የትራንስፎርመር ብረት ኮር ዝርዝር ማብራሪያ ኦሪጅናል፡ የኃይል ትራንስፎርመሮች ራዕይ

የብረት እምብርት እንደ ትራንስፎርመር "ልብ" እንደመሆኑ መጠን በኤሌክትሮማግኔቲክ የኃይል ልወጣ ውስጥ ወሳኝ ሚና ይጫወታል። የትራንስፎርመሮችን የኃይል ቆጣቢነት አፈፃፀም ብቻ ሳይሆን በቀጥታ ከመሳሪያዎች መጠን፣ ክብደት እና የአሠራር አስተማማኝነት ጋር ይዛመዳል። የብረት እምብርት ቁሶች ዝግመተ ለውጥ፣ ከኢንዱስትሪ ንፁህ ብረት እስከ ዛሬ ድረስ ወደ አሞርፎስ ቅይጥ፣ የትራንስፎርመር ቴክኖሎጂ አስደናቂ እድገት ታይቷል።

የብረት ኮር ዋና ተግባር እና የአፈፃፀም መስፈርቶች
የትራንስፎርመር ኮር ዋና ተግባር ቀልጣፋ መግነጢሳዊ ዑደት ማቅረብ ሲሆን የኤሌክትሪክ ኃይል በተለያዩ ወረዳዎች መካከል በኤሌክትሮማግኔቲክ ኢንዳክሽን መርህ እንዲተላለፍ ያስችላል። የብረት ኮር አፈጻጸም የትራንስፎርመርን ቴክኒካዊ እና ኢኮኖሚያዊ አመልካቾች በቀጥታ ይነካል። ለብረት ኮር ቁሶች መሰረታዊ መስፈርቶች፡- በተወሰነ ድግግሞሽ ዝቅተኛ የብረት ኮር ኪሳራ እና መግነጢሳዊ ፍሰት ጥግግት፣ እና በተወሰነ መግነጢሳዊ መስክ ጥንካሬ ከፍተኛ መግነጢሳዊ ፍሰት ጥግግት ናቸው።
የኮር ኪሳራው ሁለት ክፍሎችን ያካትታል፡ የሃይስቴሬሲስ ኪሳራ እና የኤዲ ጅረት ኪሳራ። የሃይስቴሬሲስ ኪሳራ ከቁሳዊ ማግኔቲዜሽን አስቸጋሪነት ጋር የተያያዘ ሲሆን የኤዲ ጅረት ኪሳራ የሚከሰተው በብረት እምብርት ውስጥ በተለዋዋጭ መግነጢሳዊ ፍሰት በሚፈጠረው የደም ዝውውር ፍሰት ምክንያት ነው። እነዚህን ኪሳራዎች ለመቀነስ ተስማሚ የብረት እምብርት ቁሳቁሶች ከፍተኛ የኤሌክትሪክ መቋቋም ችሎታ፣ ከፍተኛ መግነጢሳዊ መተላለፊያ እና ዝቅተኛ ግፊት ሊኖራቸው ይገባል።

የብረት ዋና ቁሳቁሶች የዝግመተ ለውጥ ሂደት
የትራንስፎርመር ኮር ቁሶች ልማት ረጅምና አስደሳች ጉዞ አድርጓል። የመጀመሪያዎቹ የትራንስፎርመር ኮሮች ተራ የካርቦን ብረት ሽቦ ወይም የካርቦን ብረት እንደ ማግኔቲክ ቁሶች ተጠቅመዋል። በ1885 በሃንጋሪ የሚገኘው የጉንዝ ፋብሪካ የመጀመሪያውን ነጠላ-ደረጃ ትራንስፎርመር ዝግ መግነጢሳዊ ዑደት ያለው ሠራ፣ እና የብረት እምብርቱ ከዚህ አይነት ቁሳቁስ የተሠራ ነበር።

