ELECTRIC, WITH AN EDGE
Con la mejora de los requisitos de protección ambiental, también se ha mejorado el nivel de eficiencia energética de los transformadores de distribución. Habrá un aumento en los costos de materiales asociados con los transformadores de distribución, especialmente la materia prima para el acero al silicio del transformador.
De acuerdo con el precio de mercado actual de los materiales, en el costo de los materiales principales de los transformadores de distribución, el costo de los materiales del núcleo representa aproximadamente el 25%, el costo de los materiales de cobre representa aproximadamente el 65% y el costo de otros materiales representa aproximadamente 10%.
Cómo seleccionar razonablemente los materiales del núcleo del transformador de acero al silicio y mejorar el rendimiento del costo del producto se ha convertido en un tema de preocupación generalizada para los fabricantes.
En este artículo, el autor compara y analiza diferentes esquemas para los nuevos transformadores de distribución de eficiencia energética de grado 1 y grado 2, y obtiene la relación correspondiente entre la diferencia de precio de los grados adyacentes de acero eléctrico y la proporción de reducción del costo del producto, y propone los puntos clave de la aplicación del núcleo de transformador de acero al silicio orientado de tira delgada, que son los siguientes: Proporcionar referencia para su compra de transformadores de distribución.
Tomando como ejemplo un nuevo transformador de distribución de clase 2 de eficiencia energética con una capacidad de 100 kVA, las láminas de acero al silicio del transformador de grados B23R080, B20R075 y B20R070 se utilizan para el diseño del esquema electromagnético, que se definen como Esquema I, Esquema II y Esquema III en giro.
La columna con núcleo de hierro y la sección del devanado adoptan una estructura elíptica, considerando la influencia del espesor de la película de pintura de la lámina del núcleo del transformador de acero al silicio y la calidad del corte en el coeficiente de laminación f, la lámina de acero eléctrico de 0,23 mm f se selecciona como 0,96, y la hoja de acero al silicio de 0,2 mm f se selecciona como 0,95.
Debido a que el acero al silicio del transformador de banda delgada es sensible a la tensión mecánica, la pérdida de rendimiento durante el corte y el apilamiento tiene una gran influencia en el valor del coeficiente K adicional de pérdida sin carga. Con base en la fórmula empírica para el coeficiente adicional de pérdida sin carga de los transformadores de distribución, y aquí Con base en el ajuste fino: el valor K del coeficiente adicional de pérdida de aire del esquema I se selecciona de acuerdo con 1.25, el valor K del esquema II y III se selecciona de acuerdo con 1.33, el peso y Ver Tabla 1 para costos.
Excepto por el precio del transformador de acero al silicio en la Tabla 1, los precios de otros materiales son los mismos.
A partir de la comparación de costos de los tres esquemas, se puede ver que el costo del material se reduce significativamente al usar acero al silicio orientado de mayor grado para hacer el mismo tipo y rendimiento del nuevo transformador de distribución de grado 2 de eficiencia energética.
Se puede ver a partir de los resultados de la comparación del esquema I y el esquema II que cuando la diferencia de precio entre los grados adyacentes del núcleo del transformador de acero al silicio es de 78,5 USD por tonelada-1, el costo del material se puede reducir en un 4,4 %;
Cuando la diferencia de precio entre los grados adyacentes del núcleo del transformador de acero al silicio es de 157 USD por tonelada-1, el costo del material puede reducirse en un 3,72 %;
Cuando la diferencia de precio entre grados adyacentes de acero eléctrico es de 235,7 USD por tonelada-1, el costo del material puede reducirse en un 3,05 %.
Resultado de la comparación del esquema II (1) y el esquema III: cuando la diferencia de precio entre los grados adyacentes de acero al silicio es de 78,5 USD por tonelada-1, el costo del material puede reducirse en un 4,43 %;
Cuando la diferencia de precio entre grados adyacentes de acero al silicio es de 157,1 USD por tonelada-1, el costo del material puede reducirse en un 3,72 %;
Cuando la diferencia de precio entre los grados adyacentes de acero al silicio es de 235,7 dólares ·ton-1, el costo del material puede reducirse en un 3,02%.
