ترانسفورماتورهای قدرت از چه چیزی ساخته شده اند؟

ترانسفورماتورهاانواع موادی که با دقت انتخاب شده اند را کنار هم قرار دهید. هر کدام به دلیل ویژگی های الکتریکی، مغناطیسی، حرارتی یا مکانیکی خود انتخاب می شوند. ترکیب در یک ترانسفورماتور تعادلی بین میزان کارکرد خوب، میزان قابل اعتماد ماندن و هزینه آن ایجاد می کند. انتخاب مواد واقعاً عملکرد کلی آن و مدت زمان ماندگاری آن را شکل می دهد.

مواد اصلی: مسیر مغناطیسی

هسته در یک ترانسفورماتور از فولاد الکتریکی ویژه استفاده می کند. این فولاد، شار مغناطیسی را بسیار کارآمد هدایت می کند.

● فولاد سیلیکونی دانه گرا، یا GOES، به عنوان وسیله ای برای ترانسفورماتورهای کارآمد عمل می کند. حدود 2 تا 3.5 درصد سیلیکون دارد. که مقاومت الکتریکی را افزایش می دهد و تلفات جریان گردابی را کاهش می دهد. دانه ها با نورد سرد و بازپخت در یک راستا قرار می گیرند. آنها با جهت میدان مغناطیسی در یک راستا قرار می گیرند. این تنظیم تلفات هیسترزیس را تا 30 درصد نسبت به فولاد غیر جهت دار کاهش می دهد.

● فلز آمورف، مانند Metglas، به عنوان گزینه دیگری برای راه اندازی های واقعاً با راندمان بالا عمل می کند. این یک آلیاژ به سرعت جامد است، معمولا آهن با بور و سیلیکون. بدون ساختار کریستالی، تلفات هسته را در مقایسه با فولاد معمولی 60 تا 70 درصد کاهش می دهد. با این حال، هزینه آن در مواد بیشتر است. همچنین از نظر مکانیکی شکننده است.

●لامینیت ها هسته ها را تشکیل می دهند. آنها ورقه های نازک، معمولاً 0.23 تا 0.35 میلی متر ضخامت را روی هم می چینند. عایق از پوشش های سرامیکی یا فسفاته حاصل می شود. آن ها از جریان های گردابی بین لایه ها جلوگیری می کنند.

مواد هادی: مسیر فعلی

سیم پیچ ها به موادی نیاز دارند که الکتریسیته را به خوبی هدایت کنند. آنها همچنین به مقاومت مکانیکی جامد نیاز دارند.

●مس پیچ سخت الکترولیتی، یا ETP، راه را برای سیم پیچی ها هدایت می کند. در استاندارد بین المللی مس آنیل شده برای هدایت 100 تا 101 درصد است. شکل‌پذیری آن به آن اجازه می‌دهد تا شکل‌های پیچیده سیم‌پیچ را تشکیل دهد. در مقایسه با آلومینیوم، استحکام مکانیکی بهتری دارد. این به آن کمک می کند تا اتصال کوتاه را به طور موثرتری مدیریت کند.

●آلیاژهای آلومینیوم در جاهایی که هزینه اهمیت زیادی دارد ظاهر می شود. آنها حدود 61 درصد از رسانایی مس را از نظر حجمی فراهم می کنند. از نظر وزن، فقط 30 درصد است. برای مطابقت با ظرفیت فعلی، آنها تقریباً 1.6 برابر سطح مقطع نیاز دارند. از جنبه مثبت، آنها در وزن صرفه جویی می کنند و هزینه های مواد خام را کاهش می دهند.

●عایق روی هادی ها شامل روکش های کاغذی مانند کرافت یا انواع ارتقا یافته حرارتی است. پلی استر، مانند داکرون، یا پلی آمید مانند Nomex نیز کار می کنند. نوبت به چرخش عایق می شوند. اغلب، لاک یا رزین آنها را برای محافظت بیشتر آغشته می کند.

سیستم عایق: سد دی الکتریک

تنظیم عایق لایه ای از وقوع خرابی الکتریکی جلوگیری می کند.

●مواد مبتنی بر سلولز عایق جامد اصلی را تشکیل می دهند. کاغذ کرافت و تخته پرس مناسب این صورت حساب است. گاهی اوقات آنها را با پلی آمیدهای معطر برای مقاومت در برابر حرارت ارتقا می دهند. ساختار متخلخل به روغن یا رزین اجازه می دهد کاملاً در آن غوطه ور شود.