እ.ኤ.አ. በ1900፣ የእንግሊዝ ተወላጅ የሆኑት አር.ኤ. ሃድፊልድ እና ሌሎችም ሲሊኮንን ወደ መለስተኛ ብረት ማከል የመቋቋም አቅምን ሊያሻሽል፣ የኤዲ ጅረት እና የሃይስቴሬሲስ ኪሳራዎችን ሊቀንስ እና “የኮር እርጅና” ክስተትን ሊያቃልል እንደሚችል አረጋግጠዋል። እ.ኤ.አ. በ1903፣ ዩናይትድ ስቴትስ እና ጀርመን በሞቃት የተጠቀለሉ የሲሊኮን ብረት ወረቀቶችን ማምረት ጀመሩ፣ ይህም የሲሊኮን ብረት ወረቀቶች ዘመን መጀመሪያ ምልክት ሆኗል።
በሞቃት የተጠቀለለ የሲሊኮን ብረት ወረቀቶች እንደ ያልተመጣጠነ አፈፃፀም እና ከፍተኛ ኪሳራ ያሉ ችግሮች አሏቸው። በ1930ዎቹ፣ በቀዝቃዛ የተጠቀለለ የሲሊኮን ብረት ወረቀቶች ቴክኖሎጂ ውስጥ አዳዲስ ግኝቶች ተደርገዋል። በ1933፣ ጋውስ ሁለት ቀዝቃዛ የተጠቀለለ እና የማቅለጫ ዘዴዎችን ተጠቅሞ በማሽከርከሪያ አቅጣጫ ከፍተኛ መግነጢሳዊ ባህሪያት ያላቸውን 3% Si ብረት ለማምረት ተጠቅሟል። በ1935፣ የዩናይትድ ስቴትስ አርምኮ ስቲል ኩባንያ ከዌስቲንግሃውስ ኩባንያ ጋር በመተባበር ቀዝቃዛ የተጠቀለለ የሲሊኮን ብረት ማምረት ጀመረ።

ከ1960ዎቹ በኋላ፣ ዋና ዋና የኢንዱስትሪ አገሮች ቀስ በቀስ ትኩስ-ጥቅልል የሲሊኮን ብረት ወረቀቶችን ማምረት አቁመው የተሻለ አፈጻጸም ያላቸውን ቀዝቃዛ-ጥቅልል የሲሊኮን ብረት ወረቀቶችን መጠቀም ጀመሩ። በ1964 የጃፓን ኒፖን ስቲል ኮርፖሬሽን ከፍተኛ ፐርሰሜንቲንግ እህል-ተኮር ቀዝቃዛ-ጥቅልል የሲሊኮን ብረት ወረቀቶችን (Hi-B ብረት) አዘጋጅቷል፣ ይህም የትራንስፎርመሮችን ጭነት-አልባ ኪሳራ የበለጠ ቀንሷል።
በ1970ዎቹ፣ አሞርፎስ ቅይጥ ቁሶች በታሪካዊው መድረክ ላይ ለመጀመሪያ ጊዜ ወጡ። በ1974፣ ዩናይትድ ማይክሮኤሌክትሮኒክስ ኮርፖሬሽን በብረት ላይ የተመሰረቱ አሞርፎስ ቅይጥ አሠራሮችን ሠራ፣ እና በ1978፣ ዩናይትድ ስቴትስ 10KVA አሞርፎስ የብረት ኮር ትራንስፎርመሮችን ሠራች። ይህ አዲስ የቁሳቁስ አይነት እጅግ በጣም ዝቅተኛ የብረት ብክነት ባህሪ አለው፣ 1/3-1/5 ባህላዊ የሲሊኮን ብረት ወረቀቶች ብቻ፣ ይህም ለትራንስፎርመሮች የኃይል ቆጣቢነት አዲስ ዘመን ከፍቷል።

