非晶(jing)(jing)合(he)(he)(he)金变压(ya)(ya)器(qi)是(shi)二十世纪七十年代开发(fa)研制(zhi)的(de)(de)一种节(jie)能型变压(ya)(ya)器(qi)，世界上(shang)最(zui)早研发(fa)非晶(jing)(jing)合(he)(he)(he)金变压(ya)(ya)器(qi)的(de)(de)国家是(shi)美(mei)(mei)国，当时由(you)美(mei)(mei)国通用电气（GE）公司承担了(le)非晶(jing)(jing)合(he)(he)(he)金变压(ya)(ya)器(qi)的(de)(de)研制(zhi)项(xiang)目。到上(shang)世纪八十年代末实现了(le)商品化(hua)生(sheng)产。由(you)于使用了(le)一种新的(de)(de)软磁(ci)材(cai)料——非晶(jing)(jing)合(he)(he)(he)金，非晶(jing)(jing)合(he)(he)(he)金变压(ya)(ya)器(qi)的(de)(de)性能超越了(le)各类硅钢变压(ya)(ya)器(qi)。

我们先从非(fei)晶(jing)(jing)(jing)材(cai)料(liao)(liao)（amorphous materials）说起(qi)，在日(ri)常(chang)生(sheng)活(huo)中(zhong)人(ren)们接触的(de)(de)(de)(de)材(cai)料(liao)(liao)一(yi)(yi)般(ban)(ban)有两种(zhong)：一(yi)(yi)种(zhong)是晶(jing)(jing)(jing)态(tai)(tai)材(cai)料(liao)(liao)，另一(yi)(yi)种(zhong)是非(fei)晶(jing)(jing)(jing)态(tai)(tai)材(cai)料(liao)(liao)。所谓(wei)晶(jing)(jing)(jing)态(tai)(tai)材(cai)料(liao)(liao)，是指材(cai)料(liao)(liao)内部的(de)(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)排(pai)列(lie)(lie)遵循一(yi)(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)规(gui)律(lv)。反之(zhi)，内部原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)排(pai)列(lie)(lie)处于无规(gui)则状(zhuang)(zhuang)态(tai)(tai)，则为非(fei)晶(jing)(jing)(jing)态(tai)(tai)材(cai)料(liao)(liao), 一(yi)(yi)般(ban)(ban)的(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)属，其(qi)内部原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)排(pai)列(lie)(lie)有序，都属于晶(jing)(jing)(jing)态(tai)(tai)材(cai)料(liao)(liao)。科(ke)学(xue)家发现，金(jin)(jin)属在熔化后，内部原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)处于活(huo)跃状(zhuang)(zhuang)态(tai)(tai)。一(yi)(yi)但金(jin)(jin)属开始(shi)冷却，原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)就(jiu)会随着(zhe)温(wen)度的(de)(de)(de)(de)下降(jiang)(jiang)，而慢慢地按照一(yi)(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)态(tai)(tai)规(gui)律(lv)有序地排(pai)列(lie)(lie)起(qi)来(lai)，形成晶(jing)(jing)(jing)体。如果冷却过程很快，原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)还来(lai)不及重新排(pai)列(lie)(lie)就(jiu)被凝固住了，由此(ci)就(jiu)产生(sheng)了非(fei)晶(jing)(jing)(jing)态(tai)(tai)合金(jin)(jin),制备非(fei)晶(jing)(jing)(jing)态(tai)(tai)合金(jin)(jin)采用的(de)(de)(de)(de)正是一(yi)(yi)种(zhong)快速凝固的(de)(de)(de)(de)工艺。将处于熔融(rong)状(zhuang)(zhuang)态(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)高温(wen)液(ye)体喷射到(dao)高速旋转的(de)(de)(de)(de)冷却辊上。合金(jin)(jin)液(ye)以每秒(miao)百万度的(de)(de)(de)(de)速度迅速冷却，仅(jin)用千分(fen)之(zhi)一(yi)(yi)秒(miao)的(de)(de)(de)(de)时间(jian)就(jiu)将1300℃的(de)(de)(de)(de)合金(jin)(jin)液(ye)降(jiang)(jiang)到(dao)室(shi)温(wen)，形成非(fei)晶(jing)(jing)(jing)带(dai)材(cai)。

