Kaip pasiskirstymo transformatoriaus gamintojas parenka šerdies plieną: GOES klasė, tuščiosios eigos nuostoliai ir pristatymo laikas

Praėjusį mėnesį pirkėjo biure Houstono mieste atsirado du pasiūlymai dėl to paties 1500 kVA žemėje montuojamo transformatoriaus. Tie patys kVA, tas pats 13,8 kV delta iki 480Y/277 V, tas pats 95 kV BIL, tas pats UL sertifikavimas. Kainos skirtumas – 19 procentų, pristatymo terminų skirtumas – aštuonios savaitės.

Paprašėme abiejų tiekėjų pateikti pagrindinį techninį dokumentą. Vienas tiekėjas nurodė kilno orientuotas elektrinis gretas m-4 klasės, 0,30 mm storio medžiagą. Kitas – M-3 klasės, 0,27 mm storio medžiagą. Ši viena eilutė paaiškino didžiąją dalį kainų skirtumo.

Kaip skirstomųjų transformatorių gamintojo – tai stebime kas savaitę. Šerdies medžiaga sudaro apytiksliai penktadalį visų medžiagų sąnaudų ir daugumą be apkrovos nuostoliai – tačiau ji dažniausiai yra paskutinis dalykas, apie kurį klausiamasi prieš pasirašant sutartį.

Grain-oriented šerdies lakštų dėjimas laminavimo linijoje

Kas iš tikrųjų yra Grain-Oriented elektrinė plieno juosta

Kilno orientuotas elektrinis gretas – daugumoje pirkimo užsakymų vadinama CRGO – tai mažo anglies kiekio silicio–geležies lydinys, turintis apytiksliai 3,15 % silicio, kuris yra valcuojamas ir kaitinamas taip, kad kristalinė gardelė susidėstytų Goss struktūroje palei valcavimo kryptį. Toks orientavimas ir yra šios medžiagos esmė. Palei valcavimo kryptį ji lengvai magnetizuojama, o statmenai jai – ne.

Šerdies, pagamintos iš CRGO, šerdies medžiaga sukuria magnetinę grandinę su pageidaujama kryptimi, o kiekvienas pjūvis, sujungimas ir varžto skylė baigtojo šerdies rinkinio veikia prieš tą kryptį. Todėl šerdies projektavimas yra taip pat svarbus kaip ir šerdies klasė, o net pigus ritinys gali gaminti brangų transformatorių.

50 arba 60 Hz dažniu svarbūs du nuostolių mechanizmai. Histerezės nuostoliai priklauso nuo lydinio ir puodinimo kokybės. Sūkurių srovės nuostoliai priklauso nuo lakštų storio, todėl pasiskirstymo transformatorių šerdys gaminamos iš 0,23–0,30 mm storio lakštų, o ne iš 0,5 mm storio lakštų, naudojamų pigiuose mažuosiuose transformatoriuose. Daugiau silicio padidina elektrinę varžą ir sumažina sūkurių sroves; plonesnis lakštas dar labiau sumažina šiuos nuostolius. Šiuolaikiniai gamykliniai įrenginiai taip pat lazeriu žymi paviršių, kad būtų tiksliau nustatyti magnetines domenas – tai sumažina bendrus šerdies nuostolius apie 5–10 % tos pačios klasės šerdies atveju.

ASTM A876/A876M yra specifikacija, į kurią dažniausiai nurodoma dauguma pirkimo užsakymų visiškai apdorotoms klasėms. Štai diapazonas, kurį faktiškai mato pirkėjai:

Rūšis	Vardinis storis	Tipiški maksimalūs šerdies nuostoliai, W/kg esant 1,7 T, 60 Hz	Kur jie pasitaiko
M-2	0,23 mm	0,85 – 0,95	Premium efektyvumo vienetai, praradimų baudos paraiškos
M-3	0,27 mm	0,95 – 1,05	2029 m. efektyvumo darbo arklio klasė
M-4	0.30 mm	1,05 – 1,15	Standartiniai skirstymo vienetai, trumpalaikės užsakymų sąlygos

Šią lentelę skaitykite kaip nurodymą, o ne kaip pažadą. Gamintojų pateikiamos techninės charakteristikos gali skirtis, o jūs įsigyjate šerdies praradimą, o ne praradimą, nurodytą ant ritės etiketės.

