非晶合金變壓器是二十世紀(jì)七十年代開發(fā)研制的一種節(jié)能型變壓器，世界上最早研發(fā)非晶合金變壓器的國(guó)家是美國(guó)，當(dāng)時(shí)由美國(guó)通用電氣（GE）公司承擔(dān)了非晶合金變壓器的研制項(xiàng)目。到上世紀(jì)八十年代末實(shí)現(xiàn)了商品化生產(chǎn)。由于使用了一種新的軟磁材料——非晶合金，非晶合金變壓器的性能超越了各類硅鋼變壓器。

我們先從非晶材料（amorphous materials）說起，在日常生活中人們接觸的材料一般有兩種：一種是晶態(tài)材料，另一種是非晶態(tài)材料。所謂晶態(tài)材料，是指材料內(nèi)部的原子排列遵循一定的規(guī)律。反之，內(nèi)部原子排列處于無(wú)規(guī)則狀態(tài)，則為非晶態(tài)材料, 一般的金屬，其內(nèi)部原子排列有序，都屬于晶態(tài)材料。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，金屬在熔化后，內(nèi)部原子處于活躍狀態(tài)。一但金屬開始冷卻，原子就會(huì)隨著溫度的下降，而慢慢地按照一定的晶態(tài)規(guī)律有序地排列起來(lái)，形成晶體。如果冷卻過程很快，原子還來(lái)不及重新排列就被凝固住了，由此就產(chǎn)生了非晶態(tài)合金,制備非晶態(tài)合金采用的正是一種快速凝固的工藝。將處于熔融狀態(tài)的高溫液體噴射到高速旋轉(zhuǎn)的冷卻輥上。合金液以每秒百萬(wàn)度的速度迅速冷卻，僅用千分之一秒的時(shí)間就將1300℃的合金液降到室溫，形成非晶帶材。

非晶態(tài)合金與晶態(tài)合金相比，在物理性能、化學(xué)性能和機(jī)械性能方面都發(fā)生了顯著的變化。以鐵基非晶合金為例，它具有高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度和低損耗的特點(diǎn)。由于這樣的特性,非晶態(tài)合金材料在電子、航空、航天、機(jī)械、微電子等眾多領(lǐng)域中具備了廣闊的應(yīng)用空間。例如，用于航空航天領(lǐng)域，可以減輕電源、設(shè)備重量，增加有效載荷。用于民用電力、電子設(shè)備，可大大縮小電源體積，提高效率，增強(qiáng)抗干擾能力。微型鐵芯可大量應(yīng)用于ISDN中的變壓器。非晶條帶用來(lái)制造超級(jí)市場(chǎng)和圖書館防盜系統(tǒng)的傳感器標(biāo)簽。非晶合金神奇的功效，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

在對(duì)非晶材料有了初步的了解后,我們?cè)賮?lái)看一下非晶帶材的一個(gè)非常具有前景的應(yīng)用領(lǐng)域——非晶變壓器。非晶合金鐵芯變壓器是用新型導(dǎo)磁材料——非晶合金制作鐵芯而成的變壓器，它比硅鋼片作鐵芯變壓器的空載損耗(指變壓器次級(jí)開路時(shí)，在初級(jí)測(cè)得的功率損耗)下降50%左右，空載電流(變壓器次級(jí)開路時(shí)，初級(jí)仍有一定的電流，這部分電流稱為空載電流)下降約55%，是目前節(jié)能效果較理想的配電變壓器，特別適用于農(nóng)村電網(wǎng)和發(fā)展中地區(qū)等配變利用率較低的地方。

非晶合金鐵芯配電變壓器的最大優(yōu)點(diǎn)是，空載損耗值特低。最終能否確?？蛰d損耗值，是整個(gè)設(shè)計(jì)過程中所要考慮的核心問題。當(dāng)在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)布置時(shí)，除要考慮非晶合金鐵芯本身不受外力的作用外，同時(shí)在計(jì)算時(shí)還須精確合理選取非晶合金的特性參數(shù)。除此設(shè)計(jì)思路外，還須遵循以下三點(diǎn)要求：

(1)由于非晶合金材料的飽和磁密較低，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，額定磁通密度不宜選得太高，通常選取1.3～1.35T磁通密度便可獲得較好的空載損耗值。

(2)非晶合金材料的單片厚僅為0.03mm，所以其疊片系數(shù)也只能達(dá)到82%～86%。

(3)為了使用戶能獲得免維護(hù)或少維護(hù)的好處，現(xiàn)把非晶合金配電變壓器的產(chǎn)品，都設(shè)計(jì)成全密封式結(jié)構(gòu)。

變壓器非晶合金結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

利用導(dǎo)磁性能突出的非晶合金，來(lái)用作制造變壓器的鐵芯材料，最終能獲得很低的損耗值。但它具有許多特性，在設(shè)計(jì)和制造中是必須保證和考慮的。主要體體現(xiàn)以下幾個(gè)方面：

(1)非晶合金片材料的硬度很高，用常規(guī)工具是難以剪切的，所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮減少剪切量。

(2)非晶合金單片厚度極薄，材料表面也不是很平坦，則鐵芯填充系數(shù)較低。

(3)非晶合金對(duì)機(jī)械應(yīng)力非常敏感。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須避免采用以鐵芯作為主承重結(jié)構(gòu)件的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。

(4)為了獲得優(yōu)良的低損耗特性，非晶合金鐵芯片必須進(jìn)行退火處理。

(5)從電氣性能上。為了減少鐵芯片的剪切量，整臺(tái)產(chǎn)品的鐵芯由四個(gè)單獨(dú)的鐵心框并列組成，并且每相繞組是套在磁路獨(dú)立的兩框上。每個(gè)框內(nèi)的磁通除基波磁通外，還有三次諧波磁通的存在，一個(gè)繞組中的兩個(gè)卷鐵芯框內(nèi)，其三次諧波磁通正好在相位上相反，數(shù)值上相等，因此，每一組繞組內(nèi)的三次諧波磁通向量和為零。如一次側(cè)是D接法，有三次諧波電流的回路，當(dāng)在感應(yīng)出的二次側(cè)電壓波形上，就不會(huì)有三次諧波電壓的分量。

根據(jù)上面分析，三相非晶合金配電變壓器最合理的結(jié)構(gòu)為：鐵芯，由四個(gè)單獨(dú)鐵芯框在同一平面內(nèi)組成三相五柱式，必須經(jīng)退火處理，并帶有交叉鐵軛接縫，截面形狀呈長(zhǎng)方形。繞組，為長(zhǎng)方形截面，可單獨(dú)繞制成型的，雙層或多層矩形層式。油箱，為全密封免維護(hù)的波紋結(jié)構(gòu)。

面對(duì)目前傳統(tǒng)變壓器行業(yè)產(chǎn)能嚴(yán)重過剩的困境，國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展節(jié)能型、智能化的配電變壓器產(chǎn)品。對(duì)節(jié)能變壓器而言，不失為一個(gè)利好消息，但除了技術(shù)層面的瓶頸，節(jié)能型變壓器叫好不叫座的根本原因是價(jià)格太高，成本太大。無(wú)論是制造企業(yè)還是用戶方一時(shí)間難以消化。

隨著我國(guó)節(jié)能降耗政策的不斷深入，國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展節(jié)能型、低噪音、智能化的配電變壓器產(chǎn)品。高能耗配電變壓器面臨著技術(shù)升級(jí)、更新?lián)Q代的需求，未來(lái)將逐步被節(jié)能、節(jié)材、環(huán)保、低噪音的變壓器所取代。