Materiały rdzenia transformatorów bezpośrednio decydują o ich efektywności energetycznej, stabilności i żywotności. Wśród głównych materiałów głównych korpusów transformatorów (materiały obwodów magnetycznych, materiały obwodów, materiały izolacyjne, materiały konstrukcyjne itp.), blachy ze stali krzemowej i rdzenie ze stopów amorficznych stanowią rdzeń materiałów obwodów magnetycznych, które mają kluczowe znaczenie dla ogólnej wydajności transformatorów. Niezależnie od tego, czy jest toTransformator separacyjny 150 kvaszeroko stosowany w produkcji przemysłowej lub jako transformator izolujący podwyższający napięcie do regulacji i transmisji napięcia, wybór wysokiej-jakości materiałów rdzenia jest podstawą zapewnienia stabilnej pracy. Poniżej firma JINSHANMEN TECHNOLOGY CO., LTD pomoże Ci-dokładnie zrozumieć te dwa podstawowe materiały.
1. Blacha ze stali krzemowej (laminaty ze stali krzemowej)
Blacha stalowa krzemowa jest rodzajem stopu żelazokrzemowego o specyficznych właściwościach magnetycznych, który jest najczęściej stosowanym materiałem rdzenia w tradycyjnych transformatorach. W przypadku transformatorów różnych typów i specyfikacji, takich jak transformator izolujący o mocy 150 kva i transformator izolujący podwyższający, wymagania eksploatacyjne blach ze stali krzemowej są w zasadzie spójne, obejmując głównie następujące aspekty:
a) Niska utrata żelaza: Jest to najważniejszy wskaźnik jakości blachy ze stali krzemowej. Wszystkie kraje klasyfikują gatunki według wartości utraty żelaza; im niższa utrata żelaza, tym wyższa klasa. b) Wysoka intensywność indukcji magnetycznej (indukcja magnetyczna) w silnym polu magnetycznym: zmniejsza to objętość i wagę żelaznego rdzenia silników i transformatorów, oszczędzając blachy ze stali krzemowej, druty miedziane, materiały izolacyjne itp. c) Gładka, płaska powierzchnia i jednolita grubość: może poprawić współczynnik wypełnienia żelaznego rdzenia. d) Dobra wykrawalność: łatwa w obróbce i formowaniu. e) Dobra przyczepność i zgrzewalność folii izolacyjnej powierzchni: Może zapobiegać korozji i poprawiać wykrawalność. f) Zasadniczo brak starzenia magnetycznego: zapewnia stabilne właściwości magnetyczne podczas długotrwałego-użytkowania.
1.1 Klasyfikacja i definicja gatunku blach ze stali krzemowej
W transformatorach zwykle stosuje się blachy ze stali krzemowej-walcowanej na zimno-o zorientowanym ziarnie, aby zapewnić ich efektywność energetyczną-bez obciążenia. Zgodnie z wydajnością i metodami przetwarzania, blachy ze stali krzemowej-walcowanej na zimno-o zorientowanym ziarnie można podzielić na zwykłe blachy ze stali krzemowej-walcowanej na zimno-, blachy ze stali krzemowej o wysokiej przenikalności magnetycznej (lub blachy ze stali krzemowej o wysokiej indukcji magnetycznej) i blachy ze stali krzemowej-kreślonej laserowo. Ogólnie rzecz biorąc, blachy ze stali krzemowej o minimalnej intensywności polaryzacji magnetycznej B800A=1.78T ~ 1,85 T w zmiennym polu magnetycznym 50 Hz, 800 A (wartość szczytowa) nazywane są zwykłymi blachami stali krzemowej, oznaczanymi jako „CGO”, natomiast blachy o B800A=1.85T lub większym nazywane są blachami ze stali krzemowej o wysokiej przenikalności magnetycznej (blachy ze stali krzemowej o wysokiej indukcji magnetycznej), oznaczanymi jako „Hi- B stal". Główna różnica między stalą Hi-B a konwencjonalnymi blachami ze stali krzemowej polega na tym, że stal Hi-B ma bardzo wysoki stopień tekstury Gossa, to znaczy, że ziarna stali krzemowej są ułożone w kierunku łatwego namagnesowania. W przemyśle do produkcji blach ze stali krzemowej o zawartości krzemu wynoszącej 3% stosuje się proces rekrystalizacji wtórnej. Średnie odchylenie orientacji ziaren stali Hi-B od kierunku walcowania wynosi 3 stopnie, podczas gdy w przypadku zwykłych blach ze stali krzemowej wynosi 7 stopni, co sprawia, że stal Hi-B ma wyższą przenikalność magnetyczną. Zwykle jego B800A może osiągnąć ponad 1,88 T. Poprawa stopnia tekstury Gossa i przepuszczalności magnetycznej może zmniejszyć utratę żelaza.
