Меню

Сердечник трансформатора из аморфной стали

ТМГ аморфные

Производственная группа «Трансформер» принимает заказы на трансформаторы ТМГ мощностью 32-1000 кВА с сердечником из аморфной стали.
Трансформаторы новой серии отличаются высокой энергоэффективностью за счет сниженных потерь холостого хода.
Срок выполнения заказа — 60 дней.

Опросный лист на ТМГ

Предназначены для применения в городских энергосистемах, распределительных электросетях и на других обхектах энергетики, как и трансформаторы ТМГ. Однако в отличие от ТМГ дают возможность сберечь значительную долю электроэнергии, расходующейся на потери холостого хода в самом работающем трансформаторе. Опыт эксплуатации аморфных трансформаторов за рубежом показал, что разница в цене между трансформатором АТМГ и ТМГ, равная примерно 30-35%, и окупается в течение 3-5 лет в зависимости от региональных тарифов на электроэнергию.

Главной конструктивной особенностью трансформаторов АТМГ является магнитопровод (сердечник), выполненный из особого металла — аморфной стали. Данный материал имееет очень низкие потери. Если шихтовка магнитопровода методом step-lap позволяют снизить потери холостого хода (Рхх) на 20-30%, то применение аморфной стали для изготовления такого же магнитопровода дает возможность снизить потери холостого хода еще на 75%.

Аморфные сплавы — это материалы, имеющие случайную, некристаллическую структуру. Такая структура характерна, к примеру, для стекла. Потому первоначально аморфная сталь даже именовалась как «metglass» — металлическое стекло. В состав аморфного сплава входят переходные металлы (железо, кобальт и др.) и аморфообразующие элементы (бор, углерод, кремний и др.). Аморфная структура сплава получается только при очень высокой скорости охлаждения, достигающей сотен тысяч градусов в секунду. Магнитопроводы из аморфных сплавов имеют значительно меньшие удельные магнитные потери по сравнению с аналогами из электротехнической стали, обладают высокой магнитной проницаемостью и индукцией насыщения на высоких частотах.

Преимущества трансформаторов АТМГ

Высокая энергоэффективность: применение аморфной стали при изготовлении магнитопровода позволяет на 75% снизить потери холостого хода, что является настоящим технологическим прорывом в направлении создания энергосберегающих трансформаторов.

Улучшенные магнитные характеристики: магнитопровод из аморфных сплавов имеет значительно меньшие удельные магнитные потери по сравнению с аналогом из электротехнической стали, обладает высокой магнитной проницаемостью и индукцией насыщения на высоких частотах.

Доступная стоимость: в настоящее время зарубежные производители освоили серийное производство аморфной ленты, достаточной для изготовления всей линейки трансформаторов мощностью 32-1600 кВА. Снижение стоимости материала позволило предложить потребителям силовые аморфные трансформаторы по доступным ценам.

Экономическая целесообразность: опыт эксплуатации аморфных трансформаторов за рубежом показал, что повышенная на 30-35% стоимость силовых трансформаторов АТМГ мощностью 32-1250 кВА окупается в течение 3-5 лет в зависимости от региональных тарифов на электроэнергию.

Основыне характеристики трансформаторов АТМГ

Мощность 32-1000 кВА
Напряжение (6, 10, 20 кВ)±2×2,5% / 0,4 кВ
Исполнение У1; охлаждение естественное

Источник

Силовые «аморфные» трансформаторы. Будущее в настоящем.

Текущий год запомнится событием, знаменательным для российского трансформаторостроения, — отечественные производители приступили к производству силовых трансформаторов с магнитопроводом из аморфной стали. Почему это произошло именно сейчас, какие причины долгие годы сдерживало этот процесс, а что стало катализатором его развития — об этом мы беседуем с Валерием Ивановичем Печенкиным, к.т.н., руководителем НИОКР группы «Трансформер», — первой компанией в стране, приступившей к производству силовых трансформаторов с аморфным сердечником.

— Валерий Иванович, силовые трансформаторы в нашей стране выпускаются уже достаточно давно. Почему только сейчас началось производство силовых трансформаторов с аморфным сердечником?