 

Kodėl du transformatorių skirstomųjų transformatorių gamintojai pateikia skirtingus tuščiosios eigos nuostolius

Dvi gamyklos gali įsigyti tą pačią M-3 ritę ir pristatyti transformatorius, kurių nuostoliai skiriasi 12 % be apkrovos nuostoliai skirtumas slypi statybos koeficiente — tai santykis tarp išmatuoto baigtojo šerdies nuostolio ir teoriškai apskaičiuoto tos pačios masės neapdirbto plieno nuostolio. Gerai veikianti šerdies gamybos dirbtuvė pasiekia 1,10–1,25 diapazoną. Virš šio diapazono procesas jums kainuoja vatus, už kuriuos jau sumokėjote.

Štai kur dingsta vatai. Pirma vieta priklauso jungties konstrukcijai: 45 laipsnių kampu padarytos žingsniuotos įpjautos jungtys yra geriau nei tiesios jungtys, nes magnetinis srautas kerta mažiau tarpų, o tris žingsnius turinti įpjauta jungtis yra geriau nei vieno žingsnio įpjauta jungtis. Antra vieta priklauso jungčių skaičiui kiekvienoje šerdies šakoje — kiekviena papildoma jungtis padidina magnetinę varžą. Trečia vieta priklauso varžtų skylėms, išgręžtoms per šerdies viršūnę, nes kiekviena tokia skylė priverčia magnetinį srautą apeiti aplink ją. Ketvirta vieta priklauso pjovimo linijos paliktam kraštui (burriui), nes jis trumpuoja tarp sluoksnių izoliaciją krašte. Penkta vieta priklauso spaustukų spaudimui: per stiprus šerdies varžtų sukimas deformuoja lakštus ir padidina nuostolius.

Kaitinimas yra žingsnis, apie kurį pirkėjai retai klausia. Pjaustymas ir pjovimas pažeidžia kiekvienos laminavimo plokštelės krašto grūdų struktūrą, o įtempimų nušalinimo kaitinimas po pjaustymo pašalina daugumą to pažeidimo. Praleidus kaitinimą arba siunčiant šerdį į subrangos tiekėją, kuris vykdo mišrią partiją, dalis to, už ką sumokėjote ritinėje, prarandama.

Mūsų šerdies gamybos linijoje operatorius kiekvienam supjaustytam ritinėliui prieš jį patalpinant į pjaustymo stalą tikrina šlifuoto krašto aukštį mikrometru. Visi rodmenys virš 0,02 mm pažymimi, nes toks šlifuotas kraštas pasireiškia nuostoliais galutinėje bandomojoje procedūroje, o ne pjaustymo vietoje, o tuo metu šerdis jau sukaupiama. Kupolai sukonstruojami naudojant tris etapus sudarančią persidengimą, o kiekviena šerdis sureguliuojama juostomis, o ne varžtais per išilginę dalį.

Tuščiosios eigos nuostolių ir magnetinio srovės matavimai prieš talpyklų montavimą

Skaičiavimai verta atlikti vieną kartą, nes jie specifikacijos argumentą paverčia skaičiumi. 1000 kVA vieneto šerdies nuostoliai siekia 1200 W; veikiant 8760 valandų per metus su elektros energijos kaina 0,09 USD/kWh, be apkrovos sunaudojama maždaug 946 USD kasmet. Dešimt procentų pastato koeficiento, t. y. 120 W, kainuoja 95 USD per metus – apytiksliai 1900 USD per 20 metų vieno transformatoriaus tarnavimo laikotarpiu. Padauginus tai iš keturiasdešimties vienetų parko, šerdies specifikacija nebelaikoma smulkmena.

