Solárne transformátory sú kritickými komponentmi vo fotovoltaických elektrárňach, ktoré zvyšujú striedavé napätie z invertorov na úrovne stredného napätia pre integráciu do siete. Ako dodávateľ špecializujúci sa na solárne transformátory sa ma často pýtajú, čo je potrebné pri stavbe týchto jednotiek. Tu je praktický rozpis materiálov, na ktorých záleží.
Materiály jadra
Jadrom je magnetické srdce transformátora. Prevažným štandardom pre solárne aplikácie zostáva vysokokvalitná kremíková oceľ s orientovaným zrnom (elektrooceľ). Tento materiál je špecificky spracovaný tak, aby mal svoje magnetické domény zarovnané v smere valcovania, čo maximalizuje permeabilitu a minimalizuje stratu hysterézy pri budení striedavým prúdom. Laminácie sú extrémne tenké - zvyčajne 0,23 mm až 0,30 mm - a potiahnuté izolačnou vrstvou na ďalšie obmedzenie vírivých prúdov medzi listami.
Amorfné kovové jadrá sú osvedčenou, vysoko účinnou alternatívou. Vyrábajú sa ultrarýchlym chladením roztavenej zliatiny, čím vzniká nekryštalická pásková štruktúra. Tým sa eliminujú hranice kryštalických zŕn, ktoré prispievajú k strate jadra v kremíkovej oceli. Amorfné jadrá znižujú straty naprázdno o 70–80 %, čo je cenné pre transformátory, ktoré zostávajú pod napätím 24 hodín denne, 7 dní v týždni. Materiál je však mechanicky citlivý a vyžaduje špeciálne rezanie jadra a manipuláciu. Amorfný kov je tiež magnetostrikčný, čo môže produkovať vyšší počuteľný hluk – čo je potrebné zvážiť pri inštaláciách v blízkosti obytných oblastí. Vyššie počiatočné náklady sú zvyčajne odôvodnené úsporami energie počas životného cyklu, najmä na trhoch s prísnymi predpismi o účinnosti alebo vysokou kapitalizáciou strát.
Vodivé materiály
Meď je preferovaný vodič pre vinutia solárnych transformátorov. Jeho vysoká vodivosť minimalizuje straty I²R, ktoré sú kritické, pretože solárne elektrárne pracujú počas denného svetla pri vysokých faktoroch zaťaženia. Meď tiež ponúka vynikajúcu mechanickú pevnosť a odolnosť proti tečeniu v porovnaní s hliníkom, čo je dôležité pri opakovaných tepelných cykloch a skratových silách. Elektrolytický húževnatý smolný (ETP) alebo bezkyslíkový vysokovodivý (OFHC) stupeň je štandardom.
Hliník je životaschopnou alternatívou, ktorá sa používa predovšetkým na projekty zamerané na náklady alebo tam, kde je váha obmedzená. Aby hliníkové vinutia zodpovedali vodivosti medi, vyžadujú približne o 60 % väčšiu plochu prierezu. Tým sa zväčšia rozmery cievky, čo môže ovplyvniť veľkosť nádrže a objem oleja. Správne ukončenie je rozhodujúce; vrstva oxidu hliníka a rozdielna tepelná rozťažnosť s medenými prípojnicami si vyžadujú bimetalové konektory alebo špecializované zváracie techniky. Pri prerušovanom zaťažení alebo pri nižších nákladoch môže hliník fungovať spoľahlivo, ak je správne skonštruovaný.
Izolačné materiály
Izolačné kvapaliny: Minerálny olej zostáva ťažným dielektrickým chladivom. Ponúka vynikajúcu impregnáciu celulózovej izolácie, vysokú dielektrickú pevnosť a dobre pochopiteľné vlastnosti starnutia. Jeho bod vzplanutia (~165 °C) a zlá biologická odbúrateľnosť sú však nevýhodami.
Prírodné esterové kvapaliny (rastlinné oleje) sú čoraz viac špecifikované pre solárne transformátory, najmä v ekologicky citlivých alebo mestských inštaláciách. Ponúkajú bod horenia > 300 °C, sú ľahko biologicky odbúrateľné a absorbujú vlhkosť tolerantnejšie ako minerálny olej, čo spomaľuje starnutie celulózy. Syntetické estery poskytujú podobnú požiarnu bezpečnosť so zvýšenou oxidačnou stabilitou pre konštrukcie uzavretých nádrží. Kompromisom je vyššia viskozita, ktorá ovplyvňuje chladenie pri nízkych teplotách okolia, a zvyčajne vyššie náklady.
