مواد اصلی ترانسفورماتورها: ورق فولادی سیلیکونی و هسته آلیاژی آمورف

مواد اصلی ترانسفورماتورها به طور مستقیم بازده انرژی، پایداری و عمر مفید آنها را تعیین می کند. در میان مواد اصلی بدنه‌های اصلی ترانسفورماتور (مواد مدار مغناطیسی، مواد مدار، مواد عایق، مصالح ساختاری و غیره)، ورق‌های فولادی سیلیکونی و هسته‌های آلیاژی آمورف، هسته مواد مدار مغناطیسی هستند که برای عملکرد کلی ترانسفورماتورها بسیار مهم هستند. خواه آن باشدترانسفورماتور ایزولاسیون 150 kvaبه طور گسترده در تولید صنعتی یا ترانسفورماتور جداسازی پله برای تنظیم و انتقال ولتاژ استفاده می شود، انتخاب مواد هسته با کیفیت بالا مبنایی برای اطمینان از عملکرد پایدار است. در زیر، JINSHANMEN TECHNOLOGY CO., LTD شما را به درک عمیق- این دو ماده اصلی می‌برد.

1. ورق فولاد سیلیکونی (ورقه های فولادی سیلیکونی)

ورق فولاد سیلیکون نوعی آلیاژ فروسیلیس با خواص مغناطیسی خاص است که متداول ترین ماده هسته مورد استفاده در ترانسفورماتورهای سنتی است. برای ترانسفورماتورها با انواع و مشخصات مختلف، مانند ترانسفورماتور ایزولاسیون 150 kva و ترانسفورماتور ایزولاسیون پله‌آپ، الزامات عملکرد ورق‌های فولادی سیلیکونی اساساً سازگار است که عمدتاً شامل جنبه‌های زیر می‌شود:

الف) تلفات کم آهن: این مهم ترین شاخص کیفیت ورق فولاد سیلیکونی است. همه کشورها نمرات را بر اساس ارزش تلفات آهن طبقه بندی می کنند. هرچه تلفات آهن کمتر باشد، عیار آن بیشتر می شود. ب) شدت القای مغناطیسی بالا (القای مغناطیسی) تحت میدان مغناطیسی قوی: این امر باعث کاهش حجم و وزن هسته آهنی موتورها و ترانسفورماتورها، صرفه جویی در ورق های فولادی سیلیکونی، سیم های مسی، مواد عایق و غیره می شود. ج) سطح صاف، صاف و ضخامت یکنواخت: می تواند ضریب پرکننده هسته آهنی را بهبود بخشد. د) پانچ پذیری خوب: پردازش و فرم دهی آسان است. ه) چسبندگی و جوش پذیری خوب فیلم عایق سطح: می تواند از خوردگی جلوگیری کند و پانچ پذیری را بهبود بخشد. و) اساساً بدون پیری مغناطیسی: از خواص مغناطیسی پایدار در طول استفاده طولانی مدت اطمینان حاصل کنید.

