ट्रान्सफर्मरको "मुटु" को रूपमा, फलामको कोरले विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा रूपान्तरणमा महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छ। यसले ट्रान्सफर्मरहरूको ऊर्जा दक्षता प्रदर्शनलाई मात्र असर गर्दैन, तर उपकरणको आयतन, तौल र सञ्चालन विश्वसनीयतासँग पनि प्रत्यक्ष रूपमा सम्बन्धित छ। औद्योगिक शुद्ध फलामदेखि आज अनाकार मिश्र धातुहरूसम्म, फलामको कोर सामग्रीहरूको विकासले ट्रान्सफर्मर प्रविधिको गौरवशाली विकास देखेको छ।
फलामको कोरको मुख्य प्रकार्य र कार्यसम्पादन आवश्यकताहरू
ट्रान्सफर्मर कोरको मुख्य कार्य भनेको कुशल चुम्बकीय सर्किट प्रदान गर्नु हो, जसले गर्दा विद्युत चुम्बकीय प्रेरणाको सिद्धान्त मार्फत विभिन्न सर्किटहरू बीच विद्युतीय ऊर्जा प्रसारित हुन सक्छ। फलामको कोरको कार्यसम्पादनले ट्रान्सफर्मरको प्राविधिक र आर्थिक सूचकहरूलाई प्रत्यक्ष असर गर्छ। फलामको कोर सामग्रीहरूको लागि आधारभूत आवश्यकताहरू हुन्: निश्चित आवृत्ति र चुम्बकीय प्रवाह घनत्वमा कम फलामको कोर हानि, र निश्चित चुम्बकीय क्षेत्र बलमा उच्च चुम्बकीय प्रवाह घनत्व।
कोर नोक्सानमा दुई भागहरू हुन्छन्: हिस्टेरेसिस नोक्सान र एडी करेन्ट नोक्सान। हिस्टेरेसिस नोक्सान सामग्री चुम्बकीकरणको कठिनाईसँग सम्बन्धित छ, जबकि एडी करेन्ट नोक्सान फलामको कोरमा वैकल्पिक चुम्बकीय प्रवाह द्वारा प्रेरित परिसंचरण धाराबाट हुन्छ। यी नोक्सानहरू कम गर्न, आदर्श फलामको कोर सामग्रीहरूमा उच्च विद्युत प्रतिरोधकता, उच्च चुम्बकीय पारगम्यता, र कम जबरजस्ती हुनुपर्छ।
फलामको कोर सामग्रीहरूको विकास प्रक्रिया
ट्रान्सफर्मर कोर सामग्रीको विकासले लामो र रोमाञ्चक यात्रा पार गरेको छ। प्रारम्भिक ट्रान्सफर्मर कोरहरूले चुम्बकीय सामग्रीको रूपमा साधारण कार्बन स्टील तार वा कार्बन स्टील प्रयोग गर्थे। १८८५ मा, हंगेरीको गुन्ज कारखानाले बन्द चुम्बकीय सर्किट भएको पहिलो एकल-चरण ट्रान्सफर्मर विकास गर्यो, र यसको फलामको कोर यस प्रकारको सामग्रीबाट बनेको थियो।
१९०० मा, आरए ह्याडफिल्ड, एक अंग्रेज, र अरूले पत्ता लगाए कि हल्का स्टीलमा सिलिकन थप्दा प्रतिरोधात्मकतामा सुधार हुन्छ, एडी करेन्ट र हिस्टेरेसिस हानि कम हुन्छ, र "कोर एजिंग" को घटनालाई कम गर्न सकिन्छ। १९०३ मा, संयुक्त राज्य अमेरिका र जर्मनीले हट-रोल्ड सिलिकन स्टील पानाहरू उत्पादन गर्न थाले, जसले सिलिकन स्टील पानाहरूको युगको सुरुवातलाई चिन्ह लगायो।
