كيفية تقليل الخسارة الأساسية في المحولات المغمورة بالزيت؟

تعد الخسارة الأساسية (أو خسارة عدم التحميل) معلمة كفاءة حرجة في تمزق المحولات المغمورة بالزيت مما يؤثر بشكل مباشر على استهلاك الطاقة والتكاليف التشغيلية. تتكون هذه الخسائر في المقام الأول من فقدان التباطؤ وفقدان التيار الدوامي، الناتج عن التدفق المغناطيسي المتناوب في قلب المحول.

1. فهم الخسارة الأساسية في المحولات
أ. أنواع الخسارة الأساسية
فقدان التباطؤ

ناتج عن إعادة تنظيم المجال المغناطيسي في المادة الأساسية.

يعتمد على خصائص المواد الأساسية وكثافة التدفق المغناطيسي (B).

إيدي الخسارة الحالية

التيارات المتداولة المستحثة في التصفيحات الأساسية.

يتم تقليله بواسطة التصفيحات الرقيقة والمواد الأساسية عالية المقاومة.

ب. تأثير الخسارة الأساسية
يزيد من درجة حرارة التشغيل، مما يقلل من عمر العزل.

يقلل من كفاءة استخدام الطاقة، مما يؤدي إلى ارتفاع تكاليف الكهرباء.

قد يسبب ظهور بقع ساخنة موضعية، مما يسرع عملية الشيخوخة.

2. الطرق الرئيسية لتقليل الخسارة الأساسية
أ. تحسين اختيار المواد الأساسية

أفضل خيار:

يوفر الفولاذ Hi-B CRGO أفضل توازن بين التكلفة والأداء.

تعتبر النوى غير المتبلورة مثالية للمحولات ذات الكفاءة العالية (مثل الشبكات الذكية).

ب. استخدم الصفائح الرقيقة والمعزولة
تعمل الصفائح الرقيقة (0.23 مم - 0.30 مم) على تقليل التيارات الدوامة.

تعمل الطلاءات المعزولة (درجات C3 أو C5 أو C6) على تقليل قصر التداخل.

ج. تحسين التصميم الأساسي والتكديس
خطوة اللفة المشتركة

يقلل من فجوات الهواء وتسرب التدفق في المفاصل.

يقلل من فقدان التيار والتباطؤ.

زوايا ميتريد (قطع 45 درجة)

يحسن التدفق المغناطيسي، مما يقلل من الخسائر الموضعية.

الهندسة الأساسية الأمثل

تقلل النوى الدائرية أو المتدرجة من طول مسار التدفق.

د. تقليل كثافة التدفق (ب) في التصميم
التشغيل بكثافة تدفق أقل (1.5T - 1.7T بدلاً من 1.8T) يقلل من فقدان التباطؤ.

المقايضة: تتطلب حجمًا أساسيًا أكبر، مما يؤدي إلى زيادة تكلفة المواد.

هـ. التصنيع والتجميع الدقيق
يمنع ضغط التثبيت المحكم الاهتزاز والفجوات بين الصفائح.

تجنب الضغط الميكانيكي أثناء القطع/التكديس للحفاظ على الخصائص المغناطيسية.

تعمل النوى المكتوبة بالليزر على تحسين محاذاة المجال المغناطيسي.

و. استخدم زيت محولات عالي الجودة
يعمل الزيت ذو اللزوجة المنخفضة والموصلية الحرارية العالية على تحسين التبريد.

مثبطات الأكسدة تمنع تكون الحمأة، وتحافظ على الكفاءة.

ز. أفضل الممارسات التشغيلية
تجنب ظروف الجهد الزائد (يزيد من الخسارة الأساسية بشكل كبير).

اختبار الزيت بشكل منتظم (DGA، محتوى الرطوبة) لمنع تدهور العزل.

تحميل المحولات على النحو الأمثل (فقدان النواة ثابت، ولكن الكفاءة تتحسن مع الحمل).

3. التقنيات المتقدمة لتقليل الخسائر الأساسية
أ. النوى البلورية النانوية (الاتجاه المستقبلي)
خسارة أقل من المعادن غير المتبلورة (~0.1 واط/كجم).

كثافة تدفق تشبع أعلى (1.2T) من Metglas.

ب. التنبؤ بالخسارة الأساسية بمساعدة الذكاء الاصطناعي
تعمل نماذج التعلم الآلي على تحسين التصميم الأساسي قبل التصنيع.

ج. المواد الأساسية الهجينة
الجمع بين CRGO والسبائك غير المتبلورة لتحقيق التوازن بين التكلفة والأداء.

4. دراسة الحالة: تقليل الفاقد الأساسي في محول 50 ميجا فولت أمبير

الوجبات الجاهزة الرئيسية:

أدت تحسينات تصميم ترقية المواد إلى تقليل الخسائر بشكل كبير.

5. الخلاصة والتوصيات
ملخص لأفضل الممارسات
استخدم الفولاذ Hi-B CRGO لتحقيق التوازن في التكلفة والأداء.
شرائح أرق (0.23 مم - 0.30 مم) مع طلاء عازل.
تحسين الهندسة الأساسية (المفاصل المتداخلة، والزوايا المائلة).
التحكم في كثافة التدفق (1.5T-1.7T) لتقليل فقدان التباطؤ.
تصنيع دقيق لتجنب الإجهاد الميكانيكي.
زيت محول عالي الجودة لتبريد أفضل.

التوصية النهائية
بالنسبة للمحولات الجديدة، استثمر في تصميم Hi-B CRGO المتدرج.
بالنسبة للمحولات الموجودة، تأكد من الصيانة المناسبة وجودة الزيت.

ومن خلال تنفيذ هذه الاستراتيجيات، يمكن للمصنعين والمشغلين تعزيز الكفاءة وتقليل تكاليف الطاقة وإطالة عمر المحولات.

النظرة المستقبلية:

قد تهيمن النوى غير المتبلورة/البلورية النانوية على محولات الجيل التالي عالية الكفاءة.

ستمكن تقنية التوأم الرقمي من مراقبة الخسارة الأساسية في الوقت الفعلي.