1.1 طبقه بندی و تعریف درجه ورق های فولادی سیلیکونی

ترانسفورماتورها معمولاً از ورق‌های فولادی سیلیکونی با جهت -غلات نورد سرد- استفاده می‌کنند تا از کارآیی انرژی بدون بار آنها اطمینان حاصل کنند. با توجه به عملکرد و روش‌های پردازش، ورق‌های فولادی سیلیکونی گرایش‌دار -غلات نورد سرد-را می‌توان به ورق‌های فولادی سیلیکونی گرا با دانه‌های سرد معمولی-غلات نورد شده-، ورق‌های فولاد سیلیکونی با نفوذپذیری مغناطیسی بالا (یا ورق‌های فولاد سیلیکونی با القای مغناطیسی بالا) و ورق‌های فولادی سیلیسیم لیزری{8} تقسیم کرد. به طور کلی، ورق های فولادی سیلیکونی با حداقل شدت قطبش مغناطیسی B800A=1.78T ~ 1.85T تحت یک میدان مغناطیسی متناوب 50 هرتز، 800A (مقدار اوج) ورق های فولادی سیلیکونی معمولی نامیده می شوند، در حالی که ورق های دارای B800A یا بیشتر دارای قابلیت مغناطیسی فولادی B800 یا بیشتر به عنوان مغناطیسی بالای sigh می نامند. ورق های فولادی سیلیکونی القایی مغناطیسی)، که به عنوان "Hi{17}}B steel" نشان داده می شوند. تفاوت اصلی بین فولاد Hi-B و ورق های فولادی سیلیکونی معمولی این است که فولاد Hi-B دارای درجه بافت Goss بسیار بالایی است، یعنی هم ترازی دانه های فولاد سیلیکونی در جهت مغناطیسی آسان بسیار زیاد است. در صنعت، فرآیند تبلور مجدد ثانویه برای تولید ورق های فولادی سیلیکونی با محتوای سیلیکون 3٪ استفاده می شود. میانگین انحراف جهت دانه های فولاد Hi-B از جهت نورد 3 درجه است، در حالی که ورق های فولادی سیلیکونی معمولی 7 درجه است، که باعث می شود فولاد Hi-B دارای نفوذپذیری مغناطیسی بالاتری باشد. معمولاً B800A آن می تواند به بیش از 1.88T برسد. بهبود درجه بافت Goss و نفوذپذیری مغناطیسی می تواند از دست دادن آهن را کاهش دهد.

یکی دیگر از ویژگی های فولاد Hi{0}B این است که کشش الاستیک لایه شیشه و پوشش عایق متصل به سطح ورق فولادی 3~5N/mm2 است که بهتر از 1~2N/mm2 ورق های فولادی سیلیکونی گرا معمولی است. لایه کششی بالا روی سطح نوار فولادی می‌تواند پهنای دامنه مغناطیسی و تلفات غیرعادی جریان گردابی را کاهش دهد. بنابراین، فولاد Hi{10}}B نسبت به ورق‌های فولادی سیلیکونی معمولی دارای اتلاف آهن کمتری است.

ورق های فولادی سیلیکونی لیزری-بر پایه فولاد Hi-B هستند. از طریق فناوری تابش پرتو لیزر، کرنش‌های کوچکی بر روی سطح ایجاد می‌شود که باعث اصلاح بیشتر محور مغناطیسی و دستیابی به اتلاف آهن کمتر می‌شود. ورق‌های فولادی سیلیکونی با لیزر{4}}را نمی‌توان آنیل کرد، زیرا افزایش دما اثر لیزر را از بین می‌برد.

خواص فیزیکی درجات مختلف ورق های فولادی سیلیکونی اساساً معادل است و چگالی آن اساساً 7.65 گرم بر سانتی متر مکعب است. برای همان نوع ورق های فولادی سیلیکونی، تفاوت های اصلی در عملکرد و کیفیت در محتوای سیلیکون و تأثیر فرآیند تولید نهفته است. ترانسفورماتور ایزولاسیون 150 kva و ترانسفورماتور جداساز پله‌ای تولید شده توسط JINSHANMEN TECHNOLOGY CO., LTD، ورق‌های فولادی سیلیکونی نورد شده با دانه‌های سرد{5} درجه بالا-طبق شرایط کاری واقعی را انتخاب می‌کند و از راندمان انرژی عالی و عملکرد پایدار اطمینان می‌دهد.

