Das Produktionsgeheimnis von Transformatoren aus amorphen Legierungen

Materialien, die für die Herstellung von Transformatoren aus amorphen Legierungen benötigt werden: Amorphe Legierungsbänder. Amorphe Legierungsbänder sind die Kernmaterialien für die Herstellung von Transformatorenkernen aus amorphen Legierungen, und ihre Eigenschaften bestimmen direkt den Energiespareffekt. Der TransformerAmorphe Legierungen sind metallische Werkstoffe, die durch Schnellverfestigung hergestellt werden. Die Atome sind ungeordnet angeordnet, es gibt keine Korngrenzen, die magnetische Permeabilität ist hoch, die Koerzitivfeldstärke niedrig, und es weisen ausgezeichnete weichmagnetische Eigenschaften auf. Gängige Bestandteile amorpher Legierungen sind Eisen (Fe), Bor (B), Silizium (Si), Kobalt (Co) usw. Das Verhältnis der verschiedenen Elemente beeinflusst die magnetischen und mechanischen Eigenschaften sowie die Korrosionsbeständigkeit. Beispielsweise kann ein höherer Eisengehalt die Sättigungsmagnetisierung erhöhen; die Zugabe von Bor und Silizium kann die magnetische Kristallanisotropie des Materials verringern und die magnetischen Eigenschaften verbessern. Streifen aus amorphen Legierungen sind üblicherweise sehr dünn, in der Regel etwa 20 bis 30 Mikrometer, und die Breite richtet sich nach den Produktionsanforderungen und beträgt üblicherweise 100 bis 200 mm. Isoliermaterialien spielen eine entscheidende Rolle in Transformatoren aus nicht-ferromagnetischen Legierungen. Sie isolieren leitfähige Bauteile und verhindern Leckströme und Kurzschlüsse. Gängige Isoliermaterialien sind Isolierkarton, Isolierlack, Polyesterfolie usw. Isolierkarton dient hauptsächlich zur Herstellung von Wicklungsgerüsten, Zwischenlagen- und Phasenisolierungen von Transformatoren und zeichnet sich durch gute mechanische Festigkeit und Isolationseigenschaften aus. Isolierlack wird zur Imprägnierung der Wicklungen verwendet und verbessert deren elektrische Isolation, Feuchtigkeitsbeständigkeit und Wärmeableitung. Polyesterfolie besitzt eine hohe elektrische Festigkeit und Hitzebeständigkeit und wird häufig in Kombination mit Isolierkarton eingesetzt, um die Isolationswirkung zu verstärken. Darüber hinaus werden in einigen hochwertigen Transformatoren aus nicht-ferromagnetischen Legierungen auch Hochleistungsisoliermaterialien wie Polyimidfolien verwendet, um höhere Isolationsanforderungen und hohe Temperaturbeständigkeit zu erfüllen. Leitfähige Materialien: Leitfähige Materialien sind Schlüsselkomponenten von Transformatorwicklungen und dienen der Übertragung elektrischer Energie. Aktuell werden für Transformatorwicklungen häufig hochreines Elektrolytkupfer oder Aluminium als Leitmaterialien verwendet. Kupfer besitzt eine ausgezeichnete elektrische und thermische Leitfähigkeit sowie gute mechanische Eigenschaften und einen niedrigen spezifischen Widerstand. Es ist ein ideales Leitmaterial, jedoch relativ teuer. Aluminium zeichnet sich durch geringe Dichte und niedrige Kosten aus und wird daher häufig in kostensensiblen Anwendungen eingesetzt. Allerdings ist der spezifische Widerstand von Aluminium etwas höher als der von Kupfer, weshalb die Querschnittsfläche von Aluminiumwicklungen bei gleicher Strombelastbarkeit größer sein muss. Im Produktionsprozess wird das leitfähige Material zu Rund- oder Flachdraht verarbeitet und je nach Leistung und Spannung des Transformators in unterschiedlichen Windungszahlen und Strukturen gewickelt. Produktionsprozess von Nichteisenmetall-Transformatoren: Verarbeitung des amorphen Legierungsbandes. Zunächst wird das amorphe Legierungsband verarbeitet. Aufgrund seiner geringen Härte und hohen Sprödigkeit ist es anfällig für leichte Beschädigungen beim Transport und der Lagerung, die die magnetischen Eigenschaften beeinträchtigen können. Daher ist es notwendig, die Oberfläche zu prüfen und zu reinigen, um Verunreinigungen wie Öl, Staub und Oxidschichten zu entfernen. Anschließend wird das amorphe Legierungsband entsprechend der Kerngröße mit einer hochpräzisen Schere auf die gewünschte Länge und Breite zugeschnitten. Die Maßgenauigkeit muss beim Scheren streng kontrolliert werden, um Maßabweichungen und damit verbundene Luftspalte beim Kernaufbau zu vermeiden. Dies würde den magnetischen Widerstand und die Verluste erhöhen. Kernherstellung: Transformatorenkerne aus amorphen Legierungen weisen üblicherweise rechteckige oder Evolventenstrukturen auf. Bei der Herstellung rechteckiger Kerne werden die zugeschnittenen Nichteisenmetallstreifen in einem bestimmten Laminierverfahren, meist überlappend oder stumpf aneinanderstoßend, gestapelt, um die Kontinuität des Magnetkreises