راهنمای فنی در مورد ترانسفورماتورهای نوع خشک آلیاژ آمورف

1. مفاهیم اصلی و ویژگی های ساختاری

ترانسفورماتورهای نوع خشک آلیاژ آمورف ترانسفورماتورهای قدرت هستند که از مواد آلیاژ آمورف (به عنوان مثال ، سیستم های Fe-Si-شرح) به عنوان هسته های مغناطیسی خود استفاده می کنند ، همراه با یک طرح عایق "نوع خشک" (بدون روغن یا دی الکتریک مایع). خصوصیات ساختاری کلیدی عبارتند از:

• هسته آلیاژ آمورف : از طریق جامد سازی سریع ، ساختار اتمی بی نظم آلیاژهای آمورف به خصوصیات مغناطیسی برتر ، مانند کمبود کم ، نفوذپذیری بالا و حداقل تلفات هسته (ضایعات جریان و هیسترزیس) در فرکانس های بالا کمک می کند.
• عایق از نوع خشک : رزین اپوکسی یا اشباع فشار خلاء (VPI) عایق سیم پیچ ، از بین بردن آتش سوزی و نشت مربوط به ترانسفورماتورهای ناشی از روغن را تضمین می کند. این امر آنها را برای برنامه های مهم ایمنی مانند مراکز داده و ساختمانهای مرتفع ایده آل می کند. طرح های معمولی دارای هسته های آلیاژ آمورف لمینت (به عنوان مثال ، E- یا C شکل) با سیم پیچ های مس/آلومینیوم است. ضخامت هسته (20-30 میکرومتر) به طور قابل توجهی اتلاف انرژی را در طی انتقال دامنه مغناطیسی کاهش می دهد.

2. مزایای اصلی مواد آلیاژ آمورف

عملکرد هسته های آلیاژ آمورف به طور مستقیم کارآیی و قابلیت اطمینان ترانسفورماتور را تعیین می کند:

• ضررهای فوق العاده کم : ضررهای جاری ادی در آلیاژهای آمورف است 1/5–1/10 آنهایی که از فولاد سیلیکون معمولی هستند ، باعث کاهش تلفات بدون بار توسط 60-80 ٪ بشر به عنوان مثال ، یک ترانسفورماتور با فرکانس بالا 5 کیلو ولت آمورف ضرر و زیان هسته ای پایدار را حتی در 4.5 کیلوهرتز حفظ می کند.
• چگالی شار اشباع بالا : با چگالی شار اشباع ( ${�}_{�}$ ) 1.5-2.0 T ، آلیاژهای آمورف از فریتس (0.3-0.5 T) بهتر عمل می کنند ، و برنامه های با قدرت بالا (> 10 کیلو وات) و با فرکانس متوسط ​​تا بالا (<100 کیلوهرتز) را امکان پذیر می کنند.
• ثبات حرارتی : دمای زیاد کوری و حداقل تخریب مغناطیسی در گرما ، دوام را در طول عملیات طولانی مدت با بار بالا تضمین می کند.

3. مزایای فنی و برنامه های کاربردی

ترانسفورماتورهای نوع خشک آلیاژ آمورف در زمینه های مختلف برتری دارند:

• کارایی انرژی : ضررهای بدون بار استثنایی ، آنها را برای شبکه های شهری با بارهای نوسان ایده آل می کند و باعث کاهش هزینه های چرخه عمر می شود.
• ایمنی زیست محیطی : عایق خشک از آلودگی نفت جلوگیری می کند و با استانداردهای ساختمان سبز تراز می شود. تولید آلیاژهای آمورف مصرف می کند 80 ٪ انرژی کمتر از فولاد سیلیکون.
• سازگاری با فرکانس بالا : جفت شده با نیمه هادی های باند پهن (SIC/GAN) ، آنها از ترانسفورماتورهای الکترونیکی قدرت (PET) ، سیستم های انرژی تجدید پذیر (به عنوان مثال ، اینورترهای PV) و تبدیل با فرکانس بالا در ایستگاه های شارژ EV پشتیبانی می کنند.
• کاهش سر و صدا : آهنربای پایین تر در مقایسه با فولاد سیلیکون ، سر و صدای عملیاتی را کاهش می دهد 10-15 دسی بل در شرایط عادی ، اگرچه کنترل لرزش تحت تحریک غیر سینوسی (به عنوان مثال ، امواج مربع) بسیار مهم است.

4. مقایسه با ترانسفورماتورهای معمولی

5. چالش های فنی و پیشرفت تحقیق

با وجود مزایای آنها ، چالش ها باقی مانده است:

• تلفات و خنک کننده با فرکانس بالا : ضررهای اصلی به شدت بالاتر از 10 کیلوهرتز افزایش می یابد و نیاز به خنک کننده مایع یا اجباری هوا را دارد. ضرر و زیان لبه پس از هسته نیز نیاز به کاهش دارد.
• شجاعت مکانیکی : پردازش روبان های آمورف نیاز به بازپرداخت بهینه برای کاهش استرس داخلی دارد.
• سر و صدا تحت تحریک غیر سینوئیدی : سه گانه شتاب لرزش تحت تحریک موج مستطیل (چرخه وظیفه 0.6) ، که نیاز به اندازه گیری پیشرفته مغناطیسی و طراحی مجدد ساختاری دارد. پیشرفت های اخیر :
• نوآوری مادی : آلیاژهای نانوکریستالی (به عنوان مثال ، Fe-Cu-NB-Si-B) عملکرد فرکانس بالا را تقویت می کند ( ${�}_{�}>1.2$ t) با تولید بهتر.
• طراحی یکپارچه : شبیه سازی های چند فیزیک (مغناطیسی-حرارتی-مکانیکی) طرح های سیم پیچ و عایق را برای چگالی قدرت بالاتر بهینه می کند.

6. روندهای آینده

• مینیاتوریزاسیون با فرکانس بالا : همراه با نیمه هادی های باند پهن ، فرکانس های کار ممکن است به سطح MHz برسد و باعث می شود طرح های جمع و جور و با چگالی با قدرت بالا امکان پذیر باشند.
• نظارت هوشمندانه : سنسورهای تعبیه شده برای ردیابی دما و لرزش در زمان واقعی ، امکان نگهداری پیش بینی را فراهم می کنند.
• پایداری : آلیاژهای آمورف قابل بازیافت برای کاهش ردپای کربن چرخه عمر.

ترانسفورماتورهای نوع خشک آلیاژ آمورف ، با راندمان ، ایمنی و دوستانه سازگار با محیط زیست بی نظیر ، در شبکه های هوشمند و سیستم های انرژی تجدید پذیر محوری هستند. پیشرفت در مواد و الکترونیک برق باعث افزایش عملکرد فرکانس بالا و پیشرفت پیشرفت به سمت بی طرفی کربن $ $ $ خواهد شد