Cuando la diferencia de precio entre grados adyacentes de acero al silicio está en el rango (0~1500) yuan·tonelada-1, los 3 nodos en la Tabla 1 se extienden a 300, 500, 800, 1000, 1200 y 1500 yuan·tonelada-1 , un total de 6 nodos , calculados de esta manera,
La relación de reducción de costos de cada nodo se muestra en la Tabla 2 (la relación de reducción de costos en la Tabla 2 es el promedio de dos comparaciones).
Se ha verificado que los indicadores de rendimiento del prototipo producido por los tres esquemas cumplen con los requisitos del estándar, los valores medidos de vacío, pérdida de carga y voltaje de impedancia son consistentes con los valores de diseño, y la potencia de sonido del ruido es inferior a 40dB .
Se utilizan diferentes grados de acero al silicio orientado para fabricar nuevos transformadores de distribución de grado 2 de eficiencia energética. Debido al diferente consumo de materias primas de los transformadores, las emisiones de carbono generadas en el proceso productivo también son diferentes. De acuerdo con el método de cálculo del índice de emisión de carbono de los productos bajos en carbono de los transformadores de distribución, el consumo de material de tres esquemas Las emisiones de carbono resultantes se muestran en la Tabla 3.
Transformer model | Plan | Silicon steel grades | Carbon emission/kg CO2e·k VA-1 |
S20-M-100/10-NX2 | I | B23R080 | 14.82 |
| II | B23R075 | 14.76 |
| III | B23R070 | 14.72 |
Los transformadores de ahorro de energía de alta eficiencia que cumplen con los estándares de eficiencia energética de Grado 1 y Grado 2 en GB20052-2020 aumentarán la proporción de transformadores de potencia que operan en la red en un 10 %. De acuerdo con la capacidad de operación conectada a la red de tres años del transformador de distribución de 480 millones de kVA, de los cuales la eficiencia energética de nivel 2 representa el 70%, o 340 millones de kVA, se selecciona el plan III (chapa de acero al silicio B20R070) para hacer un nuevo transformador de distribución clase 2 de eficiencia energética, que es el mismo que el plan I. (B23R080 lámina de acero al silicio), la emisión de carbono se puede reducir en 3,4 × 104 toneladas. La fórmula de cálculo se muestra en la fórmula (1).
E=Ec X P (1)
Entre ellos, Ec es la diferencia de emisión de carbono entre el Esquema I y el Esquema III, kg CO2e/k VA; P es la capacidad de operación de tres años conectado a la red de un transformador de distribución de eficiencia energética de clase 2, k VA.
Selección de diferentes grados de acero al silicio de grano orientado para desarrollar nuevos transformadores de distribución de clase 1 de eficiencia energética
Tomando como ejemplo un transformador de distribución de clase 1 de eficiencia energética de 100 kVA, las láminas de acero al silicio B20R075, B20R070 y B20R065 se utilizan para el diseño del esquema electromagnético, que se definen como Esquema IV, Esquema V y Esquema VI a su vez. La columna central y la sección de bobinado adoptan una estructura elíptica, el factor de laminación f de la lámina de acero al silicio de 0,2 mm se selecciona como 0,95 y el valor del factor de pérdida de aire adicional K de los tres esquemas se selecciona como 1,31. El peso del material principal y el costo de los tres esquemas se muestran en la Tabla 4.
A partir de la comparación de costos de los tres esquemas, se puede ver que el costo del material se reduce significativamente al usar un acero al silicio orientado de grado superior para fabricar un nuevo transformador de distribución de grado 1 de eficiencia energética del mismo tipo y rendimiento.
De acuerdo con el principio de comparación de costos en 2.1, compare el plan IV con el plan V, el plan V (1) y el plan VI. Cuando la diferencia de precio entre grados adyacentes de acero al silicio está en el intervalo (0~1500) yuan·ton-1, también se seleccionan 6 nodos. , la relación de reducción de costos de cada nodo se muestra en la Tabla 5.
De acuerdo con el principio de comparación de emisiones de carbono de la Sección 2.2, las emisiones de carbono generadas por el consumo de materiales en los tres esquemas se muestran en la Tabla 6.