Pevná izolácia: Tepelne vylepšený sulfátový papier a lepenka s vysokou hustotou, impregnované dielektrickou kvapalinou, tvoria primárnu otočnú a vrstvovú izoláciu. Tieto celulózové materiály sú chemicky ošetrené tak, aby odolávali tepelnej degradácii, čím sa predlžuje životnosť izolácie pri nepretržitých prevádzkových teplotách. Pri konštrukciách z liatej živice sa okolo vinutí vákuovo odlieva epoxidová živica - zvyčajne cykloalifatické alebo anhydridom vytvrdzované systémy plnené oxidom kremičitým. To poskytuje utesnený, bezúdržbový izolačný systém s vysokou mechanickou pevnosťou a vlastnou požiarnou odolnosťou.
Materiály krytu
Nádrž obsahuje a chráni aktívnu časť. Valcovaná uhlíková oceľ je štandardná s hrúbkou určenou požiadavkami na odolnosť voči vákuu. Vonkajšie povrchy dostanú niekoľko vrstiev vysokoodolnej polyuretánovej alebo epoxidovej farby, kvalifikovanej podľa koróznej klasifikácie C5-M pre priemyselné a pobrežné prostredie. Pozinkovaná alebo nehrdzavejúca oceľ sa používa na hardvér a často na kompletné kryty vo vysoko korozívnych prostrediach v námorných alebo chemických závodoch.
Hliníkové kryty sú k dispozícii pre aplikácie citlivé na hmotnosť, ako sú strešné alebo pobrežné rozvodne. Hliník ponúka prirodzenú odolnosť proti korózii, ale vyžaduje starostlivú kontrolu kvality zvárania a zváženie rozdielnej rozťažnosti s oceľovými puzdrami a radiátormi.
Ostatné komponenty a materiály
Puzdrá: Porcelánové puzdrá ponúkajú vynikajúcu odolnosť proti pohybu a UV stabilitu, hoci sú krehké a ťažké. Puzdrá z kompozitného polyméru (silikónový kaučuk) sú ľahšie, prakticky nerozbitné a poskytujú vynikajúci hydrofóbny výkon v znečistenom prostredí.
Chladenie: Radiátory a chladiace rúrky sú vyrobené z ocele. Externé chladiace ventilátory, ak sú namontované, používajú hliníkové lopatky a motory chránené proti korózii.
Príslušenstvo: Magnetické meradlá hladiny oleja, zariadenia na odľahčenie tlaku a indikátory teploty vinutia obsahujú skonštruované polyméry, mechy z berýliovej medi a kalibrované bimetalické senzory. Odvzdušňovače obsahujú silikagél alebo guľôčky molekulárneho sita na odstránenie vlhkosti z požitého vzduchu.
Pri výbere solárneho transformátora je dôležité zvážiť kvalitu použitých materiálov. Naša spoločnosť ako profesionálny dodávateľ solárnych transformátorov dbá na to, aby pri konštrukcii našich transformátorov boli použité len tie najkvalitnejšie materiály. Ponúkame široký sortiment solárnych transformátorov, vrJednofázový pólový transformátor,Transformátor namontovaný na podložke, aTrojfázový izolačný transformátor.
Ak máte záujem o solárny transformátor a chcete prediskutovať svoje špecifické požiadavky, odporúčame vám kontaktovať nás. Náš tím odborníkov je pripravený poskytnúť vám podrobné informácie a pomôcť s výberom najvhodnejšieho solárneho transformátora pre váš projekt.
Referencie
- IEEE Std C57.12.00, Všeobecné požiadavky na rozvodné, napájacie a regulačné transformátory ponorené do kvapaliny.
- IEC 60076-11, Výkonové transformátory – Časť 11: Suché transformátory.
- McLyman, CWT, Transformer and Inductor Design Handbook, CRC Press (príslušné kapitoly o materiáloch jadra a výbere vodičov).
- Technická brožúra CIGRE 761, Riadenie životnosti transformátora: Materiály a degradácia.