非晶(jing)(jing)态(tai)(tai)合(he)金(jin)与晶(jing)(jing)态(tai)(tai)合(he)金(jin)相比，在物(wu)理性(xing)能、化学性(xing)能和(he)机(ji)械性(xing)能方面都发生了(le)显著的(de)(de)(de)变(bian)化。以(yi)铁基(ji)非晶(jing)(jing)合(he)金(jin)为例(li)，它具有(you)高饱和(he)磁感应(ying)强度和(he)低损(sun)耗的(de)(de)(de)特点。由(you)于这(zhei)样的(de)(de)(de)特性(xing),非晶(jing)(jing)态(tai)(tai)合(he)金(jin)材(cai)料(liao)在电(dian)(dian)子、航空(kong)、航天(tian)、机(ji)械、微电(dian)(dian)子等众多领域(yu)(yu)中具备了(le)广阔(kuo)的(de)(de)(de)应(ying)用空(kong)间。例(li)如(ru)，用于航空(kong)航天(tian)领域(yu)(yu)，可(ke)以(yi)减轻电(dian)(dian)源、设备重量(liang)，增(zeng)加有(you)效载荷。用于民(min)用电(dian)(dian)力、电(dian)(dian)子设备，可(ke)大大缩小电(dian)(dian)源体积，提高效率，增(zeng)强抗干扰能力。微型(xing)铁芯(xin)可(ke)大量(liang)应(ying)用于ISDN中的(de)(de)(de)变(bian)压器(qi)。非晶(jing)(jing)条带(dai)用来制造超级市(shi)场(chang)和(he)图(tu)书馆防盗(dao)系统的(de)(de)(de)传感器(qi)标签。非晶(jing)(jing)合(he)金(jin)神奇的(de)(de)(de)功效，具有(you)广阔(kuo)的(de)(de)(de)市(shi)场(chang)前景。

在(zai)对非(fei)(fei)晶(jing)(jing)材料有了(le)初步的(de)了(le)解(jie)后,我们再来看一下(xia)非(fei)(fei)晶(jing)(jing)带材的(de)一个(ge)非(fei)(fei)常(chang)具有前景的(de)应用领域——非(fei)(fei)晶(jing)(jing)变(bian)压器(qi)。非(fei)(fei)晶(jing)(jing)合金铁芯变(bian)压器(qi)是(shi)用新型导磁材料——非晶合金制作铁芯而成的变压器，它比硅钢片作铁芯变压器的空载损耗(指变压器次级开路时，在初级测得的功率损耗)下降50%左右，空载电流(变压器次级开路时，初级仍有一定的电流，这部分电流称为空载电流)下降约55%，是目前节能效果较理想的配电变压器，特别适用于农村电网和发展中地区等配变利用率较低的地方。

非(fei)晶合(he)金(jin)铁芯(xin)配(pei)电(dian)变压器的(de)最大优点是，空载(zai)损(sun)(sun)耗(hao)值(zhi)特低。最终能否确保空载(zai)损(sun)(sun)耗(hao)值(zhi)，是整个设(she)计(ji)过程中(zhong)所要(yao)(yao)考虑的(de)核心(xin)问题。当(dang)在(zai)(zai)产品结构布置(zhi)时，除(chu)要(yao)(yao)考虑非(fei)晶合(he)金(jin)铁芯(xin)本身不受外力的(de)作用外，同(tong)时在(zai)(zai)计(ji)算(suan)时还(hai)须精确合(he)理(li)选取(qu)非(fei)晶合(he)金(jin)的(de)特性参数。除(chu)此设(she)计(ji)思路外，还(hai)须遵循以下三点要(yao)(yao)求：

(1)由于(yu)非晶(jing)合金材料的饱(bao)和磁(ci)密(mi)较低，在产品设计时(shi)，额定磁(ci)通(tong)密(mi)度(du)不宜选(xuan)得(de)太高，通(tong)常选(xuan)取(qu)1.3～1.35T磁(ci)通(tong)密(mi)度(du)便可获(huo)得(de)较好(hao)的空(kong)载损耗值。

(2)非晶(jing)合金材料的单片厚仅为0.03mm，所以(yi)其叠片系(xi)数也只能(neng)达到82%～86%。

(3)为(wei)了使用户能获得(de)免维(wei)护或少维(wei)护的好处，现把非晶合金配电变压器的产品(pin)，都设(she)计成全密封式结构。

变压器非晶(jing)合(he)金结构特点

利用导磁(ci)性能突(tu)出(chu)的(de)非晶(jing)合金，来用作制造(zao)变(bian)压(ya)器(qi)的(de)铁(tie)芯材料，最终能获得很低的(de)损(sun)耗值。但(dan)它(ta)具有(you)许多(duo)特性，在设计和(he)制造(zao)中是必须保证和(he)考虑的(de)。主要体体现以下几个方(fang)面：