የብረት ዋና ቁሳቁሶች ዋና ዓይነቶች እና ባህሪያት
የሲሊኮን ብረት ሉህ
የሲሊኮን ብረት ወረቀት እጅግ በጣም ዝቅተኛ የካርቦን ይዘት ያለው ለስላሳ የሲሊኮን ብረት መግነጢሳዊ ቅይጥ ሲሆን በአጠቃላይ ከ0.5-4.5% የሚሆነው የሲሊኮን ይዘት አለው። ሲሊኮን መጨመር የብረትን የኤሌክትሪክ መቋቋም ችሎታ እና ከፍተኛውን መግነጢሳዊ ፐርሜትሪቲ እንዲጨምር፣ የግፊት አቅምን፣ የኮር ብክነትን እና መግነጢሳዊ እርጅናን ሊቀንስ ይችላል። የሲሊኮን ብረት ወረቀቶች በሁለት ምድቦች ሊከፈሉ ይችላሉ፡- ትኩስ-ጥቅልል እና ቀዝቃዛ-ጥቅልል፣ ቀዝቃዛ-ጥቅልል ደግሞ ወደ ተኮር እና ተኮር ያልሆኑ ዓይነቶች ይከፈላል።
ቀዝቃዛ የተጠቀለለ ተኮር ያልሆነ የሲሊኮን ብረት ሉህ የሚያመለክተው ከ0.5% ~ 4.0% (Si+Al) የሆነ ቅይጥ ሲሆን ይህም እስከ 0.65ሚሜ፣ 0.5ሚሜ እና 0.35ሚሜ ድረስ በቅዝቃዜ ተጠቅልሎ ከዚያም ተሸፍኖ እንዲሰራ ይደረጋል። የእህል ሸካራነቱ አይነት በአንጻራዊ ሁኔታ የተበታተነ ሲሆን በሁሉም አቅጣጫዎች በአንጻራዊነት ተመሳሳይ የሆነ መግነጢሳዊ ባህሪያት አሉት።

አቅጣጫዊ የሲሊኮን ብረት በቀላሉ በሚገጣጠም<001>አቅጣጫ ከፍተኛ መግነጢሳዊ ፐርሜትሪቲ እና ዝቅተኛ የኪሳራ ባህሪያት ያሉት ሲሆን ይህም እንደ ትራንስፎርመሮች ያሉ የማይንቀሳቀሱ የኃይል መሳሪያዎች መግነጢሳዊ ምህዳራዊ መስፈርቶችን ያሟላል። ተራ ተኮር የሲሊኮን ብረት (CGO) አማካይ የእህል አቅጣጫዊ ዲያሜትሪ አንግል 7° አካባቢ ሲሆን የሙሌት መግነጢሳዊ ተጋላጭነት እሴት B8 ከ1.82Tesla በላይ ነው፤ ከፍተኛ መግነጢሳዊ አቅጣጫዊ የሲሊኮን ብረት (Hi-B) አማካይ የእህል አቅጣጫዊ ዲያሜትሪ አንግል 3° አካባቢ ሲሆን የB8 እሴት ከ1.90 ቴስላ በላይ ነው።

አሞርፎስ ቅይጥ
አሞርፎስ ቅይጥ በቁሳቁስ ማትሪክስ ውስጥ በዘፈቀደ የተከፋፈለ እና አተሞች ያሉት የብረታ ብረት ተግባራዊ ቁሳቁስ ሲሆን “የብርጭቆ” ቅንብር አለው። አንድ የተለመደ አሞርፎስ ቅይጥ 80% ብረት ይይዛል፣ የተቀሩት ክፍሎች ደግሞ ቦሮን እና ሲሊከን ናቸው። ይህ ቁሳቁስ ከፍተኛ ሙሌት መግነጢሳዊ ኢንዳክሽን ጥንካሬ (1.54T)፣ ከፍተኛ መግነጢሳዊ ፐርሜትሪቴሽን፣ ዝቅተኛ የማነቃቂያ ፍሰት እና እጅግ በጣም ዝቅተኛ የብረት ብክነት ባህሪያት አሉት።
በብረት ላይ የተመሰረቱ አሞርፎስ ቅይጥ የብረት ብክነት ከኦሪየንት ሲሊከን ብረት ወረቀቶች አንድ ሶስተኛ እስከ አንድ አምስተኛ ብቻ ሲሆን ይህም ከባህላዊ የሲሊከን ብረት ትራንስፎርመሮች ጋር ሲነጻጸር የአሞርፎስ ቅይጥ ትራንስፎርመሮች ያለ ጭነት ኪሳራን በ70% እስከ 80% ይቀንሳል። የአሞርፎስ ቅይጥ ሙሌት መግነጢሳዊ ፍሰት ጥግግት በአንጻራዊ ሁኔታ ዝቅተኛ ነው (ወደ 1.5T አካባቢ)፣ ስለዚህ ደረጃ የተሰጠው መግነጢሳዊ ፍሰት ጥግግት በአጠቃላይ እንደ 1.3-1.4T ተመርጧል።
የአሞርፎስ ቅይጥ ስትሪፕ ውፍረት እጅግ በጣም ቀጭን ሲሆን 0.03 ሚሜ ብቻ ሲሆን ይህም ለአሞርፎስ የብረት እምብርት 80% ብቻ የላሚኔሽን ኮፊሸንት ያስገኛል። ምንም እንኳን አሞርፎስ ቅይጥ ከሲሊኮን ብረት ወረቀቶች ያነሰ የተወሰነ የስበት ኃይል ቢኖረውም፣ የብረት እምብርቱ ክብደት አሁንም በአንጻራዊነት ከባድ ነው።

