موادی که یک ترانسفورماتور کار می کند

در سیستم های قدرت مدرن، ترانسفورماتورها به عنوان تنظیم کننده های دنیای الکتریکی عمل می کنند و از عملکرد پایدار شبکه برق پشتیبانی می کنند. خواه انواع رایج کنار جاده باشد یا واحدهای غول پیکر در پست‌ها، ساختارهای اصلی آنها منطق مشترکی دارند که ریشه در علم مواد دارد. امروز، ما در مورد آن مواد ضروری در ترانسفورماتور صحبت خواهیم کرد.

حیاتی ترین جزء یک ترانسفورماتور-هسته-تقریباً منحصراً از ورق های فولادی سیلیکونی استفاده می کند. این ماده از فولاد معمولی فاصله زیادی دارد. بر پایه فولاد استاندارد با افزودن 2 تا 5 درصد سیلیکون ساخته شده و تحت فرآیندهای نورد و بازپخت ویژه قرار می گیرد.

چرا فولاد سیلیکون؟

 

-افزودن سیلیکون تلفات آهن را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد (هیسترزیس و تلفات جریان گردابی).

فولاد سیلیکونی گرا -دانه-نفوذ مغناطیسی برتر را در جهت نورد ارائه می دهد.

-روکش عایق سطح از اتصال کوتاه بین لایه‌ای جلوگیری می‌کند، در حالی که در برابر دمای بازپخت بالا مقاومت می‌کند.

جالب اینجاست که روش لمینیت هسته نیز نشان دهنده سطح تخصص ساخت است. اکنون{1}}گام اصلی-تکنیک انباشتگی دور، مسیر مغناطیسی پیوسته‌تری را امکان‌پذیر می‌سازد، و در مقایسه با روش‌های معمولی با 10-15 درصد تلفات بار را کاهش می‌دهد.

انتخاب مواد سیم‌پیچ اساساً رقابتی بین مس و آلومینیوم است که هر ماده دارای حوزه‌های کاربردی خاص خود است.

01.

سیم‌پیچ‌های مسی انتخاب ارجح برای ترانسفورماتورهای-با عملکرد بالا هستند:

-رسانایی تقریباً 58 MS/m است که در نتیجه حجم سیم پیچ کمتری برای همان ظرفیت ایجاد می‌شود.

-استحکام مکانیکی بالا آن را قادر می‌سازد تا نیروهای الکترومغناطیسی مدار کوتاه- بیشتری را تحمل کند.

-فناوری پردازش مشترک بالغ، قابلیت اطمینان عملیاتی را تضمین می‌کند که طی یک قرن استفاده تأیید شده است.

02.

سیم‌پیچ‌های آلومینیومی دارای مزایایی در کاربردهای{0}} حساس به هزینه هستند:

-قیمت معمولاً فقط یک-یک سوم تا یک-نیم مس است.

-چگالی کمتر وزن کلی ترانسفورماتور را 20-30٪ کاهش می‌دهد.

-پیشرفت‌های اخیر در فناوری آلیاژ آلومینیوم به مسائل مربوط به خزش و اتصالات پرداخته است.

آن قطعات ساختاری نامحسوس در واقع پیچیدگی های متعددی را پنهان می کنند:

مواد مخازن نفت از فولاد کربن معمولی به فولاد هوازدگی تبدیل شده است. امروزه، تعداد فزاینده‌ای از ترانسفورماتورها از طرح‌های پوشش فولادی ضد زنگ، به ویژه در مناطق ساحلی و بسیار آلوده استفاده می‌کنند.

یک جزئیات کوچک و در عین حال حیاتی: پوشش ضد خوردگی داخل مخازن نفت اکنون عمدتاً رنگ نیمه رسانا است. این صرفاً برای زیبایی نیست-بلکه به توزیع یکنواخت میدان الکتریکی در مخزن کمک می‌کند و در نتیجه از تخلیه جزئی جلوگیری می‌کند.

هنگام انتخاب مواد ترانسفورماتور، مهندسان اساساً یک معادله چند متغیره را حل می کنند: جایی که هزینه اولیه، تلفات عملیاتی، انتظارات طول عمر، الزامات تعمیر و نگهداری و ملاحظات زیست محیطی همه به عنوان متغیر عمل می کنند. به عنوان مثال:

دفعه بعد که یک ترانسفورماتور را در کنار خیابان دیدید، شاید آن را با درک بیشتری ببینید-در داخل آن جعبه یک قرن حکمت دانشمندان مواد و مهندسان برق نهفته است. از عایق آسفالت دوران ادیسون تا مواد عایق نانوکامپوزیتی امروزی، هر تکامل در مواد ترانسفورماتور نشان دهنده تعادل ظریفی بین ایمنی، کارایی و هزینه است.

مواد آینده ترانسفورماتورها چگونه خواهند بود؟ ابررساناهای با دمای بالا قبلاً پیشرفت‌هایی در آزمایشگاه‌ها ایجاد کرده‌اند و ثبت اختراع برای کاغذ عایق-افزایش‌شده گرافن سال به سال در حال افزایش است. با این حال، مهم نیست که مواد چگونه تغییر می کنند، هدف اصلی بدون تغییر باقی می ماند: تبدیل نیرو ایمن تر، کارآمدتر و قابل اطمینان تر.