Inną cechą stali Hi-B jest to, że naprężenie sprężyste folii szklanej i powłoki izolacyjnej przymocowanej do powierzchni blachy stalowej wynosi 3 ~ 5 N/mm2, czyli jest lepsze niż 1 ~ 2 N/mm2 zwykłych zorientowanych arkuszy stali krzemowej. Warstwa-o wysokim napięciu na powierzchni taśmy stalowej może zmniejszyć szerokość domeny magnetycznej i nieprawidłowe straty prądu wirowego. Dlatego stal Hi-B ma niższą wartość strat żelaza niż konwencjonalne blachy ze orientowanej stali krzemowej.
Arkusze stali krzemowej znakowane laserowo- bazują na stali Hi-B. Dzięki technologii napromieniania wiązką lasera na powierzchni generowane są niewielkie odkształcenia, co dodatkowo udoskonala oś magnetyczną i pozwala uzyskać niższą utratę żelaza. Arkuszy stali krzemowej-nie wyżarzanych laserowo nie można wyżarzać, ponieważ zwiększenie temperatury spowoduje zanik efektu obróbki laserowej.
Właściwości fizyczne różnych gatunków blach ze stali krzemowej są w zasadzie równoważne, a gęstość wynosi w zasadzie 7,65 g/cm3. W przypadku tego samego rodzaju blach ze stali krzemowej główne różnice w wydajności i jakości wynikają z zawartości krzemu i wpływu procesu produkcyjnego. Transformatory izolacyjne i transformatory izolacyjne podwyższające moc 150 kva produkowane przez firmę JINSHANMEN TECHNOLOGY CO., LTD wybierają wysokiej jakości blachy ze stali krzemowej-walcowanej na zimno-z ziarnem-zorientowanym zgodnie z rzeczywistymi warunkami pracy, zapewniając doskonałą efektywność energetyczną i stabilną pracę.
2. Rdzeń ze stopu amorficznego
Amorficzny materiał stopowy to nowy rodzaj materiału stopowego opracowany w latach 70. XX wieku. Wykorzystuje zaawansowaną na całym świecie technologię ultra-szybkiego chłodzenia do bezpośredniego chłodzenia ciekłego metalu w solidne, cienkie paski o grubości 0,02-0,03 mm przy szybkości chłodzenia 106 stopni/S, co powoduje zestalenie się, zanim zdąży się wykrystalizować. Podobnie jak szkło, ten materiał stopowy ma nieregularny układ atomów i nie ma struktury krystalicznej charakteryzującej się metalami. Do jego podstawowych pierwiastków zalicza się żelazo (Fe), nikiel (Ni), kobalt (Co), krzem (Si), bor (B), węgiel (C) itp. Ze względu na doskonałe właściwości magnetyczne i efekty oszczędzania energii jest szeroko stosowany w produkcji rdzeni transformatorów, zwłaszcza w transformatorach mocy ze stopów amorficznych. W porównaniu z tradycyjnymi rdzeniami z blachy krzemowej, rdzenie ze stopów amorficznych mają oczywiste zalety, które sprawiają, że transformator izolacyjny 150 kva ipodwyższyć transformator izolującywyposażone w nie zapewniają lepszą-oszczędność energii.
2.1 Zalety amorficznych materiałów stopowych
a) Izotropowy miękki materiał magnetyczny: Amorficzny materiał stopowy nie ma struktury krystalicznej i jest izotropowym miękkim materiałem magnetycznym; ma małą moc magnesowania i dobrą stabilność temperaturową. Ponieważ stop amorficzny jest materiałem-nieorientowanym, można zastosować szwy bezpośrednie, dzięki czemu proces wytwarzania żelaznego rdzenia jest stosunkowo prosty. b) Niska strata histerezy: Nie ma wad strukturalnych utrudniających ruch domen magnetycznych, więc strata histerezy jest mniejsza niż w przypadku blach ze stali krzemowej. c) Ultra-cienki pasek: grubość paska wynosi tylko 0,02-0,03 mm, co stanowi około 1/10 grubości blachy ze stali krzemowej. d) Wysoka rezystywność i niska strata prądu wirowego: Rezystywność jest około 3 razy większa niż w przypadku zorientowanych blach ze stali krzemowej; strata prądu wirowego w amorficznych materiałach stopowych jest znacznie zmniejszona, więc strata jednostkowa wynosi około 20%-30% strat w przypadku orientowanych arkuszy stali krzemowej. e) Doskonała wydajność-bez obciążenia: temperatura wyżarzania jest niska, około 1/2 temperatury w przypadku orientowanych arkuszy stali krzemowej; wydajność rdzeni ze stopów amorficznych-bez obciążenia jest lepsza. Transformatory produkowane z rdzeniami ze stopów amorficznych charakteryzują się{{22}redukcją strat bez obciążenia o 70–80% i redukcją prądu bez obciążenia o ponad 50% w porównaniu z transformatorami konwencjonalnymi, co zapewnia wyjątkową oszczędność energii. W celu oszczędzania energii, redukcji emisji i zmniejszania strat w liniach sieciowych sieci państwowe i China Southern Power Grid znacznie zwiększyły wskaźnik zamówień na transformatory ze stopów amorficznych od 2012 r. i obecnie wskaźnik zamówień na transformatory dystrybucyjne ze stopów amorficznych zasadniczo osiągnął ponad 50%.
