ترانسفورماتورهای نوع خشک آلیاژ آمورف چگونه با ترانسفورماتورهای سنتی فولاد سیلیکون مقایسه می شوند؟

امروز ، از آنجا که صنعت قدرت کربن سازی کم و راندمان بالا را دنبال می کند ، ترانسفورماتورها ، به عنوان تجهیزات اصلی انتقال نیرو ، از نظر بهینه سازی عملکرد به کانون نوآوری تکنولوژیکی تبدیل شده اند. مقایسه بین ترانسفورماتورهای نوع خشک آلیاژ آمورف و ترانسفورماتورهای فولادی سیلیکون نه تنها مسابقه ای از علوم مواد بلکه یک انتخاب استراتژیک از بهره وری انرژی و اقتصاد است.

1. خصوصیات مواد: تفاوت های انقلابی در ساختار اتمی
مزایای جسمی آلیاژهای آمورف
آلیاژهای آمورف (مانند سیستم Fe-Si-B) با استفاده از فناوری خنک کننده سریع تهیه می شوند و اتم های آنها به صورت بی نظمی و بدون نقص مرز دانه چیده می شوند. این ساختار به آنها فشار بسیار کم (<10 A/m) و نفوذپذیری مغناطیسی بالا می دهد ، و از دست دادن هیسترزیس به طور قابل توجهی پایین تر از فولاد سیلیکون سنتی است (از دست دادن حدود 70-80 ٪ کاهش می یابد).
محدودیت ورق های فولادی سیلیکون
ورق های سنتی فولادی سیلیکون سازه های کریستالی هستند و مقاومت در برابر حرکت دیواره های دامنه مغناطیسی و در نتیجه تلفات بالای آهن (تلفات بدون بار) ایجاد می شود. اگرچه با بهینه سازی جهت گیری دانه می توان کارآیی را بهبود بخشید ، اما حد پایین تر از دست دادن نظری آن توسط خصوصیات فیزیکی مواد محدود شده است.

2. عملکرد بهره وری انرژی: یک پیشرفت مختل کننده در از دست دادن بدون بار
مقایسه ضرر بدون بار
از دست دادن ترانسفورماتورهای آلیاژ آمورف در شرایط بدون بار تنها 20 ٪ -30 ٪ از ترانسفورماتورهای فولادی سیلیکون است. با استفاده از یک ترانسفورماتور 1000KVA به عنوان نمونه ، از دست دادن بدون بار مدل های آلیاژ آمورف در حدود 100-150 وات است ، در حالی که مدل های فولادی سیلیکون می توانند به 400-600W برسند. برای شبکه های توزیع که نیاز به عملکرد طولانی مدت بار سبک دارند (مانند مناطق مسکونی و ساختمانهای تجاری) ، صرفه جویی در مصرف برق سالانه راه حل های آلیاژ آمورف می تواند به هزاران کیلووات ساعت برسد.
تجارت ضرر بار
با توجه به چگالی شار مغناطیسی کم اشباع آلیاژهای آمورف (حدود 1.56T در مقابل 2.03T فولاد سیلیکون) ، از دست دادن بار آن کمی بالاتر از ترانسفورماتورهای فولادی سیلیکون (حدود 5-10 ٪ بالاتر) است. بنابراین ، در سناریوهای صنعتی با عملکرد کامل با بار طولانی مدت ، هزینه کل ضرر باید به طور جامع ارزیابی شود.

3. اقتصاد چرخه زندگی کامل: هزینه های کوتاه مدت در مقابل مزایای بلند مدت
اختلافات اولیه سرمایه گذاری
هزینه مواد آلیاژ آمورف در حدود 30 ٪ -50 ٪ بیشتر از فولاد سیلیکون است و در نتیجه حق بیمه 20 ٪ -35 ٪ در قیمت فروش ترانسفورماتور است. با در نظر گرفتن محصولات 10kV به عنوان نمونه ، قیمت مدل های آلیاژ آمورف معمولاً 1.2-1.8 برابر بیشتر از مدل های فولادی سیلیکون است.
مزایای صرفه جویی در مصرف انرژی طولانی مدت
با توجه به قیمت برق صنعتی چین (0.8 یوان/کیلووات ساعت) ، یک ترانسفورماتور آلیاژ آمورف 1000KVA در صورتحساب برق بدون بار در سال حدود 2500-4000 یوان صرفه جویی می کند و دوره بازیابی سرمایه گذاری حدود 5-8 سال است. با توجه به اینکه عمر ترانسفورماتور معمولاً 25-30 سال است ، سود خالص کل چرخه می تواند به 2-3 برابر هزینه اولیه برسد.

IV سناریوهای قابل اجرا: انتخاب فنی برای مطابقت با نیازها
مزایای ترانسفورماتورهای آلیاژ آمورف
سناریوهای نرخ بار کم: مانند پایانه های توزیع شبکه هوشمند ، سیستم های شبکه برق فتوولتائیک/باد (بار کم در شب).
پروژه های حساس به محیط زیست: کاهش تلفات بدون بار می تواند میزان انتشار CO را در حدود 5-8 تن در سال کاهش دهد (هر 1000KVA).
قابلیت اطمینان بالا: ترانسفورماتورهای نوع خشک آلیاژ آمورف نیازی به عایق نفتی ندارند و برای مراکز داده ، بیمارستان ها و مکان های دیگر مناسب هستند.
شرایط قابل استفاده ترانسفورماتورهای فولادی سیلیکون
سناریوهای صنعتی با سرعت بالا: سناریوهایی مانند گیاهان فولادی و گیاهان شیمیایی که باید 24 ساعت با بار کامل اجرا شوند.
پروژه های حساس به هزینه: پروژه هایی با بودجه اولیه محدود و نوسانات بار کوچک.
V. چالش های فنی و روندهای توسعه
جهت بهبود آلیاژهای آمورف
در حال حاضر ، شکنندگی مکانیکی ، کنترل نویز (اثر مغناطیسی) و مقاومت کوتاه اتصال نوارهای آلیاژ آمورف هنوز هم نیاز به بهینه سازی دارد. انتظار می رود مواد جدید مانند آلیاژهای نانوکریستالی و هسته های مغناطیسی کامپوزیت از طریق تنگناهای عملکرد بیشتر شکسته شوند.
تکامل فناوری فولاد سیلیکون
فولاد سیلیکون درجه بالا (مانند 27RK095) می تواند از طریق فن آوری امتیاز دهی لیزر ، از بین رفتن آهن به 0.95W/کیلوگرم کاهش یابد و شکاف را با آلیاژهای آمورف کاهش دهد ، اما هزینه همزمان افزایش می یابد.
ترانسفورماتورهای نوع خشک آلیاژ آمورف از مزایای قابل توجهی در بهره وری انرژی و حفاظت از محیط زیست ، به ویژه مطابق با نیازهای ارتقاء شبکه برق در زیر هدف "کربن دوگانه" برخوردار هستند. در حالی که ترانسفورماتورهای فولادی سیلیکون هنوز هم در سناریوهای اولیه و سناریوهای با بار بالا رقابتی هستند. در آینده ، با تولید در مقیاس بزرگ آلیاژهای آمورف و تکرار مواد فولادی سیلیکون ، مرزهای فنی و اقتصادی این دو به صورت پویا تنظیم می شود. تصمیم گیرندگان باید بر اساس ویژگی های بار ، سیاست های قیمت برق و الزامات حفاظت از محیط زیست ، مسیر فنی بهینه را انتخاب کنند .