لماذا يتم استخدام شرائح السيليكون الصلب في قلوب المحولات

1. المادة الأساسية لمحولات الطاقة

محولات الطاقة هي الأبطال المجهولون للأنظمة الكهربائية{0}}فهي تحافظ على تدفق الكهرباء بسلاسة من محطات الطاقة إلى المصانع والمكاتب والمنازل. في مركز كل محول-على سبيل المثال، وحداتنا بقدرة 800 كيلو فولت أمبير، والتي تعمل على تشغيل مصانع التصنيع متوسطة الحجم-، أو المحولات بقدرة 33 كيلو فولت التي تتعامل مع نقل الشبكة الإقليمية-يوجد النواة المغناطيسية. هذا الجزء يتعلق بمدى جودة عمل المحول-أو-الانفصال، لذا فإن اختيار المادة المناسبة ليس بالأمر الذي نأخذه على محمل الجد.

تعمل المحولات بالحث الكهرومغناطيسي-في الأساس، فهي تحول جهدًا (أو تيارًا) مترددًا إلى جهد آخر بنفس التردد ولكن بقوة مختلفة. ولكي يحدث هذا بكفاءة، يحتاج القلب إلى توجيه التدفق المغناطيسي بشكل جيد. هناك مواد مغناطيسية أخرى-سبائك التيتانيوم، ومركبات النحاس، والفريت المتخصصة-لكن فولاذ السيليكون؟ لقد كان هذا هو الحل الأمثل-لسنوات عديدة. ليس لأنه خيالي، ولكن لأنه يعمل في ظروف العالم-الواقعية.

أولاً، لديه نفاذية مغناطيسية كبيرة. في الأساس، فهو يسمح للتدفق المغناطيسي بالمرور دون أن يتعطل-مثل الطريق السريع للطاقة. يعد هذا أمرًا ضخمًا بالنسبة للكفاءة، سواء كنت تتحدث عن أمحول 800 كيلو فولت أمبيرتشغيل 24/7 على خط إنتاج أو وحدة 33 كيلو فولت ترسل طاقة 100+ كيلومتر. وهنا تكمن المشكلة الكبيرة: فهي تحافظ على انخفاض فقدان الحديد. عندما يقلب التدفق المغناطيسي اتجاهه (وهو ما يحدث باستمرار في أنظمة التيار المتردد)، فإن معظم المواد تهدر الطاقة على شكل حرارة. بالكاد يقوم الفولاذ السيليكوني بذلك-يحافظ على برودة المحول ويقلل فواتير الكهرباء بمرور الوقت.

كما أنه يصمد. لقد رأينا محولات ذات قلب من السيليكون الصلب تدوم 25+ سنوات، حتى في البيئات الرطبة أو الصناعية-مقاومة للصدأ، وقوية بما يكفي لدعم اللفات الثقيلة، وليست باهظة الثمن. قد يتم اختبار المواد الفاخرة بشكل أفضل في المختبرات، ولكنها غالبًا ما تكون ضعف التكلفة أو تتطلب تصنيعًا خاصًا. بالنسبة لنا، فإن الفولاذ السيليكوني يجمع بين الأداء والتطبيق العملي.

2. لماذا يتم استخدام فولاذ السيليكون في التصفيح

بصراحة، لقد سألني العملاء هذا من قبل-لماذا لا نستخدم كتلة صلبة من السيليكون الصلب؟ يبدو الأمر أبسط، أليس كذلك؟ ولكن هناك سبب وجيه لتقسيمها إلى شرائح رقيقة: فقدان التيار الدوامي.

تفقد المحولات الطاقة بطريقتين: فقدان النحاس (من اللفات) وفقدان الحديد (من القلب). يتضمن فقدان الحديد ما يسمى بالتيارات الدوامية-وهي تيارات كهربائية صغيرة تدور داخل النواة عندما يتغير التدفق المغناطيسي. تولد هذه التيارات الحرارة، وهي مجرد طاقة مهدرة. من شأن النواة الصلبة أن تسمح لهذه التيارات بالتدفق بشكل جامح-مقطع عرضي كبير-يعني وجود مساحة كبيرة للتدفق، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة وعدم كفاءة التشغيل.