— Производство отечественных «аморфных» трансформаторов сдерживалось причинами технологического и экономического характера. Дело в том, что для изготовления магнитопровода силового трансформатора мощностью от 32 кВА необходима аморфная лента шириной до 220 мм. Промышленный выпуск такого материала освоен сравнительно недавно и пока только за рубежом, российские производители в настоящее время предлагают ленту шириной до 80 мм. Повлияло также снижение цен на аморфную сталь с 50 до 3 долл. США за килограмм, что сделало выпуск «аморфных» трансформаторов экономически оправданным, причем это касается масляных трансформаторов. Сухие силовые трансформаторы с аморфным сердечником являются более дорогостоящими и потому требуют дополнительного технико-экономического обоснования — такое оборудование может остаться невостребованным рынком.

Читайте также:  С 1892 года для казахов стали устраивать

— Но ведь «аморфные» трансформаторы характеризуются как энергоэффективные. Как они могут остаться невостребованными сегодня, когда энергосбережение стало вопросом государственной важности?

— Прозвучавшие предложения по ограничению и даже запрету оборота энергоустройств, неэффективно использующих энергоресурсы, конечно, стимулировали спрос на энергоэффективное оборудование и в какой-то степени ускорили процесс освоения выпуска «аморфных» силовых трансформаторов. В этой связи стоит отметить, что наша компания давно работает в направлении создания энергоэффективных трансформаторов. Еще в начале 2008 года «Трансформер» вывел на рынок целую линейку трансформаторов с пониженными энергопотерями. К примеру, стандартный ТМГ (масляный герметичный трансформатор) мощностью 1000 кВА имеет потери холостого хода 1600 Вт, его аналог с улучшенными характеристиками — 1300 Вт. За год работы энергосберегающий трансформатор сохранит 2628 кВт. Трансформатор с аморфным сердечником обеспечивает еще большую экономию. Потери холостого хода для АТМГ на 1000 кВА составляют 450 Вт, т.е. за час работы «аморфный» трансформатор потребляет на 1,15 кВт меньше, чем стандартный ТМГ той же мощности. Соответственно, за год будет сохранено 10 074 кВт. При тарифе 3 рубля за киловатт экономия в денежном выражении составит порядка 30 000 руб. в год. Представьте себе, сколько энергии будет сохранено, если все работающие в стране трансформаторы (а их сотни тысяч) заменить на энергосберегающие.

— Силовые трансформаторы потребляют такое большое количество энергии?

— На распределительные трансформаторы приходится 25–30% всех технических потерь в энергосистемах. Полностью устранить эти потери невозможно. Трансформатору, как и любому другому устройству, для работы требуется энергия. Часть этой энергии уходит на нагрев проводов (потери короткого замыкания), часть — на перемагничивание (потери холостого хода). В связи с изменением нагрузки на протяжении суток, а также в разные периоды года, весомость единицы потерь холостого хода (Pxx) в 2–4 раза выше единицы потерь короткого замыкания (Ркз). Причем, трансформаторы работают круглосуточно, и соответственно потери Pxx происходят постоянно. Мы производим силовые трансформаторы для всего инженерно-энергетического комплекса страны, и поэтому наряду с выпуском стандартного оборудования с самого начала своей деятельности уделяем внимание разработке энергоэффективных распределительных трансформаторов.

— За счет каких технологий можно минимизировать эти потери?

— Использование электротехнической стали с ориентированными зернами и применение технологии step-lap при изготовлении магнитопровода позволило снизить Pxx на 20–30%, и это было серьезным достижением. Применение же аморфной стали позволяет совершить настоящий технологический прорыв, снизив Р(хх) в 2–3 раза.

— Как вы считаете, насколько будет высок спрос на «аморфные» силовые трансформаторы?

— Конечно, распределительные трансформаторы с аморфным сердечником вызывают большой интерес. Но новые технологии не могут не повлиять на стоимость продукции, особенно на первой стадии внедрения. В свое время применение более качественной электротехнической стали и современной технологии сборки магнитопровода увеличило стоимость энергоэффективных трансформаторов. И в период кризиса 2008–2009 годов повышенного спроса на такое оборудование мы не наблюдали, что вполне объяснимо. Впоследствии, чтобы заинтересовать потенциальных заказчиков в приобретении энергоэффективных трансформаторов, наши специалисты представляли расчет снижения технических потерь, согласно которому экономия за счет энергосбережения позволяет окупить увеличенную стоимость трансформаторов (мощностью 630–1250 кВА) за 3–5 лет. Сегодня экономическое положение в стране стабилизировалось, стал появляться интерес к оборудованию с улучшенными техническими характеристиками. В немалой степени благодаря государственной политике, росту тарифов на электроэнергию и переориентации российской энергосистемы на энергоэффективные технологии, стал расти спрос на энергосберегающее оборудование.

