Wek "dilê" transformatorekê, navika hesin di veguherîna enerjiya elektromagnetîk de roleke girîng dilîze. Ew ne tenê bandorê li performansa karîgeriya enerjiyê ya transformatoran dike, lê di heman demê de rasterast bi qebare, giranî û pêbaweriya xebitandinê ya alavan ve girêdayî ye. Pêşveçûna materyalên navika hesin, ji hesinê paqij ê pîşesaziyê bigire heya hevbendiyên amorf ên îroyîn, şahidiya pêşkeftina bi heybet a teknolojiya transformatoran kiriye.
Fonksiyona bingehîn û pêdiviyên performansê yên navika hesinî
Karê sereke yê navika trafoyê ew e ku çerxek magnetîkî ya bikêrhatî peyda bike, ku dihêle enerjiya elektrîkê di navbera çerxên cûda de bi rêya prensîba enduksîyona elektromagnetîk were veguheztin. Performansa navika hesinî rasterast bandorê li nîşaneyên teknîkî û aborî yên trafoyê dike. Pêdiviyên bingehîn ji bo materyalên navika hesinî ev in: windabûna kêm a navika hesinî di frekans û dendika herikîna magnetîkî ya diyarkirî de, û dendika herikîna magnetîkî ya bilind di hêza qada magnetîkî ya diyarkirî de.
Windabûna navikê ji du beşan pêk tê: windabûna hîsteresîsê û windabûna herika eddî. Windabûna hîsteresîsê bi zehmetiya magnetîzekirina materyalê ve girêdayî ye, lê windabûna herika eddî ji ber herika gerok a ku ji hêla herikîna magnetîkî ya alternatîf di navika hesin de çêdibe çêdibe. Ji bo kêmkirina van windahiyan, divê materyalên îdeal ên navika hesin xwedî berxwedana elektrîkê ya bilind, permeabilîteya magnetîkî ya bilind, û koersîvîtasyona nizm bin.
Pêvajoya pêşveçûnê ya materyalên bingehîn ên hesin
Pêşxistina materyalên navikên trafoyan rêwîtiyek dirêj û balkêş derbas kiriye. Navikên trafoyan ên herî pêşîn têla pola karbonê ya asayî an pola karbonê wekî materyalên magnetîkî bi kar anîne. Di sala 1885an de, kargeha Gunz li Macaristanê yekem trafoya yek-qonaxî bi çerxek magnetîkî ya girtî pêşxistiye, û navika wê ya hesinî ji vî celebî materyalê hatiye çêkirin.
Di sala 1900an de, RA Hadfield, zilamekî Îngilîz, û yên din dîtin ku zêdekirina silîkonê li pola nerm dikare berxwedanê baştir bike, windahiyên herikîna edyê û hîsteresis kêm bike, û diyardeya "pîrbûna navikê" sivik bike. Di sala 1903an de, Dewletên Yekbûyî û Almanya dest bi hilberîna pelên pola silîkonê yên germ-pêçayî kirin, ku destpêka serdema pelên pola silîkonê nîşan da.
Pelên pola yên silîkonî yên germ-gêrkirî pirsgirêkên wekî performansa neyeksan û windahiyên zêde hene. Di salên 1930-an de, di teknolojiya pelên pola yên silîkonî yên sar-gêrkirî de pêşketin çêbûn. Di sala 1933-an de, Gauss du rêbazên gêrkirina sar û germkirinê bikar anî da ku pola 3% Si bi taybetmendiyên magnetîkî yên bilind li seranserê rêça gêrkirinê hilberîne. Di sala 1935-an de, Şîrketa Pola Armco ya Dewletên Yekbûyî bi Şîrketa Westinghouse re hevkariyê kir da ku dest bi hilberîna pola silîkonî ya sar-gêrkirî ya oryantkirî bike.
Piştî salên 1960an, welatên pîşesazî yên mezin hêdî hêdî hilberîna pelên pola silîkonê yên germ-gêrkirî rawestandin û berê xwe dan pelên pola silîkonê yên sar-gêrkirî yên ku performansa wan çêtir bû. Di sala 1964an de, Nippon Steel Corporation ya Japonya pelên pola silîkonê yên sar-gêrkirî yên bi permeabilîteya bilind (pola Hi-B) pêşxistin, ku windahiyên bê bar ên transformatoran bêtir kêm kir.
