คู่มือทางเทคนิคเกี่ยวกับหม้อแปลงแบบแห้งอัลลอยอสัณฐาน

1. แนวคิดหลักและคุณสมบัติโครงสร้าง

หม้อแปลงแบบแห้งโลหะผสมอสัณฐาน เป็นหม้อแปลงไฟฟ้าที่ใช้วัสดุอัลลอยอสัณฐาน (เช่นระบบ Fe-Si-ข) เป็นแกนแม่เหล็กของพวกเขารวมกับการออกแบบฉนวนกันความร้อนแบบ "แห้ง" (ไม่มีน้ำมันหรืออิเล็กทริกของเหลว) ลักษณะโครงสร้างที่สำคัญ ได้แก่ -

แกนโลหะผสมอสัณฐาน : ผลิตผ่านการแข็งตัวอย่างรวดเร็วโครงสร้างอะตอมที่ไม่เป็นระเบียบของโลหะผสมอสัณฐานมอบคุณสมบัติแม่เหล็กที่เหนือกว่าเช่นการบีบบังคับต่ำการซึมผ่านสูงและการสูญเสียแกนน้อยที่สุด
ฉนวนกันความร้อนแบบแห้ง : อีพ็อกซี่เรซินหรือความดันสูญญากาศ (VPI) ทำให้มั่นใจได้ว่าฉนวนที่คดเคี้ยวขจัดความเสี่ยงจากไฟและการรั่วไหลที่เกี่ยวข้องกับหม้อแปลงไฟฟ้าที่ใช้น้ำมัน สิ่งนี้ทำให้พวกเขาเหมาะสำหรับการใช้งานด้านความปลอดภัยเช่นศูนย์ข้อมูลและอาคารสูง การออกแบบทั่วไปมีแกนผสมโลหะผสมลามิเนตลามิเนต (เช่นรูปแบบ E- หรือ C) พร้อมขดลวดทองแดง/อลูมิเนียม ความหนาของแกน (20–30 ไมครอน) ช่วยลดการกระจายพลังงานอย่างมีนัยสำคัญในระหว่างการเปลี่ยนโดเมนแม่เหล็ก

2. ข้อได้เปรียบที่สำคัญของวัสดุโลหะผสมอสัณฐาน

ประสิทธิภาพของแกนโลหะผสมอสัณฐานจะกำหนดประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของหม้อแปลงโดยตรง:

การสูญเสียต่ำเป็นพิเศษ : การสูญเสียกระแสไหล่ในโลหะผสมอสัณฐานคือ 1/5–1/10 ของเหล็กซิลิกอนทั่วไปลดการสูญเสียที่ไม่โหลดโดย 60–80% - ตัวอย่างเช่นหม้อแปลงไฟฟ้าความถี่สูง 5 kVA อสัณฐานรักษาความสูญเสียแกนที่เสถียรแม้ที่ 4.5 kHz
ความหนาแน่นฟลักซ์ความอิ่มตัวสูง : ด้วยความหนาแน่นฟลักซ์ความอิ่มตัว ( $_{}$ ) ของ 1.5–2.0 T อัลลอยด์อสัณฐานที่มีประสิทธิภาพสูงกว่าเฟอร์ไรต์ (0.3–0.5 ตัน), เปิดใช้งานแอปพลิเคชั่นพลังสูง (- 10 kW) และแอปพลิเคชันขนาดกลางถึงสูงถึงความถี่ (<100 kHz)
เสถียรภาพทางความร้อน : อุณหภูมิคิวรีสูงและการย่อยสลายแม่เหล็กน้อยที่สุดภายใต้ความร้อนช่วยให้มั่นใจได้ถึงความทนทานในระหว่างการทำงานที่มีน้ำหนักมากเป็นเวลานาน

3. ผลประโยชน์ทางเทคนิคและแอปพลิเคชัน

หม้อแปลงหม้อแปลงแบบแห้งอัลลอยด์อสัณฐานเก่งในสาขาที่หลากหลาย:

ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน : การสูญเสียที่ไม่มีการโหลดต่ำเป็นพิเศษทำให้เหมาะสำหรับกริดในเมืองที่มีภาระที่ผันผวนลดต้นทุนวงจรชีวิต
ความปลอดภัยด้านสิ่งแวดล้อม : ฉนวนกันความร้อนแห้งหลีกเลี่ยงมลพิษน้ำมันจัดแนวกับมาตรฐานอาคารสีเขียว การผลิตโลหะผสมอสัณฐาน พลังงานน้อยลง 80% กว่าเหล็กซิลิกอน
ความเข้ากันได้ของความถี่สูง : จับคู่กับเซมิคอนดักเตอร์แบบวงกว้าง (SIC/GAN) พวกเขาสนับสนุนหม้อแปลงไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ (PET) ระบบพลังงานหมุนเวียน (เช่นอินเวอร์เตอร์ PV) และการแปลง DC-DC ความถี่สูงในสถานีชาร์จ EV
การลดเสียงรบกวน : magnetoStriction ที่ต่ำกว่าเมื่อเทียบกับเหล็กซิลิกอนช่วยลดเสียงรบกวนในการทำงานโดย 10–15 dB ภายใต้สภาวะปกติแม้ว่าการควบคุมการสั่นสะเทือนนั้นมีความสำคัญภายใต้การกระตุ้นที่ไม่ใช่ sinusoidal (เช่นคลื่นสี่เหลี่ยม)

4. เปรียบเทียบกับหม้อแปลงทั่วไป

พารามิเตอร์	อสัณฐานอัลลอย	อิมเมอร์ซิลิคอนเหล็ก
ไม่มีการสูญเสียโหลด	ลดลง 60–80%	สูงกว่า
วัสดุหลัก	อัลลอยด์ fe-si-b อสัณฐาน	เหล็กซิลิกอน (ผลึก)
ฉนวน	อีพ็อกซี่เรซิน/ระบายความร้อนด้วยอากาศ	น้ำมันแร่/สังเคราะห์
ขนาดและน้ำหนัก	ใหญ่ขึ้นเล็กน้อย (ประสิทธิภาพการเคลือบต่ำ)	กะทัดรัด
ค่าเริ่มต้น	สูงกว่า (วัสดุที่โดดเด่น)	ต่ำกว่า
แอปพลิเคชัน	ความถี่สูงความน่าเชื่อถือสูง	กริดพลังงานทั่วไป

5. ความท้าทายทางเทคนิคและความคืบหน้าการวิจัย

แม้จะมีข้อได้เปรียบ แต่ความท้าทายยังคงอยู่:

การสูญเสียและความเย็นความถี่สูง : การสูญเสียหลักเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วสูงกว่า 10 kHz จำเป็นต้องมีการระบายความร้อนของเหลวหรือแบบบังคับทางอากาศ การสูญเสียขอบหลังคอร์ยังต้องลดการลดลง
ความเปราะ : การประมวลผลริบบิ้นอสัณฐานต้องการการหลอมที่ดีที่สุดเพื่อลดความเครียดภายใน
เสียงรบกวนภายใต้การกระตุ้นที่ไม่ใช่ sinusoidal : การเร่งความเร็วการสั่นสะเทือนสามครั้งภายใต้การกระตุ้นคลื่นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า (รอบการทำงาน 0.6) ต้องใช้การวัด magnetostriction ขั้นสูงและการออกแบบโครงสร้าง ความก้าวหน้าล่าสุด :
นวัตกรรมวัสดุ : โลหะผสมนาโนคริสตัล (เช่น Fe-Cu-Nb-Si-B) เพิ่มประสิทธิภาพความถี่สูง ( $_{} - 1.2$ t) ด้วยความสามารถในการผลิตที่ดีขึ้น
การออกแบบแบบบูรณาการ : การจำลองแบบหลายฟิสิกส์ (เครื่องกลแม่เหล็ก-ความร้อน) ปรับเลย์เอาต์ที่คดเคี้ยวและฉนวนกันความร้อนเพื่อความหนาแน่นของพลังงานที่สูงขึ้น

6. แนวโน้มในอนาคต

การย่อขนาดความถี่สูง : ควบคู่ไปกับเซมิคอนดักเตอร์วงกว้าง BandGap ความถี่ในการใช้งานอาจถึงระดับ MHz ทำให้การออกแบบขนาดกะทัดรัดและความหนาแน่นสูงขนาดกะทัดรัด
การตรวจสอบอัจฉริยะ : เซ็นเซอร์ฝังตัวสำหรับอุณหภูมิแบบเรียลไทม์และการติดตามการสั่นสะเทือนทำให้สามารถบำรุงรักษาทำนายได้
ความยั่งยืน : โลหะผสม amorphous รีไซเคิลเพื่อลดรอยเท้าคาร์บอนวงจรชีวิต

หม้อแปลงแบบแห้งโลหะผสมอสัณฐานที่มีประสิทธิภาพความปลอดภัยและความเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมเป็นจุดสำคัญในกริดอัจฉริยะและระบบพลังงานหมุนเวียน ความก้าวหน้าในวัสดุและพลังงานอิเล็กทรอนิกส์จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพความถี่สูงของพวกเขาเพิ่มความคืบหน้าไปสู่ความเป็นกลางคาร์บอน