हट रोल्ड सिलिकन स्टील शीटहरूमा असमान प्रदर्शन र उच्च घाटा जस्ता समस्याहरू छन्। १९३० को दशकमा, कोल्ड-रोल्ड सिलिकन स्टील शीटहरूको प्रविधिमा सफलताहरू प्राप्त भए। १९३३ मा, गौसले रोलिङ दिशामा उच्च चुम्बकीय गुणहरू भएको ३% Si स्टील उत्पादन गर्न दुई कोल्ड रोलिंग र एनिलिङ विधिहरू प्रयोग गरे। १९३५ मा, संयुक्त राज्य अमेरिकाको आर्मको स्टील कम्पनीले कोल्ड-रोल्ड उन्मुख सिलिकन स्टीलको उत्पादन सुरु गर्न वेस्टिङहाउस कम्पनीसँग सहकार्य गर्यो।
१९६० को दशक पछि, प्रमुख औद्योगिक देशहरूले बिस्तारै हट-रोल्ड सिलिकन स्टील शीटहरू उत्पादन गर्न बन्द गरे र राम्रो प्रदर्शनको साथ कोल्ड-रोल्ड सिलिकन स्टील शीटहरूमा फर्किए। १९६४ मा, जापानको निप्पोन स्टील कर्पोरेशनले उच्च पारगम्यता अन्न उन्मुख कोल्ड-रोल्ड सिलिकन स्टील शीटहरू (हाई-बी स्टील) विकास गर्यो, जसले ट्रान्सफर्मरहरूको नो-लोड घाटालाई अझ कम गर्यो।
१९७० को दशकमा, अनाकार मिश्र धातुले ऐतिहासिक मञ्चमा आफ्नो सुरुवात गर्यो। १९७४ मा, युनाइटेड माइक्रोइलेक्ट्रोनिक्स कर्पोरेशनले फलाममा आधारित अनाकार मिश्र धातुहरू विकास गर्यो, र १९७८ मा, संयुक्त राज्य अमेरिकाले १०KVA अनाकार फलाम कोर ट्रान्सफर्मरहरू विकास गर्यो। यो नयाँ प्रकारको सामग्रीमा अत्यन्त कम फलामको क्षतिको विशेषता छ, परम्परागत सिलिकन स्टील पानाहरूको १/३-१/५ मात्र, ट्रान्सफर्मरहरूको लागि ऊर्जा बचतको नयाँ युग खोल्दै।
फलामको कोर सामग्रीका मुख्य प्रकार र विशेषताहरू
सिलिकन स्टील पाना
सिलिकन स्टील पाना सिलिकन फलामको नरम चुम्बकीय मिश्र धातु हो जसमा कार्बनको मात्रा अत्यन्तै कम हुन्छ, सामान्यतया ०.५-४.५% सिलिकन सामग्री हुन्छ। सिलिकन थप्दा फलामको विद्युतीय प्रतिरोधकता र अधिकतम चुम्बकीय पारगम्यता बढ्न सक्छ, जबरजस्ती, कोर हानि र चुम्बकीय बुढ्यौली कम गर्न सकिन्छ। सिलिकन स्टील पानाहरूलाई दुई वर्गमा विभाजन गर्न सकिन्छ: हट-रोल्ड र कोल्ड-रोल्ड, कोल्ड-रोल्डलाई थप उन्मुख र गैर-उन्मुख प्रकारहरूमा विभाजन गरिएको छ।
कोल्ड रोल्ड नन ओरिएन्टेड सिलिकन स्टील शीटले ०.५% ~ ४.०% (Si+Al) को मिश्र धातुलाई बुझाउँछ, जुन ०.६५ मिमी, ०.५ मिमी, र ०.३५ मिमीमा कोल्ड-रोल्ड गरिन्छ र त्यसपछि यसलाई बनाउन एनिल र लेपित गरिन्छ। यसको दाना बनावट प्रकार अपेक्षाकृत छरिएको छ, र यसमा सबै दिशामा अपेक्षाकृत एकरूप चुम्बकीय गुणहरू छन्।
