Аморфные трансформаторы сравнении с традиционными трансформаторами:комплексный сравнительный анализ

Тема аморфные трансформаторы сравнении с обычными трансформаторами вызывает большой интерес в области энергетического оборудования. Между этими двумя трансформаторами существуют значительные различия с точки зрения производительности, энергоэффективности и воздействия на окружающую среду. С ростом глобального спроса на энергосберегающие и экологичные энергосистемы преимущества аморфных трансформаторов становятся все более заметными. В данной статье будет проведено всестороннее сравнение и анализ аморфных трансформаторов с традиционными трансформаторами, выявлены их уникальные преимущества.

1. Обзор знаний о трансформаторах

(1) Важность трансформаторов

Трансформатор является одним из наиболее важных устройств в энергосистеме, его основная функция заключается в преобразовании напряжения по принципу электромагнитной индукции, что позволяет играть важную роль в процессе передачи и распределения электроэнергии. Трансформатор не только влияет на стабильность и эффективность работы энергосистемы, но и напрямую связан с рациональным использованием энергоресурсов и уровнем энергопотребления.

(2) Внедрение аморфных трансформаторов

Появление аморфных трансформаторов — это серьезная инновация в трансформаторной технологии. В таких трансформаторах в качестве сердечника используется аморфный материал, а его уникальные физико-химические свойства позволяют аморфным трансформаторам превосходить других в энергосбережении и защите окружающей среды и постепенно становиться сильной альтернативой традиционным трансформаторам.

2. Принцип работы и характеристики аморфного трансформатора

(1) Принцип работы

Аморфные трансформаторы работают по принципу электромагнитной индукции. Его железный сердечник изготовлен из аморфного сплава, который имеет неупорядоченное расположение атомов и на 60-80 % меньше потерь холостого хода, чем традиционный сердечник из кремнистой стали. При работе на первичную обмотку подается переменный ток для создания переменного магнитного поля, которое индуцирует напряжение во вторичной обмотке, тем самым осуществляя передачу электрической энергии.

(2) Основные характеристики аморфных трансформаторов:

1) Низкие потери:

Коэрцитивная сила аморфного трансформатора намного меньше, чем у традиционного листа кремнистой стали, его линия гистерезиса, охватываемая площадью, намного меньше, чем у холоднокатаного листа кремнистой стали, так что потери холостого хода аморфного трансформатора по сравнению с трансформатором той же мощности типа S11 уменьшились примерно на 75%.

2) Высокая эффективность:

Благодаря низким потерям аморфные трансформаторы работают более эффективно и способны более эффективно преобразовывать и передавать энергию.

3) Сильная коррозионная стойкость:

Аморфные материалы обладают хорошей коррозионной стойкостью и увеличивают срок службы трансформатора.

4) Хорошая стабильность:

Аморфные трансформаторы имеют хорошую конструкцию, способны стабильно работать в различных условиях и не требуют особого обслуживания.

3. принцип работы и характеристики традиционных трансформаторов

(1) Принцип работы

Обычные трансформаторы в значительной степени опираются на принцип электромагнитной индукции для преобразования напряжения. Переменный ток проходит через первичную обмотку, создавая переменное магнитное поле, которое передается через железный сердечник и индуцирует напряжение во вторичной обмотке, тем самым увеличивая или уменьшая напряжение.

(2) Основные характеристики обычных трансформаторов:

1) Простое производство:

Процесс изготовления традиционных трансформаторов относительно прост, технологически отработан и легко поддается массовому производству.

2) Низкая стоимость:

Первоначальная стоимость инвестиций в традиционные трансформаторы относительно невысока из-за низкой стоимости материалов и процессов производства.

3) Большие потери:

По сравнению с традиционным трансформатором из листовой кремниевой стали, потери холостого хода трансформатора из аморфного сплава могут быть снижены на 70~80%, а ток холостого хода может быть снижен примерно на 50%, поэтому эффективность работы традиционного трансформатора ниже, особенно в условиях небольшой нагрузки.

4) Требования к техническому обслуживанию:

Обычные трансформаторы требуют регулярного технического обслуживания для обеспечения их долговременной стабильной работы.

4. Аморфные трансформаторы сравнении с традиционным трансформатором из кремниевой стали: сравнение материалов

(1) Аморфные трансформаторы

В аморфных трансформаторах в качестве материала сердечника используется аморфный сплав на основе железа. Этот материал изготавливается по технологии быстрого охлаждения и имеет аморфную структуру со случайным и неупорядоченным расположением атомов. Аморфные сплавы на основе железа характеризуются высокой проницаемостью, низкой коэрцитивной силой и малыми потерями.