التصفيحات إصلاح هذا. نقوم بتقطيع فولاذ السيليكون إلى صفائح رفيعة (عادة بسمك 0.35 ملم أو 0.5 ملم-المعياري في الصناعة) ونغطي كل منها بمادة عازلة. وتكديسها يخلق حواجز تمنع التيارات الدوامية من الانتشار. الآن، لا يمكن للتيارات أن تتحرك إلا في مسارات صغيرة وضيقة، مما يزيد من المقاومة ويقلل من فقدان الطاقة. إنها خدعة بسيطة، ولكنها تُحدث فرقًا كبيرًا في مدى جودة أداء المحول.

ومن وجهة نظر التصنيع، فهو أكثر ذكاءً أيضًا. من السهل قطع الألواح الرقيقة إلى الأحجام الدقيقة-سواء كنا نبني محولًا صغيرًا بقدرة 800 كيلو فولت أمبير أو وحدة كبيرة بقدرة 33 كيلو فولت. نحن نهدر مواد أقل، وتبقى الملاءات مسطحة ومتماسكة، مما يساعد في التجميع. لقد زرت ورش الإنتاج لدينا وشاهدت كيف تتم هذه العملية-بشكل نظيف وفعال وموثوق. لا حاجة إلى آلات فاخرة، فقط القطع والتكديس الدقيق.

3. الأنواع الرئيسية لصفائح السيليكون الصلب

تحتوي صفائح السيليكون الفولاذية (التي نطلق عليها اسم الفولاذ الكهربائي في الصناعة) على 0.8% إلى 4.8% من السيليكون-كافية لتعزيز الأداء المغناطيسي دون جعل الفولاذ هشًا. فيما يلي تحليل سريع للأنواع التي نستخدمها فعليًا، بدون المصطلحات-فقط ما يهم بالنسبة للتطبيقات الحقيقية:

هذا كل شيء-لا توجد فئات معقدة، فقط الأنواع التي نحددها فعليًا للمشروعات. الهدف هو مطابقة الورقة مع وظيفة المحول: كفاءة وحدات الشبكة، وتكلفة الإعدادات المؤقتة، وما إلى ذلك.

4. الاستنتاج

تعتبر شرائح السيليكون الفولاذية هي المعيار لقلوب المحولات لأنها عملية. توجد سبائك غير متبلورة ومواد متقدمة أخرى، ولكنها باهظة الثمن للغاية بالنسبة لمعظم المشاريع أو يصعب إنتاجها بكميات كبيرة. الصلب السيليكون؟ إنه موثوق، وفعال من حيث التكلفة-، وينجز المهمة-سواء كنت تقوم بتزويد مصنع بمحول بقدرة 800 كيلو فولت أمبير أو مدينة بوحدة بقدرة 33 كيلو فولت.

فيجينشانمن TECHNOLOGY CO., LTD، نحن نبني جميع محولاتنا-الزيتية-من النوع-المغمورة والجاف، والملفوفة ثلاثية الأبعاد-والمقاومة للانفجارات التعدينية-، كما تسميها-مع-قلوب فولاذية من السيليكون عالية الجودة. نقوم أيضًا بتصنيع محطات فرعية مسبقة الصنع، ومحطات فرعية من النوع -صندوق طاقة الرياح، ومجموعة مفاتيح كهربائية عالية-منخفضة الجهد. تم تصميم وحداتنا بقدرة 800 كيلو فولت أمبير للتوزيع على-الموقع- وهي وحدات مدمجة وفعالة وقوية بما يكفي لمواقع البناء أو المصانع. محولاتنا 33 كيلو فولت؟ لقد تم تصميمها لاستخدام الشبكة-بخسارة منخفضة، وطويلة الأمد-، كما تم تصميمها للتعامل مع متطلبات نقل الطاقة الإقليمية.

لقد عملت في هذه الصناعة لأكثر من عقد من الزمان، ورأيت ما يحدث عندما تقوم بتقليص المواد الأساسية. ترتفع درجة حرارة المحولات، أو تتعطل مبكرًا، أو تهدر الكثير من الطاقة. مع الفولاذ السيليكوني، ليس لدينا تلك المشاكل. إنها ليست المادة الأكثر إثارة، ولكنها تمثل العمود الفقري-تمامًا مثل المحولات لدينا. لأي شخص يبحث عن محول موثوق وفعال، فإن قلب السيليكون الصلب هو سبب كبير وراء تميز وحداتنا بقدرة 800 كيلو فولت أمبير و33 كيلو فولت. نحن لا نبني المعدات فقط-، بل نبني محولات تدوم طويلاً، ويشكل الفولاذ السيليكوني جزءًا كبيرًا من ذلك.