ओरिएन्टेड सिलिकन स्टीलमा सजिलै चुम्बकीय <001> दिशामा उच्च चुम्बकीय पारगम्यता र कम हानि विशेषताहरू छन्, जसले ट्रान्सफर्मर जस्ता स्थिर पावर उपकरणहरूको चुम्बकीय चालकता आवश्यकताहरू पूरा गर्दछ। साधारण उन्मुख सिलिकन स्टील (CGO) को औसत अन्न अभिमुखीकरण विचलन कोण लगभग 7 ° छ, र संतृप्ति चुम्बकीय संवेदनशीलता मान B8 1.82Tesla भन्दा माथि छ; उच्च चुम्बकीय अभिमुखीकरण उन्मुख सिलिकन स्टील (Hi-B) को औसत अन्न अभिमुखीकरण विचलन कोण लगभग 3 ° छ, र B8 मान 1.90 Tesla भन्दा माथि छ।
आकारहीन मिश्र धातु
अमोरफस मिश्र धातु एक धातु कार्यात्मक सामग्री हो जसमा परमाणुहरू अनियमित रूपमा सामग्री म्याट्रिक्समा वितरित हुन्छन्, जसमा "ग्लासी" संरचना हुन्छ। एक विशिष्ट अमोरफस मिश्र धातुमा ८०% फलाम हुन्छ, बाँकी घटकहरू बोरोन र सिलिकन हुन्छन्। यो सामग्रीमा उच्च संतृप्ति चुम्बकीय प्रेरण शक्ति (१.५४T), उच्च चुम्बकीय पारगम्यता, कम उत्तेजना प्रवाह, र अत्यन्त कम फलामको क्षतिको विशेषताहरू छन्।
फलाममा आधारित अनाकार मिश्र धातुहरूको फलामको क्षति उन्मुख सिलिकन स्टील शीटहरूको एक तिहाइ देखि पाँच भागको एक भाग मात्र हुन्छ, जसले परम्परागत सिलिकन स्टील ट्रान्सफर्मरहरूको तुलनामा अनाकार मिश्र धातु ट्रान्सफर्मरहरूको नो-लोड क्षतिलाई ७०% देखि ८०% ले घटाउँछ। अनाकार मिश्र धातुहरूको संतृप्ति चुम्बकीय प्रवाह घनत्व अपेक्षाकृत कम छ (लगभग १.५T), त्यसैले मूल्याङ्कन गरिएको चुम्बकीय प्रवाह घनत्व सामान्यतया १.३-१.४T को रूपमा चयन गरिन्छ।
अनाकार मिश्र धातुको पट्टीको मोटाई अत्यन्तै पातलो हुन्छ, केवल ०.०३ मिमी, जसले गर्दा अनाकार फलामको कोरको लागि ल्यामिनेशन गुणांक लगभग ८०% मात्र हुन्छ। यद्यपि अनाकार मिश्र धातुहरूमा सिलिकन स्टील पानाहरू भन्दा कम विशिष्ट गुरुत्वाकर्षण हुन्छ, फलामको कोरको वजन अझै पनि अपेक्षाकृत भारी हुन्छ।
कोर संरचना डिजाइन
ट्रान्सफर्मर कोर संरचनाको डिजाइनमा पनि उल्लेखनीय विकास भएको छ। प्रारम्भिक लेमिनेटेड आइरन कोरदेखि सी-आकारको आइरन कोरसम्म, र त्यसपछि रिंग-आकारको (कुण्डलित आइरन कोर) आइरन कोरसम्म, प्रत्येक संरचनाको आफ्नै विशेषताहरू र फाइदाहरू छन्।
गोलाकार फलामको कोर सिलिकन स्टील स्ट्रिपहरू घुमाएर बनाइन्छ, जुन कडा चोट लागेको घडी स्प्रिङ जस्तै हुन्छ। यस प्रकारको फलामको कोरमा हावाको खाडल बिना निरन्तर चुम्बकीय सर्किट हुन्छ, जसले गर्दा कम चुम्बकीय प्रतिरोध र उच्च दक्षता हुन्छ। समान क्षमताको ल्यामिनेटेड ट्रान्सफर्मरहरूको तुलनामा, टोरोइडल ट्रान्सफर्मरहरूमा सानो आकार, हल्का तौल र कम चुम्बकीय चुहावटका फाइदाहरू छन्।
