Įvadas
Šiuolaikinėse elektros energijos sistemose transformatoriai veikia kaip elektros pasaulio reguliatoriai, palaikantys stabilų elektros tinklo veikimą. Nesvarbu, ar tai būtų įprasti tipai pakelėse, ar milžiniški įrenginiai pastotėse, jų pagrindinėms struktūroms būdinga bendra logika, pagrįsta medžiagų mokslu. Šiandien kalbėsime apie šias esmines medžiagas transformatoriuose.
Šerdis
Svarbiausias transformatoriaus komponentas-šerdyje-beveik išimtinai naudojami silicio plieno lakštai. Ši medžiaga toli gražu nėra įprastas plienas. Jis pagamintas iš standartinio plieno su 2-5% silicio priedu ir yra specialiai valcavimo ir atkaitinimo procesai.
Kodėl silicio plienas?
-Silicio pridėjimas žymiai sumažina geležies nuostolius (histerezės ir sūkurinių srovių nuostolius).
-Smulkintas-silicinis plienas pasižymi puikiu magnetiniu pralaidumu riedėjimo kryptimi.
-Paviršiaus izoliacinė danga apsaugo nuo tarpsluoksnių trumpųjų jungimų ir išlaiko aukštą atkaitinimo temperatūrą.
Įdomu tai, kad šerdies laminavimo būdas taip pat atspindi gamybos kompetencijos lygį. Dabar-pagrindinė žingsnio-rato krovimo technika leidžia užtikrinti tolydesnį magnetinį kelią, sumažinant apkrovos nuostolius be-10-15 %, palyginti su tradiciniais užpakalinio rato metodais.
Apvija
Apvijų medžiagos pasirinkimas iš esmės yra vario ir aliuminio konkursas, o kiekviena medžiaga turi savo pritaikymo sritis.
Varinės apvijos išlieka tinkamiausiu didelio našumo{0}}transformatorių pasirinkimu:
-Laidumas yra maždaug 58 MS/m, todėl apvijos tūris yra mažesnis esant tokiai pat talpai.
-Didelis mechaninis stiprumas leidžia atlaikyti didesnes trumpojo jungimo{1}}elektromagnetines jėgas.
-Subrendusi sąnarių apdorojimo technologija užtikrina veikimo patikimumą, patvirtintą daugiau nei šimtmetį.
Aliuminio apvijos turi pranašumų{0}}kaištų atžvilgiu jautriose srityse:
-Kaina paprastai yra tik nuo-trečdalio iki-pusės vario kainos.
-Mažesnis tankis sumažina bendrą transformatoriaus svorį 20–30 proc.
-Naujausi aliuminio lydinių technologijos pažanga išsprendė su šliaužimu ir jungtimis susijusias problemas.
Izoliacijos sistema
Izoliacinių medžiagų raida atspindi transformatorių technologijos pažangą.
Kietos izoliacinės medžiagos išsivystė į visą sistemą
-Izoliacinė preso plokštė naudojama kaip pagrindinis izoliacijos karkasas.
-Nomex® aramidinis popierius naudojamas esant aukštai{1}}temperatūrai (H ir aukštesnės klasės).
-Epoksidinės stiklo pluošto plokštės naudojamos mechaniniams atraminiams komponentams.
Skystos izoliacinės terpės pasirinkimas atspindi prisitaikymo išmintį, pagrįstą vietos sąlygomis
-Mineralinė alyva išlieka dominuojanti ir užima daugiau nei 75 % pasaulinės rinkos.
-Natūralūs esteriai (augaliniai aliejai) sparčiai auga regionuose, kuriems taikomi griežti aplinkosaugos reikalavimai.
-Silikoninė alyva ir fluorinti skysčiai naudojami specialiose ugniai-atsparios paskirties srityse.
Sausų{0}}tipo transformatorių izoliacija vis įvairėja
-Epoksidinės dervos liejimo technologija yra brandi ir pasižymi puikiu atsparumu drėgmei.