 

Kaip šerdies klasė nustato pristatymo datą

Štai tas momentas, kuris netikėtai nustebina pirkimų komandas. oležiuje esantis transformatorius šiame procese šerdis dažniausiai yra ilgiausio ciklo įsigyjamas medžiagų komponentas – ilgesnio nei bakelo ir kartais ilgesnio nei izoliacinės atramos. Grūdėta orientuota plieno juosta yra gamykloje gaminamas produktas, parduodamas pagal metinius paskirstymo sandorius, o 0,27 mm storio aukštos praleidžiamosios gebos rūšys yra šio paskirstymo siauriausia dalis, nes kiekvienas gamintojas, siekiantis atitikti 2029 m. efektyvumo lentelėse nustatytus reikalavimus, nori tos pačios ritės.

Taigi, kai tiekėjas siūlo sutrumpinti grafiką šešiomis savaitėmis, pereidamas nuo M-3 prie M-4, jis tikriausiai neperdeda dėl grafiko. Jis keičia jūsų be apkrovos nuostoliai už savo gamyklos poziciją. Jei projektas turi nuostolių įvertinimo sąlygą, tokia keitimo operacija dažniausiai praranda pinigų viso vieneto gyvavimo laikotarpiu. Jei projektas – laikinoji statybos aikštelės maitinimo sistema, kuri turi būti pristatyta per dešimt savaičių, tai M-4 pasirinkimas gali būti tiksliai tinkamas. Klaida – atlikti tokį keitimą atsitiktinai, nes niekas neišklausė, kurios klasės įrenginys buvo pasiūlytas.

Reguliacija dabar įtraukta į šį skaičiavimą. Pagal 10 CFR 431.196 skysčiuose panardinamieji ir žemo įtampos sausieji skirstomieji transformatoriai, pagaminti nuo 2029 m. balandžio 23 d., turi atitikti pakeistus naudingumo rodiklius, o dabartinis tekstas paskelbtas „eCFR 10 CFR Part 431 Subpart K“ eCFR 10 CFR Part 431 Subpart K . Vienetas, užsakytas 2028 m. ir įjungiamas 2029 m., tiesiogiai patenka į šią ribą, o atitikties reikalavimai iš tikrųjų įsigyjami pasirenkant šerdies klasę – ne techninėje charakteristikų lentelėje ar kataloge.

Tai turi pirkimo padėties pasekmių, kurias reikia anksti pabrėžti. Jei 2026 arba 2027 metais įsigyjate vienetą, paruoštą 2029-ajam metui, iš esmės jūs užrezervuojate M-3 skirstymą du–tris metus anksčiau nei įsipareigojimo laikotarpio pabaiga, varžydami visus kitus pirkėjus, kurie perskaitė tą pačią taisyklę.

 

Garantijos nuostatos dėl nuostolių citatoje skaitymas

Garantuotas ir tipinis rodikliai nėra vienodi skaičiai, o citatos dažnai nenurodo, kurį iš jų reiškia. IEC 60076-1 leidžia +15 % nuokrypio ribą garantuotiems nuostoliams, todėl 1200 W garantija teisiškai apima iki 1380 W. Jei formuluojate baudos nuostatą, ją reikia grindžiant garantuotu rodikliu ir matuojant tuščiosios eigos nuostolių metodu pagal dabartinę IEEE C57.12.90 bandymų kodą , o pirkimo užsakyme riboti nuokrypio dydį.

Mes paskelbiame garantuotą vertę, kurioje jau įtraukta leistina paklaida. Jei projektavimo skaičiavimai rodo 1,180 W, garantija taip pat nurodo 1,180 W, o gamykloje atliekamas bandymas turi duoti rezultatą, kuris yra lygus arba mažesnis už šią reikšmę. Tai sunkesnė pažadas, kuris pašalina ginčus priėmimo bandymo metu. Taip pat tai priverčia pagrindinį gamybos skyrių visus metus laikyti statybos koeficientą žemame lygyje – būtent tai ir yra tikslas.

Dar du punktai, kuriuos reikia patikrinti pasiūlyme. Pirma, ar apkrovos nuostoliai pataisyti į 75 °C arba 85 °C etaloninę temperatūrą, nes šios dvi reikšmės nėra tarpusavyje keičiamos, o pasiūlymuose retai nurodoma, kuris iš šių standartų buvo naudotas. Antra, ar visada nurodyta šerdies masė. 1 000 kVA projektas, kurio šerdies masė yra 40 kg mažesnė, arba sukurtas iš geresnio plieno, arba sukurtas iš mažiau plieno, o abu variantai vienos puslapio pasiūlyme atrodo identiškai.