अनाकार मिश्र धातु ट्रान्सफर्मरहरूको लागि, तिनीहरूको सामग्री काट्न कठिनाइको कारण, तिनीहरू सामान्यतया कुण्डलित फलामको कोर संरचनाको रूपमा डिजाइन गरिन्छ। एकल-चरण ट्रान्सफर्मरको कोर संरचना एक फ्रेम हो, जबकि तीन-चरण ट्रान्सफर्मरको कोर संरचना चार फ्रेमहरूलाई तीन-चरण पाँच स्तम्भ संरचना जस्तै संरचनामा मर्ज गरेर बनाइन्छ। यो संरचनाले प्रत्येक चरण घुमाउरोलाई चुम्बकीय सर्किटको दुई स्वतन्त्र फ्रेमहरूमा राख्न सक्षम बनाउँछ, प्रभावकारी रूपमा तेस्रो हार्मोनिक चुम्बकीय प्रवाहको प्रभावलाई हटाउँछ।
फलामको कोर सामग्रीको निर्माण प्रक्रिया
सिलिकन स्टील पानाहरूको निर्माण प्रक्रिया जटिल छ, विशेष गरी उन्मुख सिलिकन स्टील पानाहरू। यसको उत्पादन प्रक्रिया जटिल छ, प्रक्रिया झ्याल साँघुरो छ, र उत्पादन कठिनाई उच्च छ। यसलाई "स्टील उत्पादनहरूको हस्तकला" भनेर चिनिन्छ।
कोल्ड-रोल्ड नन-ओरिएन्टेड सिलिकन स्टील शीटहरूको निर्माण प्रक्रियामा सामान्यतया समावेश हुन्छ: तातो रोलिङ स्टील बिलेटहरू वा लगभग २.३ मिमी मोटाईको कोइलमा निरन्तर कास्टिङ बिलेटहरू, त्यसपछि एसिड धुने, कोल्ड रोलिङ, एनिलिङ, र इन्सुलेशन फिल्म कोटिंग प्रक्रियाहरू। उच्च सिलिकन उत्पादनहरूको लागि, तातो रोलिङ पछि पहिले तिनीहरूलाई ८००-८५० ℃ मा सामान्य बनाउन आवश्यक छ, त्यसपछि एसिड धुने, निश्चित मोटाईमा कोल्ड रोलिङ, एनिलिङ, त्यसपछि कम कटौती दरमा कोल्ड रोलिङ, र अन्तमा अन्तिम एनिलिङ।
अनाकार मिश्र धातुहरू उत्पादन गर्ने सबैभन्दा सामान्य विधि भनेको उच्च-गतिको घुम्ने तामा घुमाउने फ्रेममा पग्लिएको धातुको वाष्प स्प्रे गर्नु हो, र पग्लिएको धातुलाई १०६ ℃/सेकेन्डको दरले चिसो पारेर पातलो रिबहरूमा ठोस बनाइन्छ। राम्रो चुम्बकीय गुणहरू प्राप्त गर्न २०० ℃ र २८० ℃ बीचको एनिलिङ गरेर शमन गर्दा हुने उच्च आन्तरिक तनावलाई कम गर्नुपर्छ।
फलामको कोर सामग्रीको ऊर्जा बचत फाइदाहरू
ट्रान्सफर्मरहरू असंख्य छन् र पावर प्रणालीमा तिनीहरूको क्षमता ठूलो छ, जसले गर्दा कुल क्षति उल्लेखनीय छ। चीनमा ट्रान्सफर्मरहरूको कुल क्षति प्रणालीको बिजुली उत्पादनको लगभग १०% हो भन्ने अनुमान गरिएको छ। नोक्सानीमा प्रत्येक १% कमीले वार्षिक रूपमा अरबौं किलोवाट घण्टा बिजुली बचत गर्न सक्छ।
अमोरफस मिश्र धातु फलामको कोर ट्रान्सफर्मरहरूमा महत्त्वपूर्ण ऊर्जा बचत प्रभावहरू हुन्छन्। S9 श्रृंखला सिलिकन स्टील ट्रान्सफर्मरहरूको तुलनामा SH12 श्रृंखला अमोरफस मिश्र धातु कोर ट्रान्सफर्मरहरूको नो-लोड लस लगभग 75% ले कम हुन्छ। यद्यपि अमोरफस मिश्र धातु ट्रान्सफर्मरहरू परम्परागत ट्रान्सफर्मरहरू भन्दा महँगो हुन्छन्, तिनीहरूको सञ्चालन लागत अत्यन्तै कम हुन्छ, र लगानी फिर्ता अवधि सामान्यतया 2-5 वर्षको बीचमा हुन्छ।
