Panduan Teknikal mengenai Transformer Kering Aloi Amorfus

1. Konsep teras dan ciri -ciri struktur

Transformer jenis kering aloi amorf adalah transformer kuasa yang menggunakan bahan aloi amorf (mis., Sistem Fe-Si-B) sebagai teras magnetnya, digabungkan dengan reka bentuk penebat "kering" (tiada minyak atau dielektrik cecair). Ciri -ciri struktur utama termasuk:

• Teras aloi amorf : Dihasilkan melalui pemejalan pesat, struktur atom yang tidak teratur dari aloi amorf memberikan sifat magnet yang unggul, seperti paksaan yang rendah, kebolehtelapan yang tinggi, dan kerugian teras minimum (eddy current dan kehilangan histerisis) pada frekuensi tinggi.
• Penebat jenis kering : Resin epoksi atau impregnasi tekanan vakum (VPI) memastikan penebat penggulungan, menghapuskan kebakaran dan kebocoran risiko yang berkaitan dengan transformer minyak yang dialami minyak. Ini menjadikan mereka sesuai untuk aplikasi kritikal keselamatan seperti pusat data dan bangunan bertingkat tinggi. Reka bentuk biasa mempunyai teras aloi amorf yang berlapis (mis., E- atau berbentuk C) dengan gulungan tembaga/aluminium. Ketebalan teras (20-30 μm) dengan ketara mengurangkan pelesapan tenaga semasa peralihan domain magnet.

2. Kelebihan utama bahan aloi amorf

Prestasi teras aloi amorf secara langsung menentukan kecekapan dan kebolehpercayaan pengubah:

• Kerugian ultra-rendah : Kerugian semasa eddy dalam aloi amorf adalah 1/5-1/10 Mereka yang mempunyai keluli silikon konvensional, mengurangkan kerugian tanpa beban oleh 60-80% . Sebagai contoh, pengubah frekuensi tinggi 5 kVA amorf mengekalkan kerugian teras yang stabil walaupun pada 4.5 kHz.
• Ketumpatan Fluks Ketepuan Tinggi : Dengan ketumpatan fluks tepu ( ${�}_{�}$ ) daripada 1.5-2.0 t , aloi amorf yang mengungguli ferrite (0.3-0.5 t), membolehkan kuasa tinggi (> 10 kW) dan aplikasi sederhana hingga tinggi (<100 kHz).
• Kestabilan terma : Suhu Curie Tinggi dan kemerosotan magnet minimum di bawah haba memastikan ketahanan semasa operasi beban tinggi yang berpanjangan.

3. Faedah dan aplikasi teknikal

Transformer jenis kering aloi amorfik cemerlang dalam pelbagai bidang:

• Kecekapan tenaga : Kerugian tanpa beban yang sangat rendah menjadikannya sesuai untuk grid bandar dengan beban yang berubah-ubah, mengurangkan kos kitaran hayat.
• Keselamatan Alam Sekitar : Penebat kering mengelakkan pencemaran minyak, menjajarkan piawaian bangunan hijau. Pengeluaran aloi amorfus menggunakan 80% kurang tenaga daripada keluli silikon.
• Keserasian frekuensi tinggi : Dipasangkan dengan semikonduktor lebar lebar (SIC/GAN), mereka menyokong Transformers Elektronik Kuasa (PET), Sistem Tenaga Boleh Diperbaharui (mis., Inverter PV), dan penukaran DC-DC frekuensi tinggi di stesen pengisian EV.
• Pengurangan bunyi : Magnetostrik yang lebih rendah berbanding dengan keluli silikon mengurangkan bunyi operasi oleh 10-15 dB Di bawah keadaan normal, walaupun kawalan getaran adalah kritikal di bawah pengujaan bukan sinusoid (mis., Gelombang persegi).

4. Perbandingan dengan transformer konvensional

5. Cabaran teknikal dan kemajuan penyelidikan

Walaupun kelebihan mereka, cabaran kekal:

• Kerugian & penyejukan frekuensi tinggi : Kerugian teras meningkat dengan mendadak di atas 10 kHz, memerlukan penyejukan cecair atau udara terpaksa. Kerugian kelebihan pemotongan pasca teras juga memerlukan mitigasi.
• Kekejaman mekanikal : Memproses reben amorf memerlukan pengoptimuman yang dioptimumkan untuk mengurangkan tekanan dalaman.
• Bunyi di bawah pengujaan bukan sinusoid : Getaran pecutan getaran di bawah pengujaan gelombang segi empat tepat (kitaran tugas 0.6), yang memerlukan pengukuran magnetostrik lanjutan dan reka bentuk semula struktur. Kemajuan terkini :
• Inovasi Bahan : Aloi nanocrystalline (mis., Fe-cu-nb-si-b) Meningkatkan prestasi frekuensi tinggi ( ${�}_{�}>1.2$ T) dengan pembuatan yang lebih baik.
• Reka bentuk bersepadu : Simulasi multi-fizikal (magnet-thermal-mechanical) mengoptimumkan susun atur penggulungan dan penebat untuk ketumpatan kuasa yang lebih tinggi.

6. Trend masa depan

• Pengecualian frekuensi tinggi : Digabungkan dengan semikonduktor lebar lebar, frekuensi operasi boleh mencapai tahap MHz, membolehkan reka bentuk kepadatan berkuasa tinggi.
• Pemantauan pintar : Sensor tertanam untuk suhu masa nyata dan penjejakan getaran, membolehkan penyelenggaraan ramalan.
• Kemampanan : Alloys amorf yang boleh dikitar semula untuk mengurangkan jejak kaki karbon kitaran hayat.

Transformer jenis kering aloi amorf, dengan kecekapan, keselamatan, dan keramahan yang tidak dapat ditandingi, adalah penting dalam grid pintar dan sistem tenaga boleh diperbaharui. Kemajuan dalam bahan dan elektronik kuasa akan meningkatkan lagi prestasi frekuensi tinggi mereka, mempercepatkan kemajuan ke arah neutral karbon