Transformatoren gemaakt van amorfe legeringen: tussen theorie en workshop 

OTransformatoren gemaakt van amorfe legeringeniedereen praat met plezier - fantastische nullastverliezen, een revolutie in energie. Maar als je ermee in de praktijk werkt, begrijp je: het potentieel is echt enorm, maar tussen de legeringsstaaf en de werkende transformator op het onderstation is er een enorme kloof gevuld met technologische nuances die vaak niet in artikelen worden genoemd. Veel mensen geloven dat het grootste probleem de kwetsbaarheid van de tape is. Dat klopt, maar dit is nog maar het topje van de ijsberg. De echte hoofdpijn komt later: tijdens de kernassemblage, warmtebehandeling en, cruciaal, integratie in een echt energiesysteem met zijn spanningspieken, harmonischen en mechanische belastingen.

Kern: niet alleen gewond en vergeten

Het werken met amorfe tape voor transformatoren uit amorfe legeringen vergt een heel andere productiecultuur. Ik herinner me onze eerste pogingen om een ​​kern te wikkelen voor een prototype: een tape van ongeveer 25 micron dik. Elke braam op de technologische apparatuur of de geringste overbelasting tijdens het opwinden - en er verschijnt onmiddellijk een microscheur, die een lokale verstoring van de amorfe structuur veroorzaakt. Het is dan ook niet verwonderlijk dat verliezen in eindproducten van partij tot partij variëren. De transportrollen, geleidingen en zelfs het pakkingmateriaal moesten volledig opnieuw worden ontworpen om deze defecten te elimineren.

En warmtebehandeling... Het is niet zoals elektrisch staal. Hier zijn de temperatuur en de bewaartijd heilig. Het raakte tien graden oververhit - de kristallisatie begon, en dat is alles, de voordelen van verliezen kunnen worden weggegooid. Onvoldoende opgewarmd - resterende mechanische spanningen in de tape komen dan terug met meer zoemen. We hebben ons regime in het algemeen met vallen en opstaan ​​gevonden. Eén batch kernen ging zelfs verloren; de klant klaagde later over abnormaal geluid in een bepaald belastingsbereik. We kwamen erachter: de schuld was het onstabiele vacuüm in de oven tijdens het gloeien.

Een ander belangrijk punt betreft het kernontwerp voorTransformatoren gemaakt van amorfe legeringen. Vanwege de kwetsbaarheid van de amorfe tape zijn klassieke stootstructuren met tape-snijden niet de optimale oplossing. Meestal wordt het wikkelpad van een gespleten kern gekozen of worden complexe getrapte eindstructuren gebruikt - dit maakt het mogelijk de paden van magnetische fluxsluiting te minimaliseren. Deze aanpak verhoogt de complexiteit van de productie, maar zorgt voor de stabiliteit van de operationele kenmerken van de transformator.

In de praktijk: waar slaat het echt toe?

In theorie neemt de efficiëntie toe en dalen de verliezen - schoonheid. Maar de economische aspecten van het project komen altijd als een vraag naar voren. Voor een typische distributietransformator in een stad waar de belasting stabiel en hoog is, kan de terugverdientijd als gevolg van energiebesparingen jaren duren. Een ander ding zijn specifieke objecten.

Bijvoorbeeld zonneparken of windturbines. Daar werken transformatoren vaak in deellast, onder een groot aantal harmonischen van de omvormers. Dit is waar de lage nullastverliezen van een amorfe kern niet slechts een getal in de catalogus zijn, maar echte besparingen over de gehele levensduur. Voor slechts één zo'n project in de regio Krasnodar hebben we complete transformatorstations geleverdtransformatoren gemaakt van amorfe legeringen. De klant twijfelde aanvankelijk en vond het een dure “toeters en bellen”. Een jaar later stuurden ze dankbaarheid - de cijfers over het verbruik voor de eigen behoeften van het onderstation verrasten hen aangenaam.

Of nachtmodi in netwerken met sterk variabele belastingen. Wanneer de transformator het grootste deel van de dag of met minimale belasting inactief blijft, worden de besparingen merkbaar. Maar nogmaals, we moeten niet alleen rekening houden met de kosten van actieve materialen, maar ook met de volledige levenscyclus.

Integratie in het systeem: problemen die niet werden verwacht

Maar dit is misschien wel het meest waardevolle gedeelte, waarover maar weinig mensen schrijven. Je hebt een ideale kern gemaakt met record lage verliezen. De transformator in elkaar gezet. En dan begint zijn leven op het echte netwerk.