 

Ką mes pakeitėme savo pačių šerdies gamybos skyriuje

Ryan Electric gamina transformatorius nuo 2007 m. ant 120 000 m² ploto teritorijos, kurioje yra daugiau kaip 180 gamybos ir bandymų įrangos rinkinių bei 37 patentai. Kaip skirstomųjų transformatorių gamintojo su pagrindinės šerdies pjovimo gamyba savo patalpose mes apdorojame alyvoje panardintų transformatorių šerdis ir sausosios rūšies šerdis toje pačioje pjovimo, žingsniuotų lapų klojimo ir įtempimo nušalinimo kaitinimo linijoje, o ne pas trečiąją šalį. Tai vienintelis būdas, kurį radome, kad per visą gamybos metus pakartotinai išlaikytume pastatymo koeficientą. Kiekvienas vienetas gauna be apkrovos nuostoliai ir magnetinės srovės matavimą prieš pat talpyklų montavimą, todėl netinkamas šerdies klojimas aptinkamas tuo metu, kai šerdies prieiga dar yra galima, o ne po alyvos įpilimo.

Nuo 2023 m. veikiame kaip Eaton bendroji įmonė, o šios partnerystės dėka įsigijome auditų discipliną, kuri pakeitė tai, kaip dokumentuojame šerdies plieną. Gamintojo sertifikatas, kaitinimo numeris ir išmatuota laminavimo storis įrašomi prie kiekvieno vieneto serijos numerio ir lydėja bandymų ataskaitą. JAV ar Kanadoje esantis pirkėjas šiuos dokumentus naudoja kaip įrodymą UL ar CSA sertifikavimui apginti net po penkerių metų, kai inspektorius klausia, kokio plieno buvo naudota konkrečiame viename.

 

Šeši klausimai prieš patvirtinant pagrindinę specifikaciją

Užduokite šiuos klausimus prieš užsakymą, o ne po gamyklos bandymų:

• Kurios ASTM klasės ir storio medžiaga naudojama ir koks yra to gamyklos duomenų lapo nuostolis 1,7 T?
• Ar garantuota reikšmė be apkrovos nuostoliai yra kietasis ribos dydis, ar tipinė reikšmė su papildoma tolerancija?
• Kokį statybos koeficientą projektas numatė ir kokius rezultatus tikroje bandomojoje aplinkoje parodė paskutinieji trys tokio pat dydžio vienetai?
• Ar šerdies medžiaga pakankamai įkaitinama po pjovimo ir ar šis įkaitinimas atliekamas vidinėje gamykloje ar perduodamas išoriniam tiekėjui?
• Ar gamyklos sertifikatas ir kaitinimo numeris pridedami prie įprastinio bandymo ataskaitos?
• Jei pristatymo data pasikeičia per aštuonias savaites, kurios klasės parametrai keičiami ir kas priima sprendimą?

Pateikite mums specifikaciją ir įjungimo datą. Mes atsakysime nurodydami šerdies klasę ir garantuotą be apkrovos nuostoliai ir pristatymo savaitę viename dokumente, ir mes aiškiai pasakysime, ar M-4 yra sąžiningas atsakymas jūsų grafikui. Kiekvienas skirstomųjų transformatorių gamintojo pateiks jums nuostolių skaičių; dar mažiau parodys jums gamyklos sertifikatą, kuris tai patvirtina. Pradėkite nuo alyva panardinamų transformatorių serija , arba išsiųskite technines charakteristikas per mūsų kontaktų puslapis .

Apie autorių — šį straipsnį parašė transformatorių inžinerijos komanda „Ryan Electric“ (Jiangsu Ryan Transformers), skirstomųjų transformatorių gamintojo gaminančios alyvoje panardintus, sausosios rūšies ir ant polių montuojamus transformatorius projektams Šiaurės Amerikoje, Vidurio Rytuose ir Pietryčių Azijoje. Komanda atlieka pagrindinį projektavimą, nuostolių vertinimą ir gamyklinius priėmimo bandymus vienetams nuo 15 kVA vienfazės iki 200 MVA galios transformatorių.