Transformátory s amorfním jádrem 
Dnešní trend a požadavky EU kladou velký důraz na energetickou úsporu a šetrnost vůči životnímu prostředí. V oblasti technologie VN jsou to právě transformátory s amorfním jádrem, které tyto náročné požadavky bezesporu splňují. Jejich využití se stále rozšiřuje a to nejen na evropském trhu, ale i na jiných kontinentech.
Oficiální prezentaci firmy ABB o transformátorech s amorfním jádrem můžete shlédnout zde:
Základní technické parametry
Jmenovitý výkon - řada:
Jmenovité napětí:
Odbočky na vstupní straně:
Jmenovité výstupní napětí:
Jmenovitý kmitočet:
Skupina spojení:
Chlazení:
Materiál vinutí:
Teplotní třída izolace:
Třída krytí:
Oteplení vinutí/olej
50 ÷ 1000 kVA
do 35 kV
2x2,5 % (nebo jiné)
400 V (nebo jiné)
50 Hz
Dyn1 (nebo dle požadavku)
ONAN
Cu nebo Al
A
IP54/IP00 (vývody)
65/60 K
technické parametry a rozměrové výkresy
Technologie výroby
Technologie amorfních plechů je založena na metodě rychlého ochlazení tekutého kovu, která umožňuje vyrábět pásy o tloušťce několika desítek mikronů, řádově 0,02 mm a ve srovnání s doposud nejlepší ocelí pro elektrotechniku mají tyto pásy jen třetinové ztráty. Rychlým ochlazením (cca. 1 až 2 ms), které zamezuje růstu krystalického zrna, vznikne z tekutého materiál pevný. K ochlazení dochází na rotujícím válci, na který je nanášen tekutý kov z něhož vznikne amorfní struktura s velmi odlišnými vlastnostmi v porovnání s typickými kovovými krystalickými látkami.
Amorfní magnetické materiály se vyznačují vysokou permeabilitou a mají nízkou magnetickou anizotropii (tzn. ve všech směrech mají přibližně stejné magnetické vlastnosti). Produkty z těchto materiálů mají mnohem menší ztrátový výkon.
Pro distribuční transformátory se používají amorfní slitiny na bázi Fe a vyznačují se vysokými hodnotami indukce nasycení Bs při současně nízkých ztrátách. Tyto materiály mají extrémně nízké magnetizační ztráty 0,16 W/kg (při frekvenci 50 Hz a Bmax = 1,45 T). U anizotropních plechů se tyto měrné ztráty pohybují v rozmezí 0,49 až 0,72 W/kg.
Nejnižší ztráty na trhu
U distribučních transformátorů patří mezi klíčové parametry výběru ztráty naprázdno, dále nakrátko a v mnoha provozech je důležitá i hlučnost. ABB se může jako jeden z mála výrobců pochlubit sériovou výrobou transformátorů s amorfním jádrem, které dosahují extrémně nízkých ztrát naprázdno Po (tab. 2) v kontextu s velmi nízkou hladinou měřeného hluku Lpa (Lwa). Hodnoty ztrát naprázdno jsou extrémně nízké i v porovnání s hodnotami očekávaného Ekodesignu 2021, který vejde v platnost 1.7. 2021 (viz tab. 1).
Tab. 1: Porovnání ztrát a hlučnosti u distribučního transformátoru o výkonu 630kVA:
| typ transformátoru | garantované ztráty Po/Pk (W) | naměřené ztráty Po/Pk (W) | hlučnost Lpa (dBA) |
|---|---|---|---|
| amorfní | 205/5000 | 182/4980 | 41,49 |
| ekodesign 2021 | 540/4600 | - / - | - |
| ekodesign 2015 | 600/6500 | 590/ 6450 | 48 |
Tab.2: Porovnání ztrát transformátorů s amorfním jádrem s konvenčními nízkoztrátovými distribučními transformátory
| Sn | Tr. s amorfním jádrem | Ecodesign | ||
|---|---|---|---|---|
| (kVA) | Po (W) | Pk (W) | Po (W) | Pk (W) |
| 160 | 100 | 1700 | 210 | 2350 |
| 250 | 160 | 2900 | 300 | 3250 |
| 400 | 195 | 3500 | 430 | 4600 |
| 630 | 210 | 4700 | 600 | 6500 |
| 800 | 245 | 7100 | 650 | 8400 |
| 1000 | 460 | 9000 | 770 | 10500 |
Investice do transformátorů s amorfním jádrem se vyplatí!