De eerste is weerstand tegen kortsluitstromen. De mechanische sterkte van de amorfe kern is lager. Tijdens een kortsluiting ontstaan ​​er enorme elektrodynamische krachten. Als het actieve onderdeel en het bevestigingssysteem niet met een meervoudige marge zijn berekend, kunt u verplaatsing van de tapes, lokale oververhitting en als gevolg daarvan verslechtering van de eigenschappen krijgen. Het is noodzakelijk om de verbanden te versterken en extra stijfheidselementen te introduceren, wat opnieuw gewicht en kosten met zich meebrengt.

De tweede is akoestisch geluid. Vanwege de magnetostrictie-eigenschappen van een amorfe band kan het ruisspectrum verschuiven naar een onaangenamer waarnemingsgebied. Als de transformator naast de behuizing staat, kan dit een probleem worden. De strijd tegen geluid is een ander verhaal: trillingsisolerende platforms, speciale tankcoatings, ontwerpoptimalisatie. Het lukt niet altijd de eerste keer.

En ten derde is de onderhoudbaarheid. Met een gewone transformator is alles min of meer duidelijk. Met amorf is het moeilijker. Het beschadigen van de kern bij het demonteren om de wikkelingen te repareren is net zo eenvoudig als het beschieten van peren. Daarom wordt de installatie vaak uitgevoerd op faciliteiten waar een hoge betrouwbaarheid en minimale risico's op noodsituaties die het openen van het actieve deel vereisen, worden voorspeld.

Case van Wenzhou Qiaonasen Electrical Equipment LLC: niet alleen verkopen, maar ook aanpassen

In onze praktijk, nlWenzhou Qiaonasen elektrische apparatuur Co., Ltd, was een demonstratieproject. We kregen een aanvraag voor een energiezuinige transformator om het netwerk van een plattelandsdorpje te moderniseren. Het was noodzakelijk om de commerciële verliezen te verminderen. Ze stelden een optie voor met een amorfe kern. Maar het lokale netwerkbedrijf uitte zijn zorgen over de werking in omstandigheden van frequente bliksemstoten en mogelijke stroompieken.

We hebben niet alleen verzondenTransformatoren gemaakt van amorfe legeringenuit de fabriek. We moesten een heel mini-seminar houden voor de technische specialisten van de klant: berekeningen laten zien van de elektrodynamische weerstand van ons specifieke model, gegevens verstrekken over tests voor weerstand tegen impulseffecten. Bovendien hebben ze samen met hun relaisbeveiligingsservice de beveiligingsinstellingen aangepast - dit is nodig omdat de amorfe kern anders verzadigd is dan de klassieke, en dit kan de werking van de differentiële bescherming beïnvloeden.

Als gevolg hiervan kunnen transformatoren (Meer informatie over de oplossingen van het bedrijf vindt u hier) draait nu al drie jaar met succes. De klant is tevreden met de vermindering van de verliezen en we hebben waardevolle ervaring opgedaan met het aanpassen van een hightechproduct aan de specifieke, soms conservatieve, omstandigheden van Russische netwerken. De specialisatie van het bedrijf in oplossingen voor de transmissie en distributie van hoog- en laagspanning maakt het mogelijk om de kwestie alomvattend te benaderen, en niet alleen maar “hardware te verkopen”.

Kijkend naar de toekomst: waar naartoe?

De huidige trend is niet in de richting van een totale transitieTransformatoren gemaakt van amorfe legeringen, maar op hun redelijke gebruik in hybride structuren. Bijvoorbeeld gecombineerde kernen, waarbij een deel is gemaakt van een amorfe legering om verliezen bij nullast te verminderen, en het andere deel is gemaakt van staal met een hoog siliciumgehalte om de prestaties onder belasting te verbeteren. Deze aanpak kan het optimale compromis zijn tussen kosten en energie-efficiëntie.

Er wordt ook veel gewerkt aan tapecoatings die de mechanische weerstand en corrosiebestendigheid vergroten. Als we hier serieuze vooruitgang kunnen boeken, zullen veel technologische beperkingen worden opgeheven.

En het belangrijkste is digitalisering. Inbedding van sensoren voor online conditiemonitoringTransformatoren gemaakt van amorfe legeringen: trillingen, lokale verwarming van de kern. Hierdoor kunt u niet alleen hopen op de lange levensduur van de apparatuur, maar ook de hulpbronnen ervan beheren en de noodzaak van onderhoud voorspellen. Voor kritische faciliteiten waar dergelijke apparatuur is geïnstalleerd, is dit een logische volgende stap. De technologie van amorfe legeringen is niet langer exotisch en wordt een van de gereedschappen in het arsenaal van de ingenieur - een gereedschap dat een zorgvuldige en competente omgang vereist.