und einen geringeren magnetischen Widerstand zu gewährleisten. Während des Stapelvorgangs muss ein angemessener Druck ausgeübt werden, um einen festen Sitz der Streifen zu erzielen und Luftspalte zu minimieren. Die Herstellung von Evolventenkernen ist komplexer. Zunächst werden die Nichteisenmetallstreifen auf eine spezielle Form gewickelt, um einen Evolventenkern zu formen. Anschließend werden die Kernkerne in einem speziellen Montageprozess zu einem kompletten Kern zusammengefügt. Nach der Kernherstellung ist eine Glühbehandlung erforderlich, um die durch das Schneiden und Stapeln der Streifen entstandenen inneren Spannungen abzubauen und die magnetischen Eigenschaften der amorphen Legierung wiederherzustellen und zu optimieren. Der Glühprozess wird üblicherweise unter Vakuum oder Schutzgasatmosphäre bei einer Temperatur von 300–400 °C durchgeführt und nach einer gewissen Isolationszeit langsam abgekühlt. Wicklungsherstellung: Nach der Verarbeitung des Leitermaterials zu Drähten mit den entsprechenden Spezifikationen gemäß den Transformator-Konstruktionsanforderungen beginnt die Wicklungsherstellung. Die Wicklung erfolgt üblicherweise mit einer Wickelmaschine, die den Draht entsprechend der vorgegebenen Windungszahl und Wickelmethode auf den Isolierkern wickelt. Während des Wickelvorgangs muss die Wicklungsspannung streng kontrolliert werden, um eine feste und gleichmäßige Wicklung zu gewährleisten und lose Drähte oder Überspannung zu vermeiden. Gleichzeitig wird das Isoliermaterial gemäß dem vorgeschriebenen Isolationsverfahren zwischen den Wicklungslagen und -windungen aufgebracht, um eine gute elektrische Isolationsleistung sicherzustellen. Nach Abschluss der Wicklung sind Isolationsprüfungen und Gleichstromwiderstandsmessungen erforderlich, um zu überprüfen, ob die Isolation und Leitfähigkeit der Wicklung den Konstruktionsanforderungen entsprechen. Kern- und Wicklungsmontage: Der gefertigte Kern und die Wicklung werden montiert. Zuerst wird die Wicklung auf den Kernschaft aufgesetzt. Anschließend werden Kern und Wicklung mit Befestigungselementen fixiert, um eine stabile Struktur zu gewährleisten. Achten Sie während des Montageprozesses auf die korrekte relative Position von Kern und Wicklung, um magnetische Kreise und Schaltungsanomalien aufgrund fehlerhafter Montage zu vermeiden. Nach Abschluss der Montage erfolgt der elektrische Gesamtanschluss des Transformators, einschließlich des Anschlusses der Wicklungsleitungen und der Installation des Stufenschalters. Bearbeitung und Montage des Transformatorgehäuses: Die montierten Kern-Wicklungs-Komponenten (d. h. das Transformatorgehäuse) müssen weiterbearbeitet werden. Bei ölgekühlten Transformatoren muss das Transformatorgehäuse vakuumgetrocknet werden, um Feuchtigkeit zu entfernen und die Isolationsleistung zu verbessern. Nach dem Trocknungsprozess wird das Transformatorgehäuse in den Transformatoröltank eingesetzt und mit geeignetem Transformatoröl befüllt. Ölfüllgeschwindigkeit und Öltemperatur müssen während des Befüllvorgangs kontrolliert werden, um Blasenbildung und Isolationsprobleme zu vermeiden. Bei Trockentransformatoren müssen Kühlvorrichtungen und Schutzgehäuse installiert werden, um die Wärmeabfuhr und den Schutz während des Betriebs zu gewährleisten. Prüfung und Inspektion: Nach der Montage muss der Transformator einer vollständigen Prüfung und Inspektion unterzogen werden. Die Prüfpunkte umfassen Leerlauf-, Last-, Isolations- und Kurzschlussprüfungen. Diese Prüfungen dienen der Überprüfung, ob die Leistungskennzahlen des Transformators den nationalen Normen und Konstruktionsanforderungen entsprechen. Beispielsweise werden im Leerlaufversuch die Leerlaufverluste und der Leerlaufstrom des Transformators gemessen, um die Leistung des Kerns zu bewerten; im Lastversuch werden die Lastverluste und die Kurzschlussimpedanz gemessen, um die Leistung der Wicklung zu bewerten. Nur Transformatoren aus nicht-ferromagnetischen Legierungen, die alle Prüfpunkte bestehen und die erforderlichen Kennzahlen aufweisen, dürfen verpackt, versendet und auf dem Markt eingesetzt werden. Die Herstellung von Transformatoren aus amorphen Legierungen stellt extrem hohe Anforderungen an die Materialeigenschaften und die Produktionsprozesse. Jeder einzelne Schritt beeinflusst direkt die Leistung und Qualität des Transformators. Mit dem kontinuierlichen technologischen Fortschritt und der Weiterentwicklung der Materialwissenschaft wird erwartet, dass Transformatoren aus amorphen Legierungen eine wichtigere Rolle im Bereich der Energieeinsparung spielen und zur nachhaltigen Entwicklung der Energiewirtschaft beitragen werden.