2.2 Wady i środki zaradcze transformatorów ze stopów amorficznych
Transformatory ze stopów amorficznych charakteryzują się wyjątkowymi zaletami-w zakresie oszczędzania energii, ale mają też pewne wady, które należy zoptymalizować pod kątem projektowania i produkcji:
1) Niska gęstość magnetyczna nasycenia: Gęstość magnetyczna nasycenia rdzeni ze stopów amorficznych wynosi zwykle około 1,56 T, czyli około 20% mniej niż 1,9 T w przypadku konwencjonalnych blach ze stali krzemowej. Dlatego projektową gęstość magnetyczną transformatora również należy zmniejszyć o 20%. Projektowa gęstość magnetyczna transformatorów zanurzonych w oleju-ze stopu amorficznego wynosi zwykle poniżej 1,35 T, a transformatorów typu suchego-ze stopu amorficznego wynosi zwykle poniżej 1,2 T.
2) Wrażliwy na naprężenia: Pasek rdzenia ze stopu amorficznego jest wrażliwy na naprężenia. Pod wpływem stresu działanie-bez obciążenia łatwo ulega pogorszeniu. Dlatego należy zwrócić szczególną uwagę na konstrukcję: rdzeń żelazny należy zawiesić na ramie nośnej i cewce, unosząc jedynie swój własny ciężar. Jednocześnie należy zwrócić szczególną uwagę podczas procesu montażu: nie należy naprężać żelaznego rdzenia, a sposób pukania powinien być zredukowany.
3) Duża magnetostrykcja: Magnetostrykcja jest o około 10% większa niż w przypadku konwencjonalnych blach ze stali krzemowej, więc jej hałas jest trudny do kontrolowania, co jest jednym z głównych powodów ograniczających szeroką promocję transformatorów ze stopów amorficznych. Obecnie zarówno China Southern Power Grid, jak i State Grid przedstawiły w przetargach wyższe wymagania dotyczące hałasu transformatorów ze stopu amorficznego, dzieląc je na obszary wrażliwe i nie-obszary oraz przedstawiając ukierunkowane wymagania dotyczące poziomu dźwięku, co wymaga dalszego zmniejszenia projektowej gęstości magnetycznej żelaznego rdzenia.
4) Specjalna struktura rdzenia: Paski ze stopu amorficznego są cienkie, mają tylko 0,03 mm grubości, więc nie można ich wykonać w formie laminowanej jak konwencjonalne blachy ze stali krzemowej, ale tylko w formie nawiniętego rdzenia. Dlatego konstrukcja rdzenia żelaznego nie może być przetwarzana przez konwencjonalnych producentów transformatorów i zwykle musi być zakupiona w całości. Odpowiednio do prostokątnego-przekroju poprzecznego nawiniętej taśmy rdzenia, cewka transformatora ze stopu amorficznego jest zwykle wykonana w kształcie prostokąta.
5) Niewystarczająca lokalizacja: Obecnie importowane są głównie taśmy ze stopów amorficznych firmy Hitachi Metals, a lokalizacja jest stopniowo realizowana. Krajowe firmy, takie jak Advanced Technology & Materials Co., Ltd. i Qingdao Yunlu, mają szerokie paski ze stopu amorficznego (213 mm, 170 mm i 142 mm), ale ich wydajność nadal charakteryzuje się pewną luką w stabilności w porównaniu z paskami importowanymi.