-Vakuuminis-slėginis impregnavimas (VPI) su atviros-struktūros aušinimu pagerina šilumos išsklaijimą.
Pastaraisiais metais sukurtos -aplinkai nekenksmingos pusiau{1}}kietos izoliacinės medžiagos suderina našumą ir tinkamumą perdirbti.
Struktūriniai komponentai
Šios nepastebimos konstrukcinės dalys iš tikrųjų slepia daugybę subtilybių:
Alyvos rezervuarų medžiaga iš įprasto anglinio plieno virto atmosferos poveikiui atspariu plienu. Šiais laikais vis daugiau transformatorių naudoja nerūdijančio plieno pamušalus, ypač pakrančių ir labai užterštose vietose.
Maža, bet svarbi detalė: antikorozinė alyvos talpyklų danga dabar daugiausia yra pusiau{1}}laidūs dažai. Tai ne tik dėl estetikos-, bet ir tolygiai paskirsto elektrinį lauką bake, taip užkertant kelią daliniam iškrovimui.
Pokyčiai, kuriuos lemia aplinkosaugos tendencijos
Biologiškai skaidi izoliacinė alyva
Augalinių{0}}izoliacinių aliejų, tokių kaip sojų aliejus ir rapsų aliejus, gedimo įtampa dabar viršija 60 kV/2,5 mm.
Nemokamas chromo{0}}pasyvavimas
Silicio plieno lakštų danga keičiama nuo chromato{0}}pagrindo prie aplinkai nekenksmingų fosfato{1}} alternatyvų.
Atsinaujinančios medžiagos
Bambuko pluoštu{0}}sustiprinta izoliacinė preso plokštė pradėjo bandomąją taikymo stadiją.
Mažai -anglies anglies plieno
Plienas, pagamintas naudojant elektrinės lankinės krosnies trumpojo{0}}proceso technologiją, sumažina jo anglies pėdsaką 40 proc.
Atranka
Renkantis transformatorių medžiagas, inžinieriai iš esmės sprendžia daugiamatę lygtį: pradinės išlaidos, eksploataciniai nuostoliai, gyvenimo trukmės lūkesčiai, techninės priežiūros reikalavimai ir aplinkosaugos aspektai yra kintamieji. Pavyzdžiui:
Duomenų centrai
Duomenų centrai gali pasirinkti natūralaus esterio alyvos transformatorius, kurių kaina yra 30 % didesnė, įvertindami jų K4- lygio ugniai atsparumą.
jūros vėjo jėgainės
Jūros vėjo jėgainių transformatoriai turės patobulintą antikorozinį{0}}konstrukciją, net 15 % daugiau.
miestų centrai
Paskirstymo transformatoriams miesto centruose dažniausiai teikiama pirmenybė sausam{0}}tipo dizainui, kuris, nepaisant šiek tiek mažesnio efektyvumo, pašalina alyvos nutekėjimo riziką.
Išvada
Kai kitą kartą gatvėje pamatysite transformatorių, galbūt pažiūrėsite į jį šiek tiek supratingiau{0}}toje dėžėje slypi šimtmečio medžiagų mokslininkų ir elektros inžinierių išmintis. Nuo Edisono eros asfalto izoliacijos iki šiandieninių nanokompozitinių izoliacinių medžiagų, kiekviena transformatorių medžiagų raida atspindi subtilų saugos, efektyvumo ir sąnaudų balansą.
Kaip atrodys būsimos transformatorių medžiagos? Aukštos{0}}temperatūros superlaidininkai jau padarė proveržį laboratorijose, o grafenu{1}}patobulinto izoliacinio popieriaus patentų kasmet daugėja. Vis dėlto, kad ir kaip keistųsi medžiagos, pagrindinis tikslas nesikeičia: elektros energijos konvertavimas būtų saugesnis, efektyvesnis ir patikimesnis.