Di salên 1970an de, materyalên alloyên amorf cara yekem di qada dîrokî de derketin holê. Di sala 1974an de, United Microelectronics Corporation alloyên amorf ên li ser bingeha hesin pêşxistin, û di sala 1978an de, Dewletên Yekbûyî yên Amerîkayê transformatorên navika hesinî ya amorf ên 10KVA pêşxistin. Ev celebê nû yê materyalê xwedî taybetmendiya windabûna hesin a pir kêm e, tenê 1/3-1/5 ji pelên pola silîkonê yên kevneşopî ye, ku serdemeke nû ya teserûfa enerjiyê ji bo transformatoran vedike.
Cureyên sereke û taybetmendiyên materyalên bingehîn ên hesinî
pelê pola silîkonê
Pelê pola yê silîkonî hevbendiyeke magnetîkî ya nerm a hesinê silîkonî ye ku rêjeya karbonê pir kêm e, bi gelemperî rêjeya silîkonî di navbera %0,5-4,5 de ye. Zêdekirina silîkonî dikare berxwedana elektrîkê û permeabilîteya magnetîkî ya herî zêde ya hesin zêde bike, koersîvîte, windabûna navikê û pîrbûna magnetîkî kêm bike. Pelên pola yên silîkonî dikarin li du kategoriyan werin dabeş kirin: yên germ-gêrkirî û yên sar-gêrkirî, yên sar-gêrkirî jî li celebên arastekirî û yên nearastekirî têne dabeş kirin.
Pelê pola silîkonê ya ne-oryantkirî ya sar-gerandî behsa alloyek ji %0.5~%4.0 (Si+Al) dike, ku bi sar-gerandinê heta 0.65mm, 0.5mm, û 0.35mm tê gerandin û dûv re tê germkirin û pêçandin da ku were çêkirin. Cureyê tevnvîsa wê ya danî nisbeten belavbûyî ye, û di hemî aliyan de xwedan taybetmendiyên magnetîkî yên nisbeten yekreng e.
Pola silîkonî ya arastekirî di rêça bi hêsanî magnetîzekirî de xwedî taybetmendiyên permeabilîteya magnetîkî ya bilind û windabûna kêm e, ku pêdiviyên rêberiya magnetîkî yên alavên hêza statîk ên wekî trafoyan pêk tîne. Goşeya devîasyona navînî ya arastekirina dendikê ya pola silîkonî ya arastekirî ya asayî (CGO) bi qasî 7° ye, û nirxa hesasiyeta magnetîkî ya têrbûnê B8 ji 1.82Tesla jortir e; Goşeya devîasyona navînî ya arastekirina dendikê ya pola silîkonî ya arastekirî ya arastekirî ya magnetîkî ya bilind (Hi-B) bi qasî 3° ye, û nirxa B8 ji 1.90 Tesla jortir e.
alloy amorf
Alava amorf madeyek metalî ya fonksiyonel e ku atomên wê bi awayekî rasthatî di nav matrîksa materyalê de belav bûne, û xwedî pêkhateyek "şûşeyî" ne. Alaveke amorf a tîpîk %80 hesin dihewîne, û pêkhateyên mayî bor û silîkon in. Ev materyal xwedî taybetmendiyên hêza enduksîyona magnetîkî ya têrbûnê ya bilind (1.54T), permeabilîteya magnetîkî ya bilind, herika tehrîkkirinê ya kêm, û windabûna hesin a pir kêm e.
Windabûna hesin a hevbendiyên amorf ên li ser bingeha hesin tenê ji sêyek heta pêncyek ji ya pelên pola silîkonî yên arastekirî ye, ku windabûna bê bar a transformatorên hevbendiyên amorf li gorî transformatorên pola silîkonî yên kevneşopî ji sedî 70 heta 80 kêm dike. Tîrbûna herikîna magnetîkî ya têrbûnê ya hevbendiyên amorf nisbeten kêm e (nêzîkî 1.5T), ji ber vê yekê tîrbûna herikîna magnetîkî ya nirxandî bi gelemperî wekî 1.3-1.4T tê hilbijartin.
