Исследования магнитных свойств инновационных материалов для разработки трансформаторов
Описание методов и результатов исследований магнитных свойств инновационных сплавов для разработки трансформаторов и их преимуществ по сравнению с традиционными материалами. Использование новых материалов с улучшенными магнитными и тепловыми свойствами.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 11.10.2024 |
| Размер файла | 20,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Смоленский филиал Национальный исследовательский университет «МЭИ» (г. Смоленск, Россия)
Исследования магнитных свойств инновационных материалов для разработки трансформаторов
Хохлов Д.А.
бакалавр кафедры электромеханических систем
Аннотация
В статье описаны методы и результаты исследований магнитных свойств инновационных сплавов для разработки трансформаторов и их преимущества по сравнению с традиционными материалами.
Ключевые слова: инновация, эксперимент, аморфные сплавы, нано-кристаллы, гистерезис, магнитные свойства, трансформатор.
Khokhlov D.A.
National Research University "MEI"
(Smolensk, Russia)
Research on the magnetic properties of innovative materials for the development of transformers
Abstract
магнитный инновационный сплав трансформатор
The article describes the methods and results of research on the magnetic properties of innovative alloys for the development of transformers and their advantages over traditional materials.
Keywords: innovation, experiment, amorphous alloys, nanocrystal, hysteresis, magnetic properties, transformer.
Современная электротехника стремится к повышению эффективности трансформаторов, что является ключевым фактором в устойчивом развитии энергетических систем. Одним из наиболее перспективных направлений является использование новых материалов с улучшенными магнитными и тепловыми свойствами.
Исследования последних лет акцентируют внимание на аморфных и нано-кристаллических сплавах. Данные материалы идеальны для применения в сердечниках трансформаторов.
Научная группа лаборатории «Перспективные энергоэффективные материалы» НИТУ «МИСиС» под руководством профессора Акихисы Иноуэ (индекс Хирша = 113) определила диапазон аморфных сплавов для создания инновационных сердечников трансформаторов. При использовании такого сплава потери электроэнергии могут снизиться втрое. Использование трансформатора мощностью 1000 кВА с новым сердечником позволит сэкономить более 16 000 кВт-ч электроэнергии в год.
Аморфные металлические сплавы, также известные как металлические стекла, обладают неупорядоченной атомной структурой, отличной от кристаллической структуры традиционных металлов. Это придает им уникальные магнитные свойства, такие как высокая магнитная проницаемость и низкая коэрцитивная сила, что снижает потери на гистерезис.
Нано-кристаллические сплавы на основе железа и кремния, с другой стороны, содержат нанометровые кристаллы в аморфной матрице, что обеспечивает уникальное сочетание магнитной мягкости и высокой прочности. Они обладают уникальными магнитными свойствами, которые делают их идеальными для использования в сердечниках трансформаторов. Из ключевых преимуществ использования данных сплавов можно выделить: высокую магнитную проницаемость, низкие потери на гистерезис, высокую насыщаемость, и устойчивость к высоким температурам, потери на вихревые токи.
Были проведены эксперименты по измерению магнитных свойств новых материалов такие как:
Измерение кривых намагничивания. Этот метод позволяет определить, как материал намагничивается при различных уровнях приложенного магнитного поля. Это важно для понимания, как материал будет вести себя при реальных условиях эксплуатации. Такое измерение проводится в 4 этапа:
Из материала сердечника трансформатора изготавливается образец, который помещается в установку для измерения магнитных свойств.
К образцу прикладывается переменное магнитное поле с помощью катушки индуктивности. Интенсивность поля постепенно увеличивается от нуля до максимального значения.
С помощью датчиков, таких как катушки Роговского или датчики Холла, измеряется магнитный поток и намагниченность образца.
Полученные данные обрабатываются для построения кривой намагничивания, которая показывает зависимость намагниченности от приложенного магнитного поля.
