アモルファス合金で作られた変圧器: 理論とワークショップの間 

ああアモルファス合金製変圧器誰もが歓喜の声を上げます - 素晴らしい無負荷損失、エネルギー革命です。しかし、実際に彼らと協力してみると、その可能性は非常に大きいことがわかります。しかし、合金のインゴットと変電所で稼働している変圧器の間には、記事ではあまり言及されていない技術的なニュアンスに満ちた大きなギャップがあります。多くの人は、主な問題はテープのもろさであると信じています。これは事実ですが、これは氷山の一角にすぎません。本当の問題はその後、コアの組み立て、熱処理、そして最も重要な、電圧サージ、高調波、機械的負荷を伴う実際の電力システムへの統合の際に起こります。

コア: 傷ついて忘れられただけではない

アモルファス合金で作られた変圧器にアモルファステープを使用するには、まったく異なる生産文化が必要です。プロトタイプのコア、つまり厚さ約 25 ミクロンのテープを巻くという最初の試みを覚えています。技術機器にバリがあったり、巻き取り中にわずかに締めすぎたりすると、すぐに微小亀裂が発生し、非晶質構造の局所的な破壊を引き起こします。そうすれば、最終製品の損失がバッチごとに異なるのも不思議ではありません。これらの欠陥を解消するには、コンベアのローラー、ガイド、さらにはガスケットの素材まで完全に再設計する必要がありました。

そして熱処理・・・電磁鋼板とは違います。ここでは温度と保持時間が神聖です。それは10度過熱しました - 結晶化が始まりました、そしてそれだけです、損失の利益は捨てることができます。ウォームアップが不十分であると、テープ内の残留機械的ストレスが再発し、うなり音が増加します。私たちは一般的に、試行錯誤によって自分たちの体制を見つけました。一部のコアは無駄になりました。その後、顧客から特定の負荷範囲で異常なノイズが発生するという苦情が寄せられました。私たちは、アニーリング中の炉内の不安定な真空が原因であることを突き止めました。

もう 1 つの重要な点は、コア設計に関するものです。アモルファス合金製変圧器。アモルファステープは壊れやすいため、テープカットを伴う従来のバット構造は最適なソリューションではありません。ほとんどの場合、分割コアの巻線経路が選択されるか、複雑な段付き端構造が使用されます。これにより、磁束の経路を最小限に抑えることができます。このアプローチにより、製造は複雑になりますが、変圧器の動作特性の安定性は確保されます。

実際のところ、どこが本当に重要なのでしょうか?

理論的には、効率が向上し、損失が減少します - 美しさ。しかし、プロジェクトの経済性については常に疑問が生じます。負荷が安定して高い都市部の一般的な配電変圧器の場合、エネルギー節約による回収には何年もかかる可能性があります。もう一つは、特定のオブジェクトです。

たとえば、ソーラーパークや風力タービンなどです。そこでは、変圧器はインバータからの多数の高調波のもとで部分負荷モードで動作することがよくあります。これは、アモルファスコアの低い無負荷損失が単なるカタログ上の数値ではなく、耐用年数全体にわたる実際の節約となる点です。クラスノダール地域のそのようなプロジェクトの 1 つだけのために、私たちは完全な変電所を供給しました。アモルファス合金製変圧器。顧客は当初疑問を抱き、それを高価な「追加機能」だと考えていました。 1 年後、彼らは感謝の意を表しました。変電所自身のニーズに対する消費量の数字に彼らは嬉しい驚きを感じました。

または、負荷が急激に変化するネットワークの夜間モード。変圧器が 1 日のほとんどの間アイドル状態にある場合、または最小限の負荷で停止している場合、節約効果は顕著になります。しかし、繰り返しになりますが、活物質のコストだけでなく、ライフサイクル全体も考慮する必要があります。

システムへの統合: 予想外の問題

しかし、これはおそらく最も価値のあるセクションであり、それについて書いている人はほとんどいません。記録的な低損失を実現した理想的なコアが完成しました。変圧器を組み立てました。そして彼の人生は現実のネットワーク上で始まります。

