Hướng dẫn kỹ thuật về máy biến áp loại khô hợp kim vô định hình

1. Các khái niệm cốt lõi và các tính năng cấu trúc

Máy biến áp loại khô hợp kim vô định hình là các máy biến áp năng lượng Sử dụng các vật liệu hợp kim vô định hình (ví dụ, các hệ thống Fe-Si-B) làm lõi từ tính của chúng, kết hợp với thiết kế cách nhiệt "loại khô" (không có dầu điện môi hoặc chất lỏng). Các đặc điểm cấu trúc chính bao gồm:

• Lõi hợp kim vô định hình : Được Sản xuất thông qua quá trình hóa rắn nhanh chóng, cấu trúc nguyên tử bị rối loạn của các hợp kim vô định hình cung cấp các tính chất từ ​​tính vượt trội, như cưỡng chế thấp, tính thấm cao và tổn thất lõi tối thiểu (dòng điện xoáy và tổn thất trễ) ở tần số cao.
• Cách điện kiểu khô : Nhựa epoxy hoặc tẩm áp suất chân không (VPI) đảm bảo cách nhiệt cuộn dây, loại bỏ các rủi ro lửa và rò rỉ liên quan đến máy biến áp thấm dầu. Điều này làm cho chúng lý tưởng cho các ứng dụng quan trọng an toàn như trung tâm dữ liệu và các tòa nhà cao tầng. Các thiết kế điển hình có các lõi hợp kim vô định hình nhiều lớp (ví dụ: hình E- hoặc C) với cuộn dây đồng/nhôm. Độ dày lõi (20 Hàng30 μm) làm giảm đáng kể sự tiêu tán năng lượng trong quá trình chuyển đổi miền từ tính.

2. Ưu điểm chính của vật liệu hợp kim vô định hình

Hiệu suất của các lõi hợp kim vô định hình xác định trực tiếp hiệu quả và độ tin cậy của máy biến áp:

• Tổn thất cực thấp : Mất nước hiện tại trong hợp kim vô định hình là 1/5 trận1/10 những người có thép silicon thông thường, giảm tổn thất không tải bằng cách 60 trận80% . Ví dụ, máy biến áp tần số cao 5 kVA duy trì tổn thất lõi ổn định ngay cả ở mức 4,5 kHz.
• Mật độ thông lượng bão hòa cao : Với mật độ thông lượng bão hòa ( ${�}_{�}$ ) của 1.5 Mạnh2.0 t , Hợp kim vô định hình vượt trội so với ferrites (0,3 Hàng0,5 T), cho phép các ứng dụng công suất cao (> 10 kW) và tần số trung bình đến cao (<100 kHz).
• Ổn định nhiệt : Nhiệt độ Curie cao và suy thoái từ tính tối thiểu dưới nhiệt đảm bảo độ bền trong các hoạt động tải cao kéo dài.

3. Lợi ích và ứng dụng kỹ thuật

Các máy biến áp loại khô hợp kim vô định hình vượt trội trong các lĩnh vực khác nhau:

• Hiệu quả năng lượng : Các tổn thất không tải đặc biệt thấp khiến chúng trở nên lý tưởng cho các lưới đô thị với tải trọng dao động, giảm chi phí vòng đời.
• An toàn môi trường : Cách nhiệt khô tránh ô nhiễm dầu, phù hợp với tiêu chuẩn xây dựng xanh. Việc sản xuất hợp kim vô định hình tiêu thụ Năng lượng ít hơn 80% hơn thép silicon.
• Khả năng tương thích tần số cao : Được kết hợp với chất bán dẫn băng rộng (SIC/GaN), chúng hỗ trợ các máy biến áp điện tử (PET), hệ thống năng lượng tái tạo (ví dụ, bộ biến tần PV) và chuyển đổi DC-DC tần số cao trong các trạm sạc EV.
• Giảm tiếng ồn : Từ tính thấp hơn so với thép silicon làm giảm tiếng ồn hoạt động bằng cách 10 trận15 dB Trong điều kiện bình thường, mặc dù kiểm soát rung là rất quan trọng dưới sự kích thích không sin (ví dụ: sóng vuông).

4. So sánh với các máy biến áp thông thường

5. Những thách thức kỹ thuật và tiến bộ nghiên cứu

Bất chấp lợi thế của họ, những thách thức vẫn còn:

• Tổn thất tần số cao & làm mát : Tổn thất cốt lõi leo thang mạnh trên 10 kHz, cần phải làm mát chất lỏng hoặc bắt buộc. Mất cạnh cắt sau lõi cũng yêu cầu giảm thiểu.
• Sự giòn cơ học : Xử lý các dải băng vô định hình yêu cầu ủ tối ưu hóa để giảm căng thẳng nội bộ.
• Tiếng ồn dưới sự kích thích không bị nhiễm trùng : Bộ ba gia tốc rung dưới kích thích sóng hình chữ nhật (chu kỳ nhiệm vụ 0.6), yêu cầu đo lường từ tính tiên tiến và thiết kế lại cấu trúc. Những tiến bộ gần đây :
• Đổi mới vật chất : Hợp kim tinh thể nano (ví dụ: Fe-Cu-NB-Si-B) tăng cường hiệu suất tần số cao ( ${�}_{�}>1.2$ T) với khả năng sản xuất được cải thiện.
• Thiết kế tích hợp : Mô phỏng đa vật lý (cơ học từ trường) tối ưu hóa bố cục cuộn dây và cách nhiệt cho mật độ công suất cao hơn.

6. Xu hướng tương lai

• Thu nhỏ tần số cao : Kết hợp với các chất bán dẫn băng rộng, tần số hoạt động có thể đạt đến mức MHZ, cho phép các thiết kế mật độ công suất cao nhỏ gọn.
• Giám sát thông minh : Cảm biến nhúng để theo dõi nhiệt độ và rung thời gian thực, cho phép bảo trì dự đoán.
• Bền vững : Hợp kim vô định hình có thể tái chế để giảm dấu chân carbon vòng đời.

Các máy biến áp loại khô hợp kim vô định hình, với hiệu quả, an toàn và thân thiện với môi trường chưa từng có của chúng, là mấu chốt trong lưới điện thông minh và hệ thống năng lượng tái tạo. Những tiến bộ trong vật liệu và điện tử năng lượng sẽ tăng cường hơn nữa hiệu suất tần số cao của họ, tăng tốc tiến bộ hướng tới tính trung lập carbon