सांघाई, जियाङ्सु र झेजियाङ प्रान्तहरूले प्रतिनिधित्व गर्ने आर्थिक रूपमा विकसित क्षेत्रहरूले ठूलो मात्रामा अमोरफस मिश्र धातु ट्रान्सफर्मरहरू अपनाएका छन्। जियाङ्सु इलेक्ट्रिक पावर कम्पनीले भविष्यमा नयाँ र मर्मत गरिएका लाइनहरू स्थापना गर्ने योजना पनि बनाएको छ, र अमोरफस मिश्र धातु ट्रान्सफर्मरहरूको प्रयोग ३०% भन्दा कम हुनु हुँदैन।
फलामको कोर सामग्रीको विकास प्रवृत्ति
फलामको कोर सामग्रीहरू कम फलामको क्षति र उच्च चुम्बकीय प्रेरण तर्फ विकास भइरहेका छन्। सिलिकन स्टील पानाहरूका लागि, कम फलामको क्षति उच्च-दक्षता मोटरहरूको लागि गैर-उन्मुख सिलिकन स्टील, पातलो विशिष्टता अल्ट्रा-लो फलामको क्षति उच्च चुम्बकीय प्रेरण उन्मुख सिलिकन स्टील, र मध्यम र उच्च-फ्रिक्वेन्सी ऊर्जा बचत गर्ने विद्युतीय उपकरणहरूको लागि उच्च सिलिकन स्टील सहित।
उच्च सिलिकन स्टील (४.५% ~ ६.७% Si भएको Si Fe मिश्र धातु) मा उच्च आवृत्तिहरूमा फलामको क्षति उल्लेखनीय रूपमा कम गर्ने, उच्च अधिकतम चुम्बकीय पारगम्यता, र कम जबरजस्तीको विशेषताहरू छन्। तर यसको Si सामग्री धेरै उच्च छ, र यसको प्लास्टिसिटी कोठाको तापक्रममा अत्यन्तै कमजोर छ, जसले गर्दा यसलाई रोल गर्न र बनाउन गाह्रो हुन्छ। हाल, गैर-उन्मुख ६.५% Si Fe मिश्र धातु सामग्रीहरू मुख्यतया सिलिकन घुसपैठ प्रक्रिया मार्फत तयार गरिन्छ।
नानो परिमार्जित सामग्री र जैव-आधारित सामग्रीहरू पनि भविष्यको विकास दिशाहरू मध्ये एक हुन्। वातावरण संरक्षणको बढ्दो मागसँगै, गैर-विषाक्त, बायोडिग्रेडेबल, वा पुन: प्रयोग गर्न मिल्ने फलामको कोर सामग्रीहरूको विकास एक महत्त्वपूर्ण अनुसन्धान दिशा बन्नेछ।
निष्कर्ष
ट्रान्सफर्मर कोर सामग्रीहरूको विकासले सामग्री विज्ञान र विद्युतीय इन्जिनियरिङको उत्तम संयोजन देखेको छ। साधारण कार्बन स्टीलदेखि सिलिकन स्टील पानाहरू, र त्यसपछि अनाकार मिश्र धातुहरूसम्म, प्रत्येक सामग्री सफलताले ट्रान्सफर्मरहरूको ऊर्जा दक्षता स्तरमा उल्लेखनीय सुधार गरेको छ।
आजको संसारमा जहाँ ऊर्जा संरक्षण र उत्सर्जन न्यूनीकरण विश्वव्यापी सहमति बनेको छ, कुशल फलामको कोर सामग्रीको छनोट आर्थिक लाभसँग मात्र सम्बन्धित छैन, तर वातावरणीय जिम्मेवारी पनि हो। भविष्यमा, नयाँ सामग्री र प्रक्रियाहरूको निरन्तर उदयसँगै, ट्रान्सफर्मर कोरहरू कम घाटा र उच्च दक्षता तर्फ विकास हुँदै जानेछन्, जसले हरियो र कम-कार्बन ऊर्जा प्रणालीको निर्माणमा योगदान पुर्याउनेछ।
पोस्ट समय: अगस्ट-२९-२०२५