የዋና መዋቅር ንድፍ
የትራንስፎርመር ኮር መዋቅር ዲዛይንም ጉልህ የሆነ ዝግመተ ለውጥ አድርጓል። ከጥንታዊው የተለበጠ የብረት ኮር፣ እስከ ሲ-ቅርጽ ያለው የብረት ኮር፣ እና ከዚያም እስከ ቀለበት ቅርጽ ያለው (የተጠመጠመ የብረት ኮር) የብረት ኮር፣ እያንዳንዱ መዋቅር የራሱ ባህሪያት እና ጥቅሞች አሉት።
ክብ ቅርጽ ያለው የብረት እምብርት ልክ እንደ በጥብቅ የተቆራረጠ የሰዓት ስፕሪንግ በሚሽከረከሩ የሲሊኮን ብረት ቁራጮች የተሰራ ነው። ይህ ዓይነቱ የብረት እምብርት የአየር ክፍተቶች የሌሉበት ቀጣይነት ያለው መግነጢሳዊ ዑደት ስላለው ዝቅተኛ መግነጢሳዊ መቋቋም እና ከፍተኛ ቅልጥፍናን ያስከትላል። ተመሳሳይ አቅም ካላቸው የተለበጡ ትራንስፎርመሮች ጋር ሲነፃፀሩ፣ የቶሮይድ ትራንስፎርመሮች አነስተኛ መጠን፣ ቀላል ክብደት እና ዝቅተኛ መግነጢሳዊ መፍሰስ ጥቅሞች አሏቸው።
ለአሞርፎስ ቅይጥ ትራንስፎርመሮች፣ ቁሳቁሶቻቸውን ለመቁረጥ አስቸጋሪ በመሆናቸው፣ ብዙውን ጊዜ እንደ የተጠቀለሉ የብረት ኮር መዋቅሮች የተነደፉ ናቸው። የአንድ-ደረጃ ትራንስፎርመር ዋና መዋቅር ፍሬም ሲሆን የሶስት-ደረጃ ትራንስፎርመር ዋና መዋቅር ደግሞ አራት ክፈፎችን ከሶስት-ደረጃ አምስት አምድ መዋቅር ጋር ተመሳሳይ በሆነ መዋቅር ውስጥ በማዋሃድ ይፈጠራል። ይህ መዋቅር እያንዳንዱ የደረጃ ጠመዝማዛ በሁለት ገለልተኛ የማግኔቲክ ዑደት ክፈፎች ላይ እንዲቀመጥ ያስችለዋል፣ ይህም የሶስተኛ ደረጃ መግነጢሳዊ ፍሰት ተጽእኖን በብቃት ያስወግዳል።