De acuerdo con la capacidad de operación conectada a la red de tres años del transformador de distribución de 480 millones de kVA, de los cuales la eficiencia energética de primer nivel representa el 30%, es decir, 140 millones de kVA, el plan VI (B20R065 lámina de acero al silicio) es seleccionado para hacer un nuevo transformador de distribución de primer nivel de eficiencia energética, y en comparación con el esquema IV (chapa de acero al silicio B20R075), la emisión de carbono se puede reducir en 3,92 × 104 toneladas, y la fórmula de cálculo es la misma que la fórmula (1) .
1) En comparación con la lámina de acero al silicio de 0,23 mm comúnmente utilizada en la industria, la película de pintura de acero al silicio de tira delgada de 0,2 mm representa una proporción relativamente grande. Además, considerando la influencia de las rebabas de corte durante el procesamiento, el coeficiente de laminación del núcleo en el esquema de cálculo electromagnético es algo diferente. Disminuya, el valor es generalmente 0.95~0.955. Debido a que las tiras delgadas de acero al silicio son sensibles a la tensión mecánica, considerando la pérdida de rendimiento durante el corte y el apilamiento, la selección del coeficiente adicional de pérdida sin carga debería dejar un cierto margen.
2) Con el fin de reducir la influencia de la tensión residual en el rendimiento general durante el proceso de cizallamiento de tiras delgadas de acero al silicio, se recomienda seleccionar un ancho mínimo de lámina del núcleo de hierro de ≥50 mm.
3) El núcleo de hierro adopta juntas de inglete completas de cinco niveles. Para mejorar la eficiencia de producción, se recomienda utilizar el método de apilamiento “321” para el método de apilamiento: las capas principal y secundaria se apilan en una sola pieza, y las otras etapas se apilan con 2 y 3 piezas a la vez.
4) Para reducir aún más la pérdida sin carga del núcleo de hierro, la sección del yugo de hierro se puede aumentar a 1,05 veces la sección de la columna del núcleo.
1) Corte longitudinal: el salto del extremo de la herramienta se controla en ≤0,015 mm, el espacio de la herramienta se controla entre 0,01 mm y 0,015 mm, y la coincidencia de las herramientas superior e inferior se controla entre 0,18 mm y 0,2 mm. Cuando se enrolla la tira, la fuerza de presión del dispositivo de recogida debe ajustarse adecuadamente para evitar la deformación de la lámina de acero al silicio provocada por una presión excesiva.
2) Cizalla horizontal: el ancho del riel guía de alimentación debe ajustarse de acuerdo con el ancho de la tira +0,2 mm ~ 0,3 mm para evitar que la lámina de acero al silicio se apriete demasiado.
3) Durante el proceso de ensamblaje, la fuerza de sujeción del núcleo de hierro se controla a 0,25 MPa ~ 0,3 MPa, y la pérdida sin carga y el ruido son los mejores en este momento.
El acero al silicio orientado en tiras delgadas de alto grado se utiliza en los nuevos transformadores de distribución de eficiencia energética, y el efecto de la reducción de costos y el aumento de la eficiencia es notable.
Cuando la diferencia de precio de mercado entre grados adyacentes de láminas de acero al silicio se encuentra dentro de un rango razonable, el uso de acero al silicio orientado de alto grado para producir nuevos transformadores de distribución energéticamente eficientes tiene un menor consumo de material, un volumen de transformador más pequeño, un rendimiento de costos más alto y emisiones de carbono. emisiones por consumo de materiales. menos.
Debido a que la tira delgada de acero al silicio es sensible a la tensión mecánica, la pérdida de rendimiento durante el procesamiento tiene una gran influencia en el coeficiente adicional de pérdida sin carga, por lo que se debe reservar un cierto margen en el diseño y el cálculo.
Cuando se corta la lámina de acero al silicio, los parámetros clave, como la cantidad de espacio libre de la herramienta y la cantidad de superposición, deben ajustarse razonablemente de acuerdo con el grosor de la lámina para reducir la pérdida de rendimiento durante el procesamiento.
La selección de acero al silicio orientado de alto grado y baja pérdida de hierro en transformadores de distribución de alta eficiencia y ahorro de energía puede reducir el consumo de material, reducir las emisiones de carbono y mejorar el rendimiento de los costos del producto. El desarrollo verde y otros aspectos tienen un significado de promoción positiva.
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