Определение потерь на гистерезис. Потери на гистерезис возникают из-за необратимых процессов магнитного переориентирования в материале и являются важным фактором, влияющим на эффективность трансформатора. Измерение этих потерь позволяет оценить, насколько хорошо новый материал справляется с минимизацией энергетических потерь. Чтобы определить потери, с помощью датчиков Роговского или датчиков Холла измеряется магнитный поток в образце, а позже регистрируются петли гистерезиса. После обработки данных потери рассчитываются по формуле:
Где: Ph -- потери на гистерезис, Н -- напряжённость магнитного поля, а dB -- изменение магнитной индукции.
Тепловые испытания. Поскольку трансформаторы могут нагреваться во время работы, важно понимать тепловые свойства материалов. Тепловые испытания помогают оценить, как материалы будут рассеивать тепло, что влияет на их способность поддерживать оптимальную рабочую температуру. Для начала трансформатор нагружают, а потом фиксируют повышение температуры.
Эксперименты показали, что нано-кристаллические сплавы снижают потери на гистерезис на 30-40% по сравнению с кремнистыми сталями. Аморфные сплавы показали еще более низкие потери, что делает их перспективными для использования в энергетических трансформаторах. Инновационный аморфный сплав, разрабатываемый научной командой лаборатории «Перспективные энергоэффективные материалы» НИТУ «МИСиС», по сути - металлическое стекло, не имеющее кристаллической решетки. Благодаря аморфной структуре данный материал обладает более благоприятными магнитными свойствами по сравнению с традиционными электротехническими сталями.
Разработка трансформаторов с использованием новых материалов является перспективным направлением в области электротехники. Исследование и применение нано-кристаллических сплавов и аморфных металлов может привести к созданию нового поколения трансформаторов, которые будут более эффективными и экономичными. Дальнейшие исследования и разработки в этой области откроют новые возможности для улучшения энергетической инфраструктуры и снижения воздействия на окружающую среду.
Список литературы
1. Хабр [Электронный ресурс]. URL: https://habr.com/ru/companies/misis/articles/401783/.
2. Шуляк И.В. Фурсанов М.И. Тенденции развития конструкции силовых трансформаторов // Актуальные проблемы энергетики - 2016. С. 82-85.
3. Wikipedia. Amorphous metal transformer [Электронный ресурс]. URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Amorphous_metal_transformer.
4. ООО «НПК «АВТОПРИБОР» // Электроэнергия. Передача и распределение.
5. Латипов С.Т. Инновационные разработки в энергетической отрасли // Молодой ученый.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Анализ методов оценки упругопластических свойств материалов для верха обуви при растяжении. Обоснование выбора методов испытаний и исследуемых материалов. Разработка автоматизированного комплекса для оценки свойств при одноосном и двухосном растяжении.
дипломная работа [4,8 M], добавлен 26.10.2011Создание виртуальной лабораторной работы. Классификация и характеристика магнитомягких материалов, исследование их свойств. Анализ стандартного метода измерения начальной магнитной проницаемости и тангенса угла магнитных потерь магнитомягких материалов.
дипломная работа [728,6 K], добавлен 19.11.2013Определение механических свойств конструкционных материалов путем испытания их на растяжение. Методы исследования качества, структуры и свойств металлов и сплавов, определение их твердости. Термическая обработка деформируемых алюминиевых сплавов.
учебное пособие [7,6 M], добавлен 29.01.2011Назначение и свойства электротехнических материалов, которые представляют собой совокупность проводниковых, электроизоляционных, магнитных и полупроводниковых материалов, предназначенных для работы в электрических и магнитных полях. Пермаллои и ферриты.
реферат [41,3 K], добавлен 02.03.2011Понятия и классификация нанотехнологий, виды наноструктур. Характеристика способов наноконстуирования. Исследование свойств материалов, применение и ограничения в использовании наноматериалов. Модифицирование сплавов с нанокристаллической решеткой.
курсовая работа [9,1 M], добавлен 14.07.2012Виды электротехнических проводниковых, электроизоляционных, магнитных и полупроводниковых материалов, предназначенных для работы в электрических и магнитных полях. Их свойства, состав, область применения. Технологическая схема переработки озерной соли.