የብረት ዋና ቁሳቁሶችን የማምረት ሂደት
የሲሊኮን ብረት ወረቀቶች የማምረት ሂደት ውስብስብ፣ በተለይም ተኮር የሲሊኮን ብረት ወረቀቶች ነው። የማምረት ሂደቱ ውስብስብ ነው፣ የሂደቱ መስኮት ጠባብ ነው፣ እና የማምረት አስቸጋሪነቱ ከፍተኛ ነው። “የብረት ምርቶች የእጅ ሥራ” በመባል ይታወቃል።
ቀዝቃዛ-ጥቅልል ያልሆኑ የሲሊኮን ብረት ወረቀቶች የማምረት ሂደት ብዙውን ጊዜ የሚከተሉትን ያካትታል፡- ትኩስ የሚጠቀለል የብረት ቢሌቶች ወይም ቀጣይነት ያለው ቢሌቶች ወደ 2.3 ሚሜ ውፍረት ባላቸው ኮይሎች ውስጥ መወርወር፣ ከዚያም የአሲድ ማጠቢያ፣ ቀዝቃዛ የሚጠቀለል፣ የማቀዝቀዝ እና የኢንሱሌሽን ፊልም ሽፋን ሂደቶችን ይከተላል። ለከፍተኛ የሲሊኮን ምርቶች፣ በመጀመሪያ ከሞቃት የሚጠቀለል በኋላ በ800-850 ℃ ውስጥ መደበኛ ማድረግ፣ ከዚያም የአሲድ ማጠቢያ፣ ቀዝቃዛ ወደ የተወሰነ ውፍረት የሚጠቀለል፣ የማቀዝቀዝ፣ ከዚያም በዝቅተኛ ቅናሽ መጠን ቀዝቃዛ የሚጠቀለል እና በመጨረሻም የመጨረሻ የማጥራት ሂደት ያስፈልጋል።
አሞርፎስ ቅይጥ ለማምረት በጣም የተለመደው ዘዴ የቀለጠ የብረት ትነት በከፍተኛ ፍጥነት በሚሽከረከር የመዳብ ጠመዝማዛ ፍሬም ላይ መርጨት ሲሆን የቀለጠው ብረት በ106 ℃/s ፍጥነት ወደ ቀጭን የጎድን አጥንቶች ይቀየራል እና ይጠናከራል። ጥሩ መግነጢሳዊ ባህሪያትን ለማግኘት በማጥፋት የሚፈጠረው ከፍተኛ ውስጣዊ ውጥረት ከ200 ℃ እስከ 280 ℃ ባለው ጊዜ ውስጥ በማጥለቅ መቀነስ አለበት።

የብረት ዋና ቁሳቁሶች የኃይል ቆጣቢ ጥቅሞች
ትራንስፎርመሮች ብዙ ሲሆኑ በሃይል ስርዓቱ ውስጥ ትልቅ አቅም ስላላቸው ከፍተኛ የሆነ አጠቃላይ ኪሳራ ያስከትላሉ። በቻይና የትራንስፎርመሮች አጠቃላይ ኪሳራ ከስርዓቱ የኃይል ማመንጫ 10% ያህል እንደሚሸፍን ይገመታል። እያንዳንዱ 1% ኪሳራ መቀነስ በየዓመቱ በቢሊዮን የሚቆጠሩ ኪሎዋት ሰዓታት የኤሌክትሪክ ኃይል መቆጠብ ይችላል።
አሞርፎስ አሎይ የብረት ኮር ትራንስፎርመሮች ከፍተኛ የኃይል ቆጣቢ ውጤቶች አሏቸው። የSH12 ተከታታይ አሞርፎስ አሎይ ኮር ትራንስፎርመሮች ያለ ጭነት ኪሳራ ከS9 ተከታታይ ሲሊከን ብረት ትራንስፎርመሮች ጋር ሲነጻጸር በ75% ገደማ ቀንሷል። አሞርፎስ አሎይ ትራንስፎርመሮች ከባህላዊ ትራንስፎርመሮች የበለጠ ውድ ቢሆኑም፣ የሥራ ማስኬጃ ወጪያቸው እጅግ በጣም ዝቅተኛ ሲሆን የኢንቨስትመንት ተመላሽ ጊዜ በአጠቃላይ ከ2-5 ዓመታት መካከል ነው።
በሻንጋይ፣ ጂያንግሱ እና ዠይጂያንግ ግዛቶች የተወከሉት በኢኮኖሚ የበለፀጉ ክልሎች አሞርፎስ ቅይጥ ትራንስፎርመሮችን በስፋት ተቀብለዋል። የጂያንግሱ ኤሌክትሪክ ኃይል ኩባንያ ወደፊት አዳዲስ እና የታደሱ መስመሮችን እንኳን ለመትከል አቅዷል፣ እና አሞርፎስ ቅይጥ ትራንስፎርመሮች አጠቃቀም ከ30% ያነሰ መሆን የለበትም።