6) Ograniczenie maksymalnej długości taśmy: Wcześniej maksymalna długość taśmy ze stopu amorficznego na obwodzie zewnętrznym była znacznie ograniczona ze względu na wielkość pieca do wyżarzania. Jednak problem ten został obecnie w zasadzie rozwiązany i można wykonać ramy z rdzeniem ze stopów amorficznych o maksymalnej długości paska na obwodzie zewnętrznym wynoszącej 10 m, które można wykorzystać do produkcji transformatorów suchych ze stopów amorficznych o mocy poniżej 3150 kVA i transformatorów ze stopów amorficznych zanurzonych w oleju-o mocy poniżej 10000 kVA.
2.3 Porównanie kosztów transformatorów ze stopów amorficznych
Ze względu na doskonałą-energooszczędność transformatorów ze stopów amorficznych, w połączeniu z promowaniem krajowych polityk oszczędzania energii i redukcji emisji, udział w rynku transformatorów ze stopów amorficznych rośnie. Biorąc pod uwagę, że cena taśm ze stopu amorficznego (obecnie 26,5 juana/kg) jest około dwukrotnie wyższa niż w przypadku konwencjonalnych blach ze stali krzemowej (30Q120 lub 30Q130), a różnica w stosunku do miedzi jest stosunkowo niewielka, a także biorąc pod uwagę wymagania jakościowe i przetargowe produktów sieci elektroenergetycznych, w transformatorach ze stopów amorficznych zwykle stosuje się przewodniki miedziane. W porównaniu z konwencjonalnymi blachami ze stali krzemowej, główne różnice w kosztach transformatorów ze stopów amorficznych są następujące:
1) Ze względu na przyjęcie konstrukcji rdzenia uzwojonego, typ rdzenia transformatora powinien przyjąć strukturę trój-pięciofazową-, która może zmniejszyć ciężar pojedynczego rdzenia ramy i zmniejszyć trudność montażu. Struktura trój-pięcioczęściowa-i trój-struktura trójfazowa-członowa mają swoje zalety i wady pod względem kosztów. Obecnie większość producentów przyjmuje strukturę trój-fazową piątą-.
2) Ponieważ przekrój poprzeczny-kolumny rdzenia jest prostokątny, aby zachować stałą odległość izolacyjną, cewki wysokiego i niskiego napięcia są odpowiednio wykonane w prostokątne konstrukcje.
3) Ponieważ projektowa gęstość magnetyczna żelaznego rdzenia jest o około 25% niższa niż w przypadku konwencjonalnych transformatorów z blachy ze stali krzemowej, a współczynnik laminacji rdzenia żelaznego wynosi około 0,87, czyli znacznie mniej niż 0,97 w przypadku konwencjonalnych blach ze stali krzemowej, jego projektowe-pole przekroju poprzecznego musi być o ponad 25% większe niż w przypadku konwencjonalnych transformatorów z blachy ze stali krzemowej. Odpowiednio zwiększy się również obwód cewek wysokiego i niskiego napięcia. Jednocześnie należy wziąć pod uwagę wzrost długości zwojów drutu cewek wysokiego i niskiego napięcia. Aby zapewnić, że straty obciążenia cewki nie zmienią się, należy odpowiednio zwiększyć-przekrój poprzeczny drutu. Dlatego zużycie miedzi w transformatorach ze stopów amorficznych jest o około 20% większe niż w transformatorach konwencjonalnych.
O JINSHANMEN TECHNOLOGY CO., LTD
JINSHANMEN TECHNOLOGY CO., LTDjest profesjonalnym producentem urządzeń do przesyłu i dystrybucji energii. Firma produkuje głównie transformatory mocy zanurzone w oleju, transformatory mocy-suche, trójwymiarowe-zwoje transformatory zanurzone w oleju, suche-typu trójwymiarowe-transformatory zwojowe, transformatory górnicze-suche-odporne na eksplozję, podstacje mobilne odporne na eksplozję górniczą-, transformatory mocy ze stopów amorficznych, transformatory mocy regulujące obciążenie, lokomotywy transformatory-suche, a także podstacje prefabrykowane, podstacje modułowe, podstacje typu skrzynkowego do energetyki wiatrowej, rozdzielnice wysokiego i niskiego napięcia oraz inny sprzęt przesyłowy i dystrybucyjny. Niezależnie od tego, czy są to transformatory wykorzystujące rdzenie z blachy krzemowej, czy rdzenie ze stopów amorficznych, takie jak transformator izolacyjny o mocy 150 kva i transformator izolacyjny podwyższający, ściśle kontrolujemy dobór materiałów rdzenia i proces produkcyjny, aby zapewnić doskonałą wydajność produktów, stabilną pracę oraz oszczędność energii i ochronę środowiska. Naszym celem jest dostarczanie-wysokiej jakości rozwiązań w zakresie sprzętu do transmisji i dystrybucji dla klientów na całym świecie.