2. هسته آلیاژ آمورف

مواد آلیاژی آمورف نوع جدیدی از مواد آلیاژی است که در دهه 1970 توسعه یافت. از فناوری خنک‌کننده فوق‌{2} پیشرفته بین‌المللی برای خنک کردن مستقیم فلز مایع به‌صورت نوارهای نازک جامد با ضخامت 0.02{8}}0.03 میلی‌متر با سرعت خنک‌سازی 106 درجه بر ثانیه استفاده می‌کند، که قبل از اینکه زمان کریستالی شدن داشته باشد، جامد می‌شود. مشابه شیشه، این ماده آلیاژی دارای آرایش اتمی نامنظم و بدون ساختار کریستالی است که توسط فلزات مشخص می شود. عناصر اساسی آن شامل آهن (Fe)، نیکل (Ni)، کبالت (Co)، سیلیکون (Si)، بور (B)، کربن (C) و غیره است که به دلیل خواص مغناطیسی عالی و اثرات صرفه جویی در انرژی، به طور گسترده در ساخت هسته ترانسفورماتورها، به ویژه در ترانسفورماتورهای قدرت آلیاژی آمورف استفاده شده است. در مقایسه با هسته‌های ورق فولادی سیلیکونی سنتی، هسته‌های آلیاژی آمورف دارای مزایای آشکاری هستند که باعث می‌شود ترانسفورماتور جداسازی 150 kva وترانسفورماتور عایق را افزایش دهیدمجهز به آنها عملکرد بهتری-در مصرف انرژی دارند.

2.1 مزایای مواد آلیاژی آمورف

الف) مواد مغناطیسی نرم همسانگرد: مواد آلیاژی آمورف ساختار بلوری ندارد و یک ماده مغناطیسی نرم همسانگرد است. قدرت مغناطیسی کوچک و پایداری دمایی خوبی دارد. از آنجایی که آلیاژ آمورف یک ماده غیر جهت- است، می توان از درزهای مستقیم استفاده کرد که فرآیند ساخت هسته آهن را نسبتاً ساده می کند. ب) تلفات پسماند کم: هیچ نقص ساختاری وجود ندارد که مانع حرکت حوزه های مغناطیسی شود، بنابراین تلفات پسماند کمتر از ورق های فولادی سیلیکونی است. ج) نوار بسیار نازک: ضخامت نوار فقط 0.02-0.03 میلی‌متر است که تقریباً 1/10 ورق‌های فولادی سیلیکونی است. د) مقاومت بالا و تلفات جریان گردابی کم: مقاومت حدود 3 برابر ورق های فولادی سیلیکونی جهت دار است. تلفات جریان گردابی مواد آلیاژی آمورف به شدت کاهش می یابد، بنابراین تلفات واحد حدود 20%-30% از ورق های فولادی سیلیکونی جهت دار است. ه) عملکرد عالی بدون بار{18}: دمای بازپخت پایین است، تقریباً 1/2 دمای ورق های فولادی سیلیکونی جهت دار. عملکرد بدون بار{20} هسته های آلیاژی آمورف برتر است. ترانسفورماتورهای تولید شده با هسته های آلیاژی آمورف، در مقایسه با ترانسفورماتورهای معمولی،-کاهش تلفات بدون بار 70-80٪ و کاهش جریان بدون بار بیش از 50٪ در مقایسه با ترانسفورماتورهای معمولی، با اثرات صرفه جویی انرژی برجسته دارند. به منظور حفظ انرژی، کاهش انتشار و کاهش تلفات خطوط شبکه، شبکه دولتی و شبکه برق جنوبی چین نسبت خرید ترانسفورماتورهای آلیاژی آمورف را از سال 2012 تا حد زیادی افزایش داده اند و در حال حاضر نسبت خرید ترانسفورماتورهای توزیع آلیاژی آمورف اساساً به بیش از 50 درصد رسیده است.

2.2 معایب و اقدامات متقابل ترانسفورماتورهای آلیاژی آمورف

ترانسفورماتورهای آلیاژی آمورف در حالی که دارای مزایای فوق‌العاده صرفه‌جویی در انرژی هستند، دارای کاستی‌هایی نیز هستند که باید در طراحی و ساخت بهینه شوند:

1) چگالی مغناطیسی اشباع پایین: چگالی مغناطیسی اشباع هسته های آلیاژی آمورف معمولاً حدود 1.56T است که حدود 20٪ کمتر از 1.9T ورق های فولادی سیلیکونی معمولی است. بنابراین، چگالی مغناطیسی طراحی ترانسفورماتور نیز باید 20٪ کاهش یابد. چگالی مغناطیسی طراحی ترانسفورماتورهای غوطه ور شده در روغن آلیاژ آمورف- معمولاً زیر 1.35T است و ترانسفورماتورهای نوع خشک{9}}آلیاژی آمورف معمولاً کمتر از 1.2T است.

