非晶合金變壓器(Amorphous Metal Transformer)是一種低損耗、高能效的電力變壓器。此類變壓器以鐵基非晶態(tài)金屬作為鐵芯,由于該材料不具長程有序結(jié)構(gòu),其磁化及消磁均較一般磁性材料容易。因此,非晶合金變壓器的鐵損(即空載損耗)要比一般采用硅鋼作為鐵芯的傳統(tǒng)變壓器低70-80%。由于損耗降低,發(fā)電需求亦隨之下降,二氧化碳等溫室氣體排放亦相應(yīng)減少?;谀茉垂?yīng)和環(huán)保的因素,非晶合金變壓器在中國和印度等大型發(fā)展中國家得到大量采用。以中印兩國目前的用電量來計算,若于配電網(wǎng)全面采用非晶合金變壓器的話,每年大約可節(jié)省25-30TWh發(fā)電量,以及減少2至3千萬噸二氧化碳排放。
中文名 非晶合金變壓器 外文名 amorphous alloy transformer 拼音 fei jing he jin bian ya qi 分類 電力變壓器的一類 開發(fā)時期 二十世紀(jì)七十年代
非晶合金鐵芯配電變壓器的最大優(yōu)點是,空載損耗值特低。最終能否確保空載損耗值,是整個設(shè)計過程中所要考慮的核心問題。當(dāng)在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)布置時,除要考慮非晶合金鐵芯本身不受外力的作用外,同時在計算時還須精確合理選取非晶合金的特性參數(shù)。除此設(shè)計思路外,還須遵循以下三點要求:
(1)由于非晶合金材料的飽和磁密較低,在產(chǎn)品設(shè)計時,額定磁通密度不宜選得太高,通常選取1.3~1.35T磁通密度便可獲得較好的空載損耗值。
(2)非晶合金材料的單片厚僅為0.03mm,所以其疊片系數(shù)也只能達(dá)到82%~86%。
(3)為了使用戶能獲得免維護或少維護的好處,現(xiàn)把非晶合金配電變壓器的產(chǎn)品,都設(shè)計成全密封式結(jié)構(gòu)。
利用導(dǎo)磁性能突出的非晶合金,來用作制造變壓器的鐵芯材料,最終能獲得很低的損耗值。但它具有許多特性,在設(shè)計和制造中是必須保證和考慮的。主要體體現(xiàn)以下幾個方面:
(1)非晶合金片材料的硬度很高,用常規(guī)工具是難以剪切的,所以設(shè)計時應(yīng)考慮減少剪切量。
(2)非晶合金單片厚度極薄,材料表面也不是很平坦,則鐵芯填充系數(shù)較低。
(3)非晶合金對機械應(yīng)力非常敏感。結(jié)構(gòu)設(shè)計時,必須避免采用以鐵芯作為主承重結(jié)構(gòu)件的傳統(tǒng)設(shè)計方案。
(4)為了獲得優(yōu)良的低損耗特性,非晶合金鐵芯片必須進(jìn)行退火處理。
(5)從電氣性能上。為了減少鐵芯片的剪切量,整臺產(chǎn)品的鐵芯由四個單獨的鐵心框并列組成,并且每相繞組是套在磁路獨立的兩框上。每個框內(nèi)的磁通除基波磁通外,還有三次諧波磁通的存在,一個繞組中的兩個卷鐵芯框內(nèi),其三次諧波磁通正好在相位上相反,數(shù)值上相等,因此,每一組繞組內(nèi)的三次諧波磁通向量和為零。如一次側(cè)是D接法,有三次諧波電流的回路,當(dāng)在感應(yīng)出的二次側(cè)電壓波形上,就不會有三次諧波電壓的分量。
根據(jù)上面分析,三相非晶合金配電變壓器最合理的結(jié)構(gòu)為:鐵芯,由四個單獨鐵芯框在同一平面內(nèi)組成三相五柱式,必須經(jīng)退火處理,并帶有交叉鐵軛接縫,截面形狀呈長方形。繞組,為長方形截面,可單獨繞制成型的,雙層或多層矩形層式。油箱,為全密封免維護的波紋結(jié)構(gòu)。
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