Аморфные сплавы и экономия

Аморфные сплавы и экономия

В современной электроэнергетике стало модным минимизировать затраты и заботиться об экологии. Аморфные сплавы в магнитопроводах силовых трансформаторов начали использовать не так давно. Что же это за сплавы и помогают ли они энергетикам оставаться «в тренде»?

Аморфный сплав — разновидность прецизионного сплава. От сплавов кристаллической структуры, таких, как электротехническая сталь, он отличается целым комплексом физических и химических свойств. Одна из его основных характеристик — отсутствие периодичности в расположении атомов. Помимо этого, такие сплавы более устойчивы к коррозии, прочнее в несколько раз и обладают лучшими электромагнитными параметрами.

С помощью химического подбора и метода охлаждения, проводящегося со скоростью выше скорости кристаллизации (на быстро вращающийся диск выливается готовый расплав), достигается аморфное состояние металла. Попадая на крутящийся диск, расплав моментально охлаждается со скоростью около 106К/ с. Структура таких сплавов напоминает структуру стекла и имеет форму ленты толщиной 15÷60 мкм. Из нее делают магнитопроводы, набирая их в стержни, навивая в кольцевые сердечники или изготовляя сердечники U образной формы. Современные технологии сделали возможным получение сердечников различных диаметров — от нескольких миллиметров до полуметра. Путем термомагнитной обработки сплавам придают различные свойства (можно получить петлю гистерезиса определенной формы). Структуру можно сделать частично кристаллизованной, полностью аморфной или даже нанокристаллической.

В 1988 году инженеры фирмы Hitachi Metals разработали специальный нанокристаллический сплав. По всей магнитопроводной ленте сердечника в нем расположены кристаллиты диаметром от 10 до 20 нм, что дает ему наибольшую магнитную проницаемость и наименьшую коэрцитивную силу. Из-за значительного удельного сопротивления (от 110 мкОм/см. до 120 мкОм/см.) и тонкости ленты можно добиться наименьшей коэрцитивной силы и наибольшей магнитной проницаемости.

В магнитопроводах из феррита, пермаллоя и электротехнической стали удельные магнитные потери намного выше, чем у магнитопроводов, сделанных из нанокристаллических и аморфных сплавов. У этих сердечников относительно высокая начальная и максимальная проницаемость и такая же высокая индукция насыщения при работе на высоких частотах. Благодаря своим уникальным характеристикам магнитопроводы из аморфных сплавов нашли широкое применение в метрологии при изготовлении измерительных трансформаторов напряжения и тока и силовых трансформаторов. В них обычно используется сложенная впятеро лента из аморфного сплава (железо — 78%, бор 13% и кремний 9%).

Снижение потерь

По данным Metglas, потери за год в силовых трансформаторах распределительных сетей с магнитопроводами из электротехнической стали, составляют около 8% их изначальной цены. Применение в магнитопроводах аморфных материалов, вместо стандартной трансформаторной стали позволяет снизить потери холостого хода в 4-5 раз. И, хотя, такие трансформаторы стоят дороже, в конечном счете они оказываются гораздо более выгодными.

Рубрики1

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *


*