የብረት ዋና ቁሳቁሶች ልማት አዝማሚያ
የብረት ኮር ቁሶች ወደ ዝቅተኛ የብረት ብክነት እና ከፍተኛ መግነጢሳዊ ኢንዳክሽን እያደጉ ነው። ለሲሊኮን ብረት ወረቀቶች፣ ዝቅተኛ የብረት ብክነት ከፍተኛ ቅልጥፍና ላላቸው ሞተሮች ተኮር ያልሆነ የሲሊኮን ብረት፣ ቀጭን ዝርዝር መግለጫ እጅግ በጣም ዝቅተኛ የብረት ብክነት ከፍተኛ መግነጢሳዊ ኢንዳክሽን ተኮር የሲሊኮን ብረት እና ለመካከለኛ እና ከፍተኛ ድግግሞሽ ኃይል ቆጣቢ የኤሌክትሪክ መሳሪያዎች ከፍተኛ የሲሊኮን ብረትን ያካትታል።
ከፍተኛ የሲሊኮን ብረት (ከ4.5% ~ 6.7% Si ጋር ያለው የሲፌ ቅይጥ) በከፍተኛ ድግግሞሽ የብረት ብክነትን በእጅጉ የሚቀንስ፣ ከፍተኛ ማግኔቲክ ፐርሜትሪቲ እና ዝቅተኛ ግፊትን የሚቀንስ ባህሪያት አሉት። ነገር ግን የሲ ይዘቱ በጣም ከፍተኛ ነው፣ እና የፕላስቲክነቱ በክፍል ሙቀት ውስጥ እጅግ በጣም ደካማ ስለሆነ ለመንከባለል እና ለመፈጠር አስቸጋሪ ያደርገዋል። በአሁኑ ጊዜ፣ ተኮር ያልሆኑ 6.5% የሲፌ ቅይጥ ቁሶች በዋናነት የሚዘጋጁት በሲሊኮን ሰርጎ መግባት ሂደት ነው።
ናኖ የተሻሻሉ ቁሳቁሶች እና ባዮ ላይ የተመሰረቱ ቁሳቁሶችም የወደፊት የልማት አቅጣጫዎች አንዱ ናቸው። የአካባቢ ጥበቃ ፍላጎት እየጨመረ በመምጣቱ፣ መርዛማ ያልሆኑ፣ ባዮግራድድድ ወይም እንደገና ጥቅም ላይ ሊውሉ የሚችሉ የብረት ኮር ቁሶች ልማት አስፈላጊ የምርምር አቅጣጫ ይሆናል።

መደምደሚያ
የትራንስፎርመር ኮር ቁሶች ዝግመተ ለውጥ የቁሳቁስ ሳይንስ እና የኤሌክትሪክ ምህንድስና ፍጹም ጥምረትን አሳይቷል። ከተለመደው የካርቦን ብረት እስከ ሲሊከን ብረት ወረቀቶች፣ እና ከዚያም እስከ አሞርፎስ ቅይጥ፣ እያንዳንዱ የቁሳቁስ ግኝት የትራንስፎርመሮችን የኃይል ቆጣቢነት ደረጃ በእጅጉ አሻሽሏል።
በዛሬው የኢነርጂ ቁጠባ እና የልቀት ቅነሳ ዓለም አቀፍ ስምምነት በሆነበት ዓለም፣ ውጤታማ የብረት ኮር ቁሶች ምርጫ ከኢኮኖሚያዊ ጥቅሞች ጋር ብቻ ሳይሆን ከአካባቢ ጥበቃ ኃላፊነትም ጋር የተያያዘ ነው። ወደፊት፣ አዳዲስ ቁሳቁሶች እና ሂደቶች ያለማቋረጥ ብቅ እያሉ፣ የትራንስፎርመር ኮሮች ወደ ዝቅተኛ ኪሳራ እና ከፍተኛ ቅልጥፍና ማደግ ይቀጥላሉ፣ ይህም ለአረንጓዴ እና ዝቅተኛ የካርቦን ኃይል ስርዓት ግንባታ አስተዋጽኦ ያደርጋል።