Читайте также:  Термообработка нержавеющей стали 20х13

— Имеется ли опыт эксплуатации силовых «аморфных» трансформаторов?

— Аморфные сплавы выпускаются уже на протяжении 30 лет. За рубежом первые распределительные трансформаторы мощностью 630–1000 кВА с аморфным сердечником были изготовлены более 10 лет назад. В данном направлении более всех продвинулись США, Китай и Индия. Начиная с 2009 года, ряд европейских распределительных компаний также установили в опытную эксплуатацию несколько трансформаторов мощностью 400 кВА с сердечником из аморфной ленты. Однако широкое применение «аморфных» трансформаторов в Европе, где к надежности оборудования предъявляются высокие требования, сдерживается рядом факторов.

Аморфная сталь хрупкая, как стекло. И это накладывает особые требования к процессу производства трансформаторов, а также требует тщательного испытания произведенной продукции, ее мониторинга в полевых условиях. Аморфная сталь представляет интерес вследствие исключительно низких потерь холостого хода, поэтому важно проверить, остаются ли они такими же низкими в течение времени. Немаловажным является проведение испытаний и оценка соответствия параметров трансформаторов отраслевым стандартам и нормам, установленным для силовых трансформаторов. Необходимо также оценить достаточность применяемых конструкторских решений и технологических мероприятий.

— Как сильно отличается процесс изготовления трансформатора с аморфным сердечником от традиционной технологии?

— Из-за низкой механической прочности аморфной стали к конструкции сердечника и условиям его производства предъявляются особые требования. В традиционных трансформаторах сердечник из электротехнической стали является несущей конструкцией, поддерживающей всю активную часть. Аморфный сердечник не допускает действия чрезмерной весовой нагрузки. Он крепится к обмоткам, расположенным на несущей базе, и требует дополнительных мероприятий по увеличению жесткости конструкции. Кроме того, необходимо специальное оборудование: для резки аморфной ленты, отжига конструкции сердечника, пропитки магнитопровода защитным слоем смолы; нужна особая оснастка для намоточного станка, сборочные столы и т.д. Меняется производственная логистика.

— Т.е. необходимо существенно перестроить технологический процесс? Не это ли главная причина, из-за которой производство «аморфных» трансформаторов так долго сдерживалось?

— Не совсем. Перестроить производственный процесс и освоить выпуск такой инновационной продукции можно. И мы это уже сделали. Главное — добиться того, чтобы силовые «аморфные» трансформаторы были надежным, стабильно работающим и действительно энергоэффективным оборудованием. А это требует определенного тестового периода, испытаний, возможно — дополнительных конструкторских решений. В связи с этим, первые образцы предназначены для опытной эксплуатации в сетях МРСК и мониторинга работы в полевых условиях.

Юлия ДОЛИНИНА,
группа «Трансформер»

Производственная группа «Трансформер», г. Подольск, ул. Б.Серпуховская, 43, кор. 101, пом. 1

Источник

Сердечник трансформатора из аморфной стали

В последнее время приняты важные государственные документы, касающиеся энергосбережения. Это, во-первых, Федеральный закон № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации», предусматривающий введение нормативов энергоэффективности оборудования мощностью свыше 3 кВт для установления стимулирования применения энергоэффективного электрооборудования. И, во-вторых, Распоряжение Правительства РФ от 1 декабря 2009 г. № 1830-р «План мероприятий по энергосбережению и повышению энергетической эффективности в Российской Федерации». В указанном плане правительству РФ дано указание на формирование предложений по ограничению (запрету) оборота энергетических устройств, характеризующегося неэффективным использованием энергоресурсов. Одно из таких предложений – замена распределительных трансформаторов с магнитопроводами из электротехнической стали на энергоэффективные трансформаторы.

Аморфные сплавы в магнитопроводах силовых трансформаторов

Аморфный сплав – это определенный вид прецизионного сплава. Его отличительной характеристикой от сплавов кристаллической структуры, является целый комплекс физических и химических свойств. Одним из основных отличий аморфного сплава от электротехнической стали – отсутствие периодичности в расположении атомов. А так же эти сплавы отличаются от кристаллических сплавов большей устойчивостью к коррозии, они прочнее в несколько раз и обладают лучшей электромагнитной характеристикой[1].