2) حساس به تنش: نوار هسته آلیاژ آمورف به تنش حساس است. پس از تحت فشار قرار گرفتن، عملکرد بدون بار{2}}به راحتی کاهش می یابد. بنابراین، باید به ساختار توجه ویژه ای شود: هسته آهنی باید روی قاب پشتیبانی و سیم پیچ آویزان شود، فقط وزن خود را تحمل کند. در عین حال، در طول فرآیند مونتاژ باید توجه ویژه ای شود: هسته آهنی نباید تحت فشار قرار گیرد و نحوه ضربه زدن باید کاهش یابد.

3) انقباض مغناطیسی بزرگ: انقباض مغناطیسی حدود 10٪ بزرگتر از ورق های فولادی سیلیکونی معمولی است، بنابراین کنترل نویز آن دشوار است، که یکی از دلایل اصلی محدود کردن ترویج گسترده ترانسفورماتورهای آلیاژی آمورف است. در حال حاضر، هم شبکه برق جنوبی چین و هم شبکه دولتی، الزامات بالاتری را برای سر و صدای ترانسفورماتورهای آلیاژی آمورف در مناقصه ها مطرح کرده اند، آنها را به نواحی حساس و مناطق غیر حساس تقسیم می کنند، و الزامات سطح صدا را هدف قرار می دهند، که نیازمند کاهش بیشتر چگالی مغناطیسی طراحی هسته آهنی است.

4) ساختار هسته ویژه: نوارهای آلیاژی آمورف نازک هستند، فقط 0.03 میلی متر ضخامت دارند، بنابراین آنها را نمی توان مانند ورق های فولادی سیلیکونی معمولی به شکل لایه بندی درآورد، بلکه فقط به شکل هسته زخمی تبدیل می شود. بنابراین، ساختار هسته آهنی توسط سازندگان ترانسفورماتور معمولی قابل پردازش نیست و معمولاً باید به طور کلی خریداری شود. متناظر با مقطع مستطیلی- نوار هسته زخم، سیم پیچ ترانسفورماتور آلیاژی آمورف معمولاً به یک ساختار مستطیلی تبدیل می شود.

5) بومی سازی ناکافی: در حال حاضر عمدتاً نوارهای آلیاژی آمورف از هیتاچی متالز وارد می شود و به تدریج بومی سازی در حال تحقق است. شرکت‌های داخلی مانند Advanced Technology & Materials Co.، Ltd. و Qingdao Yunlu دارای نوارهای عریض آلیاژی آمورف (213 میلی‌متر، 170 میلی‌متر و 142 میلی‌متر) هستند، اما عملکرد آنها هنوز در مقایسه با نوارهای وارداتی شکاف خاصی در پایداری دارد.

6) محدودیت حداکثر طول نوار: قبلاً حداکثر طول نوار محیط بیرونی نوارهای آلیاژی آمورف به دلیل اندازه کوره آنیل بسیار محدود بود. با این حال، این مشکل در حال حاضر اساساً حل شده است و می توان قاب های هسته آلیاژی آمورف با حداکثر طول نوار محیط بیرونی 10 متر را ساخت که می توان از آنها برای ساخت ترانسفورماتورهای خشک آلیاژی آمورف- زیر 3150 کیلو ولت آمپر و روغن آلیاژ آمورف{5}}ترانسفورماتورهای غوطه ور 1000 VA استفاده کرد.

2.3 مقایسه هزینه ترانسفورماتورهای آلیاژی آمورف

با توجه به اثر عالی صرفه جویی در انرژی{0}}ترانسفورماتورهای آلیاژی آمورف، همراه با ترویج سیاست های ملی حفظ انرژی و کاهش انتشار، سهم بازار ترانسفورماتورهای آلیاژی آمورف در حال افزایش است. با توجه به اینکه قیمت نوارهای آلیاژی آمورف (در حال حاضر 26.5 یوان/کیلوگرم) تقریباً دو برابر ورق های فولادی سیلیکونی معمولی (30Q120 یا 30Q130) است و فاصله آن با مس نسبتاً کم است و با توجه به کیفیت و نیاز محصولات شبکه برق، معمولاً از ترانسفورماتورهای آلیاژی مسی آمورف استفاده می شود. در مقایسه با ورق های فولادی سیلیکونی معمولی، تفاوت های اصلی هزینه ترانسفورماتورهای آلیاژی آمورف به شرح زیر است:

1) با توجه به پذیرش ساختار هسته زخمی، نوع هسته ترانسفورماتور باید ساختار اندام سه-فاز پنج- را اتخاذ کند، که می تواند وزن یک هسته فریم را کاهش دهد و دشواری مونتاژ را کاهش دهد. ساختار اندام سه-فاز پنج- و ساختار اندام سه-فاز سه-در هزینه مزایا و معایب خاص خود را دارند. در حال حاضر، بیشتر سازندگان ساختار سه-فاز پنج{10}}دسته را اتخاذ می‌کنند.

2) از آنجایی که مقطع ستون هسته مستطیلی است، برای حفظ فاصله عایق ثابت، سیم پیچ های فشار قوی و پایین به ترتیب به ساختارهای مستطیلی تبدیل می شوند.

3) از آنجایی که چگالی مغناطیسی طراحی هسته آهنی حدود 25٪ کمتر از ترانسفورماتورهای معمولی ورق فولادی سیلیکونی است و ضریب لایه لایه سازی هسته آهنی آن حدود 0.87 است که بسیار کمتر از 0.97 ورق های فولادی سیلیکونی معمولی است، سطح مقطع طراحی آن باید بیشتر از ترانسفورماتورهای silicon متعارف 25٪ باشد. به همین ترتیب، محیط سیم پیچ فشار قوی و پایین نیز افزایش می یابد. در عین حال باید افزایش طول سیم پیچ سیم پیچ های فشار قوی و ضعیف را در نظر گرفت. برای اطمینان از اینکه از دست دادن بار سیم پیچ تغییر نمی کند، سطح مقطع سیم باید به همان نسبت افزایش یابد. بنابراین مصرف مس ترانسفورماتورهای آلیاژی آمورف حدود 20 درصد بیشتر از ترانسفورماتورهای معمولی است.

درباره JINSHANMEN TECHNOLOGY CO., LTD

         JINSHANMEN TECHNOLOGY CO., LTDتولید کننده حرفه ای تجهیزات انتقال و توزیع برق است. این شرکت عمدتاً ترانسفورماتورهای قدرت غوطه‌ور در روغن،-ترانسفورماتورهای قدرت نوع خشک، ترانسفورماتورهای قدرت سه-غوطه‌ور در روغن، ترانسفورماتورهای قدرت سیم پیچی خشک-نوع سه-ترانسفورماتورهای قدرت سیم پیچی بعدی،{5}}محصول انفجار{5}}ضد خشک{6}}ترانسفورماتورهای مقاوم در برابر خشک{6}}ترانسفورماتورهای ضد خشک{6}}تولید می‌کند. ترانسفورماتورها، ترانسفورماتورهای قدرت تنظیم کننده ظرفیت بار، ترانسفورماتورهای نوع خشک لوکوموتیو، و همچنین پست های پیش ساخته، پست های مدولار، پست های نوع جعبه انرژی باد، تابلو برق فشار قوی و پایین و سایر تجهیزات انتقال و توزیع. چه ترانسفورماتورهایی که از هسته های ورق فولادی سیلیکونی استفاده می کنند یا هسته های آلیاژی آمورف، مانند ترانسفورماتور ایزولاسیون 150 kva و ترانسفورماتور جداسازی افزایش یافته، ما به شدت انتخاب مواد هسته و فرآیند تولید را کنترل می کنیم تا اطمینان حاصل کنیم که محصولات دارای عملکرد عالی، عملکرد پایدار و صرفه جویی در انرژی و حفاظت از محیط زیست هستند. ما متعهد به ارائه راه حل های تجهیزات انتقال و توزیع با کیفیت بالا برای مشتریان جهانی هستیم.