1 つ目は、短絡電流に対する耐性です。アモルファスコアの機械的強度は低くなります。短絡時には、巨大な電気力学的力が発生します。アクティブパーツと締結システムが複数のマージンを考慮して計算されていない場合、テープの位置ずれ、局所的な過熱が発生し、その結果、特性が低下する可能性があります。包帯を強化し、追加の剛性要素を導入する必要があり、これによっても重量とコストが増加します。

2つ目は音響ノイズです。アモルファステープの磁歪特性により、ノイズスペクトルが知覚にとってより不快な領域にシフトする可能性があります。変圧器がハウジングの隣にある場合、これが問題になる可能性があります。騒音との戦いは別の話です。防振プラットフォーム、特殊なタンクコーティング、設計の最適化などです。最初からうまくいくとは限りません。

そして3つ目はメンテナンス性です。通常の変圧器では、すべてが多かれ少なかれ明らかです。アモルファスではさらに困難になります。巻線を修理するために分解するときにコアを損傷するのは、梨の殻をむくのと同じくらい簡単です。したがって、信頼性が高く、アクティブ部分の開放が必要な緊急事態のリスクが最小限に抑えられる施設に設置されることがよくあります。

温州Qiaonasen Electrical Equipment LLCの事例：販売するだけでなく適応も行う

私たちの実践では、温州Qiaonasen電気機器有限公司、実証プロジェクトでした。私たちは、田舎の村のネットワークを近代化するためのエネルギー効率の高い変圧器のリクエストを受けました。商業的損失を減らす必要がありました。彼らはアモルファスコアを使用するオプションを提案しました。しかし地元のネットワーク会社は、雷サージが頻繁に発生し、電流サージが発生する可能性がある状況での運用について懸念を表明した。

ただ出荷しただけではありませんアモルファス合金製変圧器工場から。私たちは、顧客の技術専門家向けにミニセミナー全体を開催する必要がありました。特定のモデルの電気力学的抵抗の計算を示し、インパルス効果に対する耐性のテストに関するデータを提供しました。さらに、リレー保護サービスと併せて、保護設定を調整しました。アモルファスコアは従来のコアとは異なる方法で飽和し、差動保護の動作に影響を与える可能性があるため、これが必要でした。

その結果、変圧器（同社のソリューションの詳細については、こちらをご覧ください。) は 3 年間順調に運営されています。お客様は損失の削減に満足しており、当社はハイテク製品をロシアのネットワーク特有の、時には保守的な条件に適応させる上で貴重な経験を得ることができました。同社は高電圧および低電圧の送電および配電ソリューションに特化しているため、単に「ハードウェアを販売する」だけでなく、この問題に包括的にアプローチすることができます。

未来を見据えて: どこに行くべきですか?

現在の傾向は、への完全な移行に向かっているわけではありません。アモルファス合金製変圧器ただし、ハイブリッド構造での合理的な使用についてです。たとえば、一部が無負荷損失を低減するためにアモルファス合金で作られ、もう一方が負荷時の性能を向上させるために高ケイ素鋼で作られている複合コアです。このアプローチは、コストとエネルギー効率の間の最適な妥協策である可能性があります。

機械的抵抗と耐食性を高めるテープコーティングについても多くの研究が行われています。ここで本格的な進歩を遂げることができれば、多くの技術的制約が解消されるでしょう。

そして重要なのはデジタル化です。オンライン状態監視用のセンサーの組み込みアモルファス合金製変圧器：振動、コアの局所加熱。これにより、機器の寿命を延ばすことができるだけでなく、そのリソースを管理し、メンテナンスの必要性を予測することもできます。このような機器が設置されている重要な施設にとって、これは当然の次のステップです。アモルファス合金の技術は珍しいものではなくなり、エンジニアの武器庫のツールの 1 つになり、慎重かつ有能な取り扱いが必要なツールとなります。