Читайте также:  Коэффициент линейной температурной деформации стали

В настоящее время, для использования в электротехнических устройствах наибольшее распространение получили аморфные сплавы на основе металлов переходной группы железо – никель – кобальт (Fe; Ni; Co), взаимодействующие с металлоидами бор – кремний – углерод (B; Si; С), которые понижают температуру плавления и обеспечивают более легкое достижение температуры стеклования аморфного сплава при его охлаждении. В результате исчезают междоменные границы, что приводит к высокой твердости, прочности и коррозионной стойкости таких материалов.

Аморфное состояние достигается подбором химического состава сплава и использованием специальной технологии сверхбыстрого охлаждения со скоростью выше критической, для чего исходный расплав выливается на быстро вращающийся диск (рис. 1). При попадании на поверхность диска расплав охлаждается со скоростью около 106 К/с и превращается в ленту толщиной от 15 до 60 мкм, имеющей аморфную структуру, аналогичную структуре стекла. Лента навивается в кольцевые, U-образные сердечники или формируется в виде стержней. Технология навивки позволяет получать сердечники с диаметром от нескольких миллиметров до 500 мм.

Рис. 1. Схемы устройств для получения аморфных сплавов закалкой из жидкого состояния: а – нанесение расплава на вращающийся металлический диск или цилиндр; б – извлечение расплава вращающимся диском; 1 – расплав; 2 – нагревательное устройство (индукционная печь); 3 – лента аморфного сплава; кварцевая трубка

Придание материалам специфических свойств (например, петля гистерезиса определенной формы) достигается термо- или термомагнитной обработкой (ТМО), в результате которой структура ленты может остаться аморфной, стать частично кристаллизованной или нанокристаллической.

На рис. 2 в качестве примера представлены петли гистерезиса аморфного сплава АМЕТ-2НСР типа Т (с линейной петлей гистерезиса) [2].

Особенностью нанокристаллических сплавов является их сверхмелкокристаллическая структура. Размер кристаллов (наночастицы) в этих сплавах составляет от 1 до 10 нм. Нанокристаллические и аморфные сплавы по своим свойствам во многом похожи. Во – первых, они имеют структурное сходство. Как известно, структура аморфных сплавов имеет ближний порядок, т.е. состоит из упорядоченных микрогруппировок атомов, размеры которых близки к размерам нанозёрен нанокристаллических сплавов. Во – вторых, это технология получения. В настоящее время наиболее распространённым методом получения наноструктуры является регулируемая кристаллизация из исходного аморфного состояния. Таким образом, «материнской» основой нанокристаллического сплава является сплав аморфный. Структура нанокристаллического сплава представляет собой двухфазную систему, одной из фаз которой являются нанокристаллы, а другой – остаточная аморфная матрица.

Нагрузочные потери в трансформаторах в зависимости от увеличения нагрузок вариативны, в то время как потери холостого хода имеют постоянную величину. Ключ к решению проблемы потери энергии – снижение потерь холостого хода [3].

Для снижения потерь холостого хода в магнитопроводах силовых трансформаторов применяют сложенную впятеро ленту из аморфного сплава типа Fe78B13Si9

По данным американской компании Metglas потери за год в силовых трансформаторах распределительных сетей, в которых используется магнитопровод из электротехнической стали, составляют около 8 % их закупочной стоимости. В таблице приведены усредненные потери холостого хода для силовых трансформаторов на номинальное напряжение 10 кВ и мощностью от 25 до 2500 кВА [4].

Как видно из таблицы, использование в магнитопроводах аморфных материалов, вместо традиционной трансформаторной стали позволяет сократить потери холостого хода в 4-5 раз. Энергоэффективные распределительные трансформаторы с магнитопроводами из нанокристаллических материалов, по данным энергетических компаний США и Японии, окупаются у покупателя примерно за три года [5].

Рис. 2. Петли гистерезиса сплава 2НСР (тип Т). а – предельная петля; б – частная петля при индукции 0,2 Тл

Усредненные потери холостого хода для силовых трансформаторов

Мощность трехфазного трансформатора 10 кВ

Усредненные потери ХХ, магнитопровод – трансформаторная сталь SiFe

Усредненные потери ХХ, магнитопровод – аморфный сплав

Источник

Adblock
detector