Qalindahiya şerîta hevbendiya amorf pir zirav e, tenê 0.03 mm ye, di encamê de katsayiya laminasyonê ji bo navika hesinî ya amorf tenê bi qasî %80 e. Her çend hevbendiyên amorf ji pelên pola silîkonê giraniya taybetî kêmtir be jî, giraniya navika hesinî hîn jî nisbeten giran e.
Sêwirana avahiya bingehîn
Dizayna avahiya navika transformatorê jî pêşketineke girîng dîtiye. Ji navika hesinî ya herî kevin a laminatkirî bigire heta navika hesinî ya bi şiklê C, û dû re jî heta navika hesinî ya bi şiklê halqeyî (navika hesinî ya pêçayî), her avahî xwedî taybetmendî û avantajên xwe ye.
Navika hesinî ya dorhêl bi pêçandina şerîtên pola silîkonî, mîna bihareke saetê ya bi zexmî pêçayî, tê çêkirin. Ev cure navika hesinî xwedî çerxeke manyetîk a domdar bê valahiyên hewayê ye, ku di encamê de berxwedana manyetîk a kêm û karîgeriya bilind heye. Li gorî transformatorên laminatkirî yên heman kapasîteyê, transformatorên toroidal xwedî avantajên mezinahiya piçûk, giraniya sivik û rijandina manyetîk a kêm in.
Ji bo transformatorên alloyên amorf, ji ber dijwarîya birîna materyalên wan, ew bi gelemperî wekî avahiyên navik ên hesinî yên pêçayî têne sêwirandin. Avahiya navik a transformatorek yek-qonaxî çarçoveyek e, lê avahiya navik a transformatorek sê-qonaxî bi yekkirina çar çarçoveyan di avahiyek mîna avahiyek sê-qonaxî ya pênc stûnî de tê çêkirin. Ev avahî dihêle ku her pêçandina qonaxê li ser du çarçoveyên serbixwe yên çerxa magnetîkî were danîn, bi bandor bandora herikîna magnetîkî ya harmonîka sêyemîn ji holê radike.
Pêvajoya çêkirina materyalê bingehîn ê hesinî
Pêvajoya çêkirina pelên pola yên silîkonî tevlihev e, bi taybetî pelên pola yên sîlîkonî yên rêkxistî. Pêvajoya hilberîna wê tevlihev e, pencereya pêvajoyê teng e, û dijwarîya hilberînê zêde ye. Ew wekî "destçêkirina berhemên pola" tê zanîn.
Proseya çêkirina pelên pola yên silîkonî yên ne-orîentkirî yên bi sar-gêrkirî bi gelemperî ev tiştan pêk tîne: biletên pola yên gêrkirî yên germ an jî biletên rijandina berdewam di nav bobînan de bi qalindahiya nêzîkî 2.3 mm, dû re şuştina asîdê, gêrkirina sar, germkirin, û pêvajoyên pêçandina fîlima îzolekirinê. Ji bo hilberên silîkonî yên bilind, pêdivî ye ku ew pêşî li 800-850 ℃ piştî gêrkirina germ normal bikin, dû re şuştina asîdê, gêrkirina sar heta qalindahiyek diyarkirî, germkirin, dû re gêrkirina sar bi rêjeyek kêmkirinê ya nizm, û di dawiyê de germkirina dawîn.
Rêbaza herî gelemperî ji bo hilberandina alavên amorf ew e ku buxara metalê heliyayî li ser çarçoveyek pêçandina sifir a bi leza bilind dizivire were rijandin, û metalê heliyayî bi rêjeya 106 ℃/s tê sarkirin û hişkkirin û dibe perrên zirav. Ji bo bidestxistina taybetmendiyên magnetîkî yên baş, divê zexta navxweyî ya bilind a ku ji hêla sarkirinê ve çêdibe bi germkirina di navbera 200 ℃ û 280 ℃ de were kêmkirin.