Investice to transformátorů se z ekonomické hlediska vyplatí a to hlavně z dlouhodobého hlediska. Níže uvádíme příklady úspor.
Porovnání kumulativních nákladů na provoz transformátorů pro BPS a KGJ 550kW
*Pozn: Uvažovaná doba provozu BPS na 100% (tj. 550 kW) 8380 h / rok. Předpokládaná výkupní cena pro rok 2019 je 3,55 Kč / kWh.
Porovnání kumulativních nákladů, Un = 22kV
| Rok | TR 630kVA ECO design (tis. Kč) | TR 630 Amorfní (tis. Kč) | TR 800kVA Amorfní (tis. Kč) |
|---|---|---|---|
| 0 | 220 | 375 | 490 |
| 1 | 377 | 488 | 591 |
| 2 | 538 | 604 | 696 |
| 3 | 703 | 723 | 803 |
| 4 | 873 | 845 | 913 |
| 5 | 1048 | 971 | 1026 |
| 10 | 1993 | 1652 | 1639 |
| 15 | 3073 | 2430 | 2339 |
| 20 | 4307 | 3319 | 3139 |
Příklad úspory při nasazení transformátoru s amorfním jádrem v bioplynové stanici
Uvažujeme, že stanice pro zpracování BIOMASY je osazena kogenerační jednotkou o výkonu 550 kW, která je v provozu 8380 hodin za rok. Zbylých 380 hodin v roce prochází stanice údržbou.
V následujícím přehledu je porovnán standardní transformátor s válcovými plechy o výkonu SN = 630 kVA se ztrátami dle nařízení EU 548/2014 tzn. ECODESIGN se ztrátami A0Bk (tj. P0= 600 W, Pk- 6500W) s transformátory s amorfním jádrem o výkonu SN = 630 kVA, který má ztráty P0 = 210 W a PK = 4700 W.
Při tomto režimu transformátor se ztrátami ECODESIGNU spotřebuje za rok 46 543kWh elektrické energie, transformátor 630 kVA s amorfním jádrem 30 175 kWh elektrické energie. Z těchto výsledků zřetelně vyplývá, že běžný transformátor, ačkoli má snížené ztráty, nemůže konkurovat transformátorům s amorfním jádrem.
Při výkupní ceně 3,263 Kč/ kWh, která je platná pro výkup energie produkované z biomasy pro rok 2018 bude roční úspora činit v průměru 55 000Kč v průběhu garantovaného výkupu.
| Pro přehlednost uvedených údajů můžete prostudovat tabulku na uvedeném letáku nebo si zapomoci uvedeného vzorce sami ověřit, kolik ušetříte snížením ztrát právě u vámi provozovaného transformátoru. |  |
Technické parametry a rozměrové výkresy:
Řada 100 ÷ 1000 kVA, Um = 25 kV, převod napětí 22 / 0,4 (0,42) kV s amorfním jádrem
| Typ | Sn (kVA) | Typ ztrát | max. Po (W) | max. Pk (W) | uk (%) | d (mm) | š (mm) | v (mm) | r (mm) | mcelk (kg) | molej (mm) | Informativní rozměrové výkresy |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Amorfní | 50 | AMD | 50 | 900 | 4 | 1020 | 710 | 1145 | 520 | 533 | 138 |  |
| Amorfní | 100 | AMD | 78 | 1350 | 4 | 1170 | 780 | 1270 | 520 | 817 | 185 | |
| Amorfní | 160 | AMD | 100 | 1700 | 4 | 1290 | 780 | 1320 | 520 | 1260 | 225 | |
| Amorfní | 250 | AMD | 160 | 2900 | 4 | 1370 | 880 | 1265 | 520 | 1570 | 260 | |
| Amorfní | 400 | AMD | 195 | 3500 | 4 | 1530 | 890 | 1360 | 670 | 2290 | 345 | |
| Amorfní | 630 | AMD | 210 | 5000 | 4 | 1610 | 1000 | 1460 | 670 | 2930 | 435 | |
| Amorfní | 800 | AMD | 390 | 7560 | 4 | 1625 | 1030 | 1475 | 820 | 2723 | 478 | |
Legenda:
Sn - jmenovitý výkon
Po - ztráty naprázdno (0 % tol.)
Pk - ztráty nakrátko při teplotě 75°C (0 % tol.)
uk - napětí nakrátko při teplotě 75°C
d, š, v - délka, šířka, výška
r - rozteč koleček
mcelk, molej - hmotnost celková a oleje