●مایع عایق چوب با روغن معدنی به عنوان انتخاب معمول. استرهای طبیعی و مصنوعی زمینه ای برای ایمنی بهتر در برابر آتش و سازگاری با محیط زیست به دست می آورند. این سیالات دارای قدرت دی الکتریک بیش از 30 کیلو ولت هستند. آنهایی که مبتنی بر استر هستند دارای نقطه آتش بالاتر از 300 درجه سانتیگراد هستند.

●دسته مواد ریخته گری جامدترانسفورماتورهای نوع خشکرزین های اپوکسی یا پلی استر سیم پیچ ها را می پوشانند. آنها پشتیبانی مکانیکی و محافظت در برابر محیط را ارائه می دهند. تخلیه نسبی کمتر از 5 پیکو کولون باقی می ماند.

اجزای سازه ای و کمکی

● مخزن و محفظه از فولاد کربنی استفاده می کنند که اغلب از درجه ASTM A36 استفاده می شود. پوشش ها برای استفاده در فضای باز در برابر خوردگی مقاوم هستند. نسخه های مهر و موم شده هرمتیک ممکن است با فولاد ضد زنگ مطابقت داشته باشند. رادیاتورها نیز از فولاد کربنی تولید می شوند. بافل های داخلی جریان روغن را هدایت می کنند.

● بوش ها اغلب به چینی برای کاربردهای معمولی می چسبند. انواع پلیمر، مانند لاستیک سیلیکونی، برای وزن سبک تر و مقاومت در برابر خرابکاری، بخار را جذب می کنند. در داخل، هادی ها مسی هستند. آنها آبکاری نقره یا قلع می گیرند.

●سیستم های محافظ ساخته شده از فولاد. غشاهای انعطاف پذیر، مانند لاستیک نیتریل یا فلوروپلیمر، روغن را از هوای بیرون دور نگه می دارند.

● تجهیزات خنک کننده شامل فن هایی با تیغه های آلومینیومی است. موتورها از طرح های بلبرینگ یا آستین دار استفاده می کنند. آنها برای دویدن بی وقفه امتیاز می دهند. پروانه های پمپ در تنظیمات روغن اجباری معمولاً برنزی یا فولادی ضد زنگ هستند.

اجزای حفاظتی و نظارتی

●دستگاه های کاهش فشار دارای دیافراگم هایی از فولاد ضد زنگ یا پلیمرهای خاص هستند. آنها در سطوح فشار دقیق می ترکند.

●ژل سیلیکا به صورت تنفسی می رود. اغلب شامل نشانگر کلرید کبالت است. با جذب رطوبت از آبی به صورتی تغییر می کند.

●سنسورهای مانیتورینگ از دماسنج های مقاومت پلاتینی PT100 یا PT1000 برای بررسی دما استفاده می کنند. انواع Piezoresistive یا خازنی کنترل فشار را کنترل می کنند.

تولید و فرآوری مواد

● لاک های اشباع بر پایه پلی استر، اپوکسی یا پلی اورتان هستند. آنها در برابر رطوبت محافظت می کنند و به پایداری مکانیکی اضافه می کنند.

● چسب ها و درزگیرها از ترکیبات سیلیکون، پلی اورتان یا بوتیل استخراج می شوند. آنها واشرها و قطعات را می چسبانند.

●درمان سطحی از پرایمرهای غنی از روی استفاده می شود. روکش های پلی اورتان برای محافظت در برابر خوردگی دنبال می شوند. ضخامت فیلم خشک معمولاً 150 تا 250 میکرومتر است.

انتخاب مواد در ترانسفورماتورهای ساختمانی صد سال تغییر مداوم را نشان می دهد. آنها نیازهای الکتریکی را با عوامل مکانیکی، حرارتی، محیطی و هزینه می سنجند. ویژگی‌های هر بخش بر راندمان تأثیر می‌گذارد که می‌تواند به بیش از 99.7 درصد برسد. آنها بر عمر عملیاتی، اغلب 25 تا 40 سال تأثیر می گذارند. تأثیرات زیست محیطی نیز با هم ارتباط دارد. علم مواد باعث پیشرفت در فناوری ترانسفورماتور می شود. طرح های جدیدتر به سمت گزینه های پایدار متمایل هستند. فلزات قابل بازیافت، سیالات زیست تخریب پذیر و عایق بادوام همگی نقش دارند. این تغییر به یک اقتصاد دایره ای در صنعت اشاره دارد.