Плотность потока насыщения аморфного материала относительно низка, но его высокое удельное сопротивление и малая анизотропия магнитных кристаллов делают его потери при той же плотности потока гораздо ниже, чем у материалов из кремнистой стали.

(2) Обычные трансформаторы из кремниевой стали

В традиционных трансформаторах из кремниевой стали в качестве материала сердечника используются листы кристаллической кремниевой стали. Листовая кремниевая сталь обладает хорошими магнитными свойствами благодаря специальной обработке, но по сравнению с аморфной, она имеет более низкую проницаемость, более высокую коэрцитивную силу и потери.

Пластины из кремниевой стали имеют более высокую плотность потока насыщения, что позволяет использовать их в сценариях с высокой плотностью потока, но при этом возрастают потери на железо и вихревые токи.

5. Аморфные трансформаторы сравнении с традиционным трансформатором из кремниевой стали: структура и конструктивные различия

(1) Аморфные трансформаторы

Сердечник аморфных трансформаторов обычно имеет мотаную структуру, которая состоит из аморфной ленты, непрерывно намотанной на катушку. Такая структура уменьшает количество швов и магнитосопротивление, что еще больше снижает потери.

Из-за природы аморфных материалов коэффициент заполнения их сердцевины относительно низок, обычно он составляет от 0,84 до 0,86.

(2) Обычные трансформаторы из кремниевой стали

Сердечники трансформаторов из кремниевой стали обычно имеют ламинированную конструкцию, состоящую из нескольких листов кремниевой стали, склеенных между собой. Такая структура имеет больше швов и магнитосопротивлений, что приводит к относительно высоким потерям.

Листы из кремнистой стали имеют высокий коэффициент заполнения, обычно выше 0,95, что делает трансформатор более компактным в целом.

6. Аморфные трансформаторы сравнении с традиционным трансформатором из кремниевой стали: сравнение характеристик

(1) Убытки

Потери холостого хода и потери нагрузки аморфного трансформатора значительно ниже, чем у традиционного трансформатора из кремниевой стали. Потери холостого хода могут быть снижены более чем на 70 процентов, а потери нагрузки — примерно на 80 процентов.

Устойчивость аморфного трансформатора к искажениям формы волны источника питания также лучше, чем у трансформатора из кремниевой стали, в случае больших искажений в сети, увеличение потерь меньше.

(2) Эффективность

Благодаря низким потерям аморфные трансформаторы более эффективны в работе, что значительно снижает потери электроэнергии и повышает общую энергоэффективность энергосистемы.

Преимущество аморфных трансформаторов в эффективности особенно очевидно при небольших нагрузках и больше подходит для сценариев применения с большими колебаниями нагрузки.

(3) Шум

Большой коэффициент магнитострикции аморфного сплава приводит к относительно высокому уровню шума в трансформаторах из аморфного сплава, обычно на 3-5 дБ громче, чем в трансформаторах из кремниевой стали.

Однако с развитием технологий проблема шума аморфных трансформаторов постепенно решается.

7. Аморфные трансформаторы сравнении с традиционным трансформатором из кремниевой стали: экономия и защита окружающей среды

(1) Первоначальные инвестиции

Стоимость производства аморфных трансформаторов относительно высока, в основном из-за высокой цены на аморфные материалы и относительно сложного производственного процесса.

Однако аморфные трансформаторы обеспечивают значительную экономию энергии и способны окупить свои затраты за счет экономии электроэнергии за относительно короткий период времени.

(2) Текущие расходы

Аморфный трансформатор, благодаря низким потерям, в процессе работы потребляет гораздо меньше электроэнергии, чем трансформатор из кремниевой стали, что позволяет значительно сократить расходы пользователя на электроэнергию.

Согласно расчетам, срок окупаемости аморфного трансформатора по сравнению с вторичным энергоэффективным трансформатором составляет около 4 лет; по сравнению с первичным энергоэффективным трансформатором срок окупаемости составляет около 8 лет.

(3) Экологическая чистота

Аморфный трансформатор в процессе эксплуатации создает меньшие потери холостого хода и нагрузки, снижает потребление энергии и выбросы углекислого газа, что в большей степени соответствует экологическим требованиям.

Процесс производства аморфных материалов потребляет меньше энергии, меньше загрязняет окружающую среду и является более экологичным, чем производство пластин из кремниевой стали.

8.резюме

Аморфные трансформаторы превосходят традиционные трансформаторы из кремниевой стали по материалам, структуре, дизайну и производительности. Низкие потери, длительный срок службы и значительный эффект энергосбережения делают его выдающимся в области энергосбережения и защиты окружающей среды. С углубленным продвижением «энергосбережения и сокращения потребления», аморфный трансформатор будет иметь широкие перспективы применения.