реферат [1000,4 K], добавлен 14.10.2011Изучение свойств материалов, установления величины предельных напряжений. Условный предел текучести. Механические характеристики материалов. Испытание на растяжение, сжатие, кручение, изгиб хрупких материалов статической нагрузкой. Измерение деформаций.
реферат [480,5 K], добавлен 16.10.2008Классификация композитов - искусственно созданных неоднородных сплошных материалов, состоящих из двух или более компонентов с чёткой границей раздела между ними. Схема методов для получения магнитных гидрогелей. Применение магнитополимерных материалов.
реферат [6,0 M], добавлен 07.10.2015Отбор образцов, проб и выборок для исследования свойств текстильных материалов, методы оценки неровности текстильных материалов. Однофакторный эксперимент. Определение линейного уравнения регрессии первого порядка. Исследование качества швейных изделий.
лабораторная работа [128,0 K], добавлен 03.05.2009Методы получения ферромагнетиков: самосборка аминокислот в полипептидную цепь и катализ химической реакции. Технология получения наноструктурированных магнитных материалов в лабораторных условиях. Использование магнитных наночастиц в биомедицинских целях.
курсовая работа [5,2 M], добавлен 29.08.2013Направления моды, эскиз модели свадебного платья и его описание. Требования к конфекционированию материалов. Выбор основного, подкладочного, прокладочного, отделочного и скрепляющего материалов, фурнитуры. Методы исследования свойств основного материала.
курсовая работа [3,0 M], добавлен 17.06.2014Свойства материалов при расчетах на прочность, жесткость и устойчивость определяются механическими характеристиками. Испытания над материалами проводят на деформацию растяжения, сжатия, кручения, изгиба при действии статической или переменной нагрузок.
реферат [2,4 M], добавлен 13.01.2009Роль химии в химической технологии текстильных материалов. Подготовка и колорирование текстильных материалов. Основные положения теории отделки текстильных материалов с применением высокомолекулярных соединений. Ухудшение механических свойств материалов.
курсовая работа [43,7 K], добавлен 03.04.2010Кривая намагничивания, температура Кюри, коэрцитивная сила. Характеристики магнитных материалов. Подготовка к напылению. Термообработка тонких пленок в вакууме. Термообработка по патенту. Расчет защит, заземления для установки вакуумного напыления.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 22.06.2015Характеристика модели, разработка требований к изделию. Требования к материалу, ранговая оценка свойств по группам требований, нормирование значимых свойств, составление карты технического уровня. Анализ ассортимента скрепляющих материалов и фурнитуры.
курсовая работа [30,2 K], добавлен 16.04.2014Используемые и перспективные материалы ядерных энергетических установок. Особенности холодной консолидации порошковых материалов. Предварительная подготовка компонентов сплавов; формование заготовок; исследование структуры и коррозионных свойств образцов.
курсовая работа [2,9 M], добавлен 16.04.2012Совокупность методов изготовления порошков металлов и сплавов. Преимущества порошковой металлургии. Изготовление пористых материалов. Получение материалов высокой чистоты. Использование продукции порошковой металлургии в других отраслях промышленности.
презентация [495,7 K], добавлен 07.02.2011Разработка требований к изделию корсет женский вечерний плотноприлегающего силуэта. Перечень используемых материалов. Ранговая оценка свойств по группам требований. Нормирование значимых свойств. Анализ ассортимента материалов. Определение жесткости.
контрольная работа [33,6 K], добавлен 16.12.2013Особенности влияния охлаждающего микроклимата на организм человека. Расчет теплового сопротивления и толщины пакета материалов одежды в комплекте с пальто. Зависимость теплового сопротивления одежды от свойств материалов и конструкции швейных изделий.
курсовая работа [159,2 K], добавлен 02.03.2014Изучение истории создания и теплофизических свойств полимеров и полимерных пленок. Экспериментальные методы исследования тепловодности, температуропроводности и теплоемкости. Особенности применения полимерных пленок в различных областях производства.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 08.12.2013
