosových a distribučních zařízení pro globální zákazníky.