摘要：本文介绍非晶合金变压器的结构和特点。通过要点介绍和说明，掌握非晶合金变压器的结构、特点和应用
关键词：非晶合金材料；结构和特点；应用
非晶合金变压器的原理与普通变压器的原理一致，都是利用电磁感应原理工作，但其铁芯采用非晶合金材料制造，与普通硅钢材料相比，可大大降低空载损耗。
一 非晶合金材料
在日常生活中人们接触的材料一般有两种：一种是晶态材料，另一种是非晶态材料。所谓晶态材料，是指材料内部的原子排列遵循一定的规律。反之，内部原子排列处于无规则状态，则为非晶态材料，一般的金属，其内部原子排列有序，都属于晶态材料，科学发现，金属在融化后，内部原子处于活跃状态，一旦金属开始冷却，原子就会随着温度而下降，而慢慢地按照一定的晶态规律有序地排列起来，形成晶体，如果冷却过程很快，原子还来不及重新排列就被凝固住了，由此就产生了非晶态合金。
非晶合金是将融化的铁、硼、硅钢水喷在高速旋转的低温滚筒上，由此采用超急冷技术，钢水以每秒百万度的速度迅速冷却，仅用千分之一秒的时间就将1300℃的钢水降到200℃以下，使融化的金属凝固速度高于结晶速度，形成玻璃状非晶体排列的金属薄带。
二 非晶合金变压器的结构和特点
1.非金合金铁芯特点
非金和金是一种新型磁导性能突出的材料，采用快速急冷凝固生产工艺，其物理状态表现为金属原子呈无序非晶体排列，它与硅钢的晶体结构完全不同，更利于被磁化和去磁。典型的非晶体钛合金含80%的铁，而其他成分是硼和硅。非晶合金带材是生产低损耗变压器铁芯的理想材料，具有磁导率高矫顽力低、电阻率高、厚度薄、硬度高等优点。非晶合金难以剪切，只能卷绕，对应力敏感，制造工艺要求高。
非晶合金和硅钢相比，有以下特点：
（1）非晶合金的饱和磁通密度比硅钢低。
（2）同样重量的非晶合金磁芯体积比硅钢磁芯大。
（3）非晶合金磁芯的工作磁通密度为1.35-1.40T，硅钢为1.6-1.7T。非晶合金工频变压器的重量是硅钢工频变压器的重量的130%左右。
（4）非晶合金抗电源波畸变能力比硅钢强。一般测试工频电源变压器磁芯材料损耗，是在畸变小于2%的正弦波电压下进行的。而实际的工频电网畸变为5%。在这种情况下，非晶合金损耗增加到106%，硅钢损耗增加到123%。如果在高次谐波大，畸变为75%条件下（例如工频整流变压器），非晶合金损耗增加到160%，硅钢损耗增加到300%以上。
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（5）非晶合金的磁滞伸缩系数大，是硅钢的3-5倍。因此，非晶合金工频变压器的噪声为硅钢工频变压器噪声的120%，要大3-5dB。
（6）非晶合金带材价格高于0.23mm3%取向硅钢价格，但低于0.15mm3%取向硅钢价格。
（7）非晶合金退火温度比硅钢低，消耗能量小，而且非晶合金磁芯一般由专门生产厂制造。硅钢磁芯一般由变压器生产厂制造。
2.非晶合金变压器的结构
非晶合金变压器铁芯由四个单独铁芯框在同一平面内组成三相五柱式，经退火处理，并带有交叉铁轭接缝，截面形状呈长方形。在两个旁柱中流过零序磁通，磁通不经过箱体，不产生发热的结构损耗，使变压器能满足低噪声、低损耗。
3.非晶合金铁芯变压器的特点
非晶合金变压器采用Dyn11接线组别，最突出的特点是比硅钢片铁芯变压器的空载损耗和空载电流降低很多，它的空载损耗比传统的硅钢铁芯的变压器要降低60%-80%，CO2、SO2排放量大大减少，具有明显的节能和环保效果。
三 非晶合变压器的应用
非晶合变压器价格较高，但考虑其较低的空载损耗，假定工频变压器的负载损耗（铜损）都一样，负载也都是50%。那么，要使硅钢工频变压器的铁损和非晶合公频变压器的一样，则硅钢变压器的重量是铁基非金合变压器的18倍。因此一般人所认同的抛开变压器的损耗水平，笼统的谈论非金合公频变压器的重量，成本和价格，是硅钢公频变压器的130%-150%。并不符合市场要求的性能价格比原则。国外提出两种比较方法：一种是在同样损耗的条件下，求两种工频变压器所用的铜铁材料重量和价格，进行比较。另一种方法是对非金合工频变压器的损耗降低瓦数，折合货币进行补偿。每当空载损耗合成5-11美元，相当与人民币42-92元。每瓦负载损耗折合0.7-1.0美元，相当于人民币6-8.3元。
非晶合金变压器具有空载损耗小而经济运行负荷率相对较低的特点，特别适合农村乡镇、城市居民生活用电，即使在负载率达到50％-80％实行三班制的工矿企业中，选择合适容量的非晶合金变压器仍能达到投资回收年限的要求。因此，在城市和农村推广使用非晶合金变压器，不仅可以变压器的损耗，还可以因为其良好的节电效果带来少建电厂的环保效益，在建设资源节约型社会的今天有重大的现实意义。
参考文献：
[1] 蒋从伟；任凭；非晶合金变压器的推广应用[J]；电器工业；2018年06期
[2] 杨中地；武颖；非晶合金变压器[J]；变压器；2017年07期
作者简介：熊路（1986-），男，国网南昌供电公司西湖供电中心高级工程师，研究方向：电力工程及其自动化。
刘蓥（1986-），女，国网南昌供电公司电力调度控制中心工程师，研究方向：电力工程及其自动化。
论文作者:熊路,刘蓥
论文发表刊物:《电力设备》2019年第13期
论文发表时间:2019/11/22
标签：变压器论文; 合金论文; 硅钢论文; 晶态论文; 材料论文; 原子论文; 结构论文; 《电力设备》2019年第13期论文;