Feydeyên teserûfa enerjiyê yên materyalên bingehîn ên hesinî
Transformer pir in û di sîstema elektrîkê de xwedî kapasîteyek mezin in, ku di encamê de windahiyên giştî yên girîng çêdibin. Tê texmînkirin ku windahiya giştî ya transformeran li Çînê nêzîkî %10ê hilberîna enerjiyê ya sîstemê pêk tîne. Her kêmkirina %1ê ya windahiyan dikare salane bi mîlyaran kîlowat saet elektrîkê teserûf bike.
Transformerên navika hesinî ya amorf bandorên teserûfa enerjiyê yên girîng hene. Windabûna bê bar a transformerên navika amorf ên rêzeya SH12 li gorî transformerên pola silîkonî ya rêzeya S9 bi qasî %75 kêm dibe. Her çend transformerên amorf ên amorf ji transformerên kevneşopî bihatir bin jî, lêçûnên xebitandinê yên wan pir kêm in, û dema vegerandina veberhênanê bi gelemperî di navbera 2-5 salan de ye.
Herêmên pêşketî yên aborî yên bi parêzgehên Şanghay, Jiangsu, û Zhejiang veguherînerên alloy ên amorf di asteke mezin de bi kar anîne. Şîrketa Hêza Elektrîkê ya Jiangsu heta plan dike ku di pêşerojê de xetên nû û nûjenkirî saz bike, û karanîna veguherînerên alloy ên amorf dê ji %30 kêmtir nebe.
Meyla pêşkeftina materyalên bingehîn ên hesinî
Materyalên navika hesin ber bi windabûna hesin a kêm û înduksîyona magnetîkî ya bilind ve pêşve diçin. Ji bo pelên pola silîkonê, di nav de pola silîkonê ya ne-arastekirî ji bo motorên bi windabûna hesin a kêm û karîgeriya bilind, pola silîkonê ya arastekirî ya windabûna hesin a pir-kêm a taybetmendiya zirav a înduksîyona magnetîkî ya bilind, û pola silîkonê ya bilind ji bo alavên elektrîkê yên teserûfa enerjiyê yên navîn û frekanseke bilind.
Pola silîkonî ya bilind (hevbendiya Si Fe bi 4.5%~6.7% Si) xwedî taybetmendiyên kêmbûna windabûna hesin di frekansên bilind de, permeabilîteya magnetîkî ya herî zêde ya bilind, û koersîvîtasyona nizm e. Lê belê naveroka wê ya Si pir zêde ye, û plastîkbûna wê di germahiya odeyê de pir xirab e, ku gêrkirin û şekildana wê dijwar dike. Niha, materyalên hevbendiya Si Fe ya 6.5% ne-oryantkirî bi piranî bi rêya pêvajoya înfîltrasyona silîkonê têne amadekirin.
Materyalên nano yên guhertî û materyalên biyo-bingehîn jî yek ji aliyên pêşveçûnê yên pêşerojê ne. Bi daxwaza zêde ya ji bo parastina jîngehê re, pêşvebirina materyalên bingehîn ên hesinî yên ne-jehrîn, biyodegradable, an jî yên ji nû ve bikarhatî dê bibe aliyekî lêkolînê yê girîng.
Xelasî
Pêşketina materyalên bingehîn ên transformatoran şahidiya tevliheviyeke bêkêmahî ya zanista materyalan û endezyariya elektrîkê kiriye. Ji pola karbonê ya asayî bigire heya pelên pola silîkonê, û dû re jî heya alloyên amorf, her pêşketineke materyalî asta karîgeriya enerjiyê ya transformatoran bi girîngî baştir kiriye.
Di cîhana îroyîn de ku parastina enerjiyê û kêmkirina emîsyonan bûne lihevkirinek gerdûnî, hilbijartina materyalên navika hesinî ya bikêrhatî ne tenê bi feydeyên aborî ve girêdayî ye, lê di heman demê de berpirsiyariyek jîngehê ye jî. Di pêşerojê de, bi derketina berdewam a materyal û pêvajoyên nû, navikên trafoyê dê berdewam bikin ku ber bi windahiyên kêmtir û karîgeriya bilindtir ve pêşve biçin, û beşdarî avakirina pergalek enerjiyê ya kesk û kêm-karbon bibin.
Dema şandinê: 29-Tebax-2025