(1)非晶合金片(pian)材料的硬度(du)很(hen)高(gao)，用常(chang)规工具是难以剪切的，所以设计时应考虑减少剪切量。

(2)非晶合金单片厚度极薄，材(cai)料表面也不是(shi)很(hen)平坦，则铁芯(xin)填充系数较低。

(3)非晶合金对机械应力非常敏感。结(jie)构(gou)(gou)设(she)(she)计(ji)时，必须(xu)避免采用以铁芯作为主承(cheng)重结(jie)构(gou)(gou)件的传统(tong)设(she)(she)计(ji)方案。

(4)为了获(huo)得优良的低损耗特性，非晶合金铁(tie)芯片必须进(jin)行退火处理。

(5)从电气性能上。为(wei)(wei)了减(jian)少铁(tie)芯片的(de)剪切量，整(zheng)台产品的(de)铁(tie)芯由四个(ge)单独(du)的(de)铁(tie)心框(kuang)(kuang)并列(lie)组成，并且每相(xiang)绕组是套在(zai)磁(ci)路独(du)立的(de)两(liang)(liang)框(kuang)(kuang)上。每个(ge)框(kuang)(kuang)内(nei)的(de)磁(ci)通除基波(bo)(bo)(bo)磁(ci)通外，还有三(san)次(ci)谐(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)磁(ci)通的(de)存(cun)在(zai)，一(yi)个(ge)绕组中的(de)两(liang)(liang)个(ge)卷(juan)铁(tie)芯框(kuang)(kuang)内(nei)，其三(san)次(ci)谐(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)磁(ci)通正(zheng)好在(zai)相(xiang)位上相(xiang)反(fan)，数值上相(xiang)等，因此，每一(yi)组绕组内(nei)的(de)三(san)次(ci)谐(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)磁(ci)通向量和(he)为(wei)(wei)零。如一(yi)次(ci)侧是D接法，有三(san)次(ci)谐(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)电流的(de)回路，当在(zai)感应出的(de)二次(ci)侧电压(ya)波(bo)(bo)(bo)形上，就不会有三(san)次(ci)谐(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)电压(ya)的(de)分量。

根据上面分析(xi)，三相非晶合(he)金配电(dian)变压器最合(he)理的(de)(de)结构(gou)(gou)为(wei)：铁芯，由四个单独铁芯框(kuang)在同一平面内组成三相五柱(zhu)式，必须经退(tui)火处(chu)理，并带有(you)交叉铁轭接缝，截面形(xing)(xing)状(zhuang)呈(cheng)长方形(xing)(xing)。绕组，为(wei)长方形(xing)(xing)截面，可单独绕制成型的(de)(de)，双层(ceng)或多(duo)层(ceng)矩形(xing)(xing)层(ceng)式。油箱，为(wei)全密(mi)封免维护(hu)的(de)(de)波纹结构(gou)(gou)。

面对(dui)目前传统(tong)变(bian)压(ya)(ya)器(qi)行业(ye)产能(neng)严重过剩的(de)(de)困境，国家鼓(gu)励发展(zhan)节能(neng)型、智能(neng)化的(de)(de)配电变(bian)压(ya)(ya)器(qi)产品。对(dui)节能(neng)变(bian)压(ya)(ya)器(qi)而言，不(bu)失为一个(ge)利好消息，但除(chu)了技(ji)术(shu)层面的(de)(de)瓶(ping)颈(jing)，节能(neng)型变(bian)压(ya)(ya)器(qi)叫好不(bu)叫座的(de)(de)根(gen)本(ben)(ben)原因是价(jia)格太高，成本(ben)(ben)太大。无论是制造企业(ye)还是用(yong)户(hu)方一时间难以(yi)消化。

随着(zhe)我国节(jie)能(neng)(neng)降耗政策的(de)不断深入，国家鼓励发展(zhan)节(jie)能(neng)(neng)型、低(di)噪音(yin)、智能(neng)(neng)化的(de)配电(dian)变压器产品。高能(neng)(neng)耗配电(dian)变压器面临着(zhe)技术(shu)升级、更新换(huan)代的(de)需求，未来(lai)将逐(zhu)步(bu)被(bei)节(jie)能(neng)(neng)、节(jie)材(cai)、环保、低(di)噪音(yin)的(de)变压器所(suo)取代。