மூன்று-பரிமாண காயம் உள்ள மையத் தொழில்நுட்பம் எவ்வாறு பகிர்வு மின்மாற்றி துறையை மாற்றியமைக்கிறது

விநியோக மாற்றிகள் உலகளவில் மின்சார விநியோக அமைப்புகளின் அடித்தளமாகும். இவை இறுதி பயனாளிகளுக்காக மின்னழுத்தத்தைக் குறைக்கின்றன, மேலும் அவற்றின் திறன் வலையமைப்பின் நம்பகத்தன்மை, இயக்கச் செலவுகள் மற்றும் கார்பன் உமிழ்வுகளை நேரடியாகப் பாதிக்கின்றன. தசாப்தங்களாக, தகடுகளால் ஆன உள்ளீடு தரமானதாக இருந்தது, அதில் சிலிக்கான் எஃகு தகடுகள் மாக்னெட்டிக் சுற்றுவழியை உருவாக்கும் வகையில் மேலும் மேலும் வைக்கப்பட்டன. ஆனால் இந்த வடிவமைப்புக்கு உள்ளூர் குறைபாடுகள் உள்ளன: சமச்சீரற்ற காந்த பாதைகள், பொருள் வீணாக்கம் மற்றும் உள்ளீட்டு இணைப்புகளில் ஆற்றல் இழப்புகள்.

மூன்று-பரிமாண காயம் உள்ள மையம் (3DWC) தொழில்நுட்பத்தை அறிமுகப்படுத்துகிறது. இந்த புதுமை, சப்ளே வடிவிலான மூன்று-பரிமாண மையத்தை மூன்று ஒத்த சுற்றப்பட்ட சட்டங்களை சமபக்க முக்கோணத்தில் ஒன்றிணைத்து உருவாக்குகிறது, இது சப்ளே வடிவிலான மூன்று-பரிமாண மையத்தை மாற்றுகிறது. இதன் விளைவாக, முழுமையான சமச்சீரான காந்த சுற்று, குறைந்த காந்த பாதைகள் மற்றும் குறிப்பிடத்தக்க செயல்திறன் மேம்பாடு ஆகியவை ஏற்படுகின்றன. இந்தக் கட்டுரையில், 3D சுற்றப்பட்ட மையத் தொழில்நுட்பம் பஞ்சாயத் மாறுதல் மின்மாற்றிகளுக்கான செயல்திறன் தரத்தை ஐந்து முக்கிய அளவுகளில் எவ்வாறு மீண்டும் வரையறுக்கிறது என்பதை ஆராய்கிறோம்.

பாரம்பரிய அடுக்கு மையங்களின் குறைபாடுகள்

பொதுவான அடுக்கு மையத்தில், சிலிக்கான் எஃகு தகடுகள் வெட்டப்பட்டு சப்ளேயில் அடுக்கப்படுகின்றன. இந்த அணுகுமுறைக்கு மூன்று முக்கிய பிரச்சினைகள் உள்ளன:

• சமச்சீரற்ற காந்த சுற்றுகள் — மூன்று-கட்ட சப்ளே மையத்தில், பக்க தண்டுகளின் காந்த பாதை மைய தண்டுடன் ஒப்பிடும்போது தோராயமாக 20% நீளமாக இருக்கும். இது இயக்க இல்லா மின்னோட்டத்தில் அசமன்விதி ஏற்படுத்துகிறது மற்றும் திறனைக் குறைக்கிறது.

• இணைப்பு இடைவெளிகள் காந்த எதிர்ப்பை உருவாக்குகின்றன — மேலுள்ள தகடுகளின் ஒவ்வொரு இணைப்பும் காந்த எதிர்ப்பை (காந்தப் பாய்வுக்கு எதிரான தடை) அதிகரிக்கிறது. இது சுமையில்லா இழப்பையும், ஊக்குவிப்பு மின்னோட்டத்தையும் அதிகரிக்கிறது.

• பொருளாதார வீணாக்கம் — வெட்டும் செயல்முறையில், குறிப்பாக தகடுகளின் V-வடிவ மூலைகளில் பொருள் வீணாகிறது. பொதுவாக பொருள் பயன்பாடு 100% ஐ விட குறைவாகவே இருக்கும்.

3D சுற்றப்பட்ட உள்ளக தீர்வு

மூன்று பரிமாண சுற்றப்பட்ட உள்ளகம் மூன்று தனி செவ்வக சட்டங்களைக் கொண்டுள்ளது; இவை ஒவ்வொன்றும் திசையுள்ள சிலிக்கான் எஃகு அல்லது அமார்ஃபஸ் கலவை துண்டுகளிலிருந்து தொடர்ச்சியாகச் சுற்றப்படுகின்றன. இந்த மூன்று சட்டங்களும் முக்கோண அமைப்பில் ஒன்றிணைக்கப்பட்டு, பின்வரும் பண்புகளைக் கொண்ட மூன்று பரிமாண காந்தச் சுற்று உருவாகிறது:

• அனைத்து மூன்று கட்டங்களுக்கும் சமமான காந்தப் பாதை நீளங்கள் — முழுமையான சமச்சீர்

• இணைப்புகள் இல்லை — தொடர்ச்சியான சுற்று இடைவெளிகளை நீக்குகிறது

• முழுமையான ஒத்திசைவு பாய்வு திசைக்கும் பொருளின் துகள் திசைக்கும் இடையேயான கோணம்

தயாரிப்பு செயல்முறையில் உயர் வெப்பநிலை வெற்றிட மென்மையாக்கம் (சுமார் 800°செ) என்பதும் சேர்க்கப்படுகிறது, இது எஃகில் உள்ள உள் மன அழுத்தத்தை நீக்கி, காந்தப் பண்புகளை மேலும் மேம்படுத்துகிறது.

1. ஆற்றல் திறன்: சுமையில்லா இழப்புகளைக் குறைத்தல்

3டி சுற்றப்பட்ட மையத்தின் தொழில்நுட்பத்திலிருந்து கிடைக்கும் திறன் மேம்பாடுகள் மிக அதிகமாகும். சோதனைத் தரவுகள் காட்டுவது:

• சுமையில்லா இழப்புகளில் குறைப்பு: எஸ்9 அடுக்கு மைய மாறுதல் மின்னாக்கிகளுடன் ஒப்பிடும்போது, 3டி சுற்றப்பட்ட மைய மாதிரிகள் சுமையில்லா இழப்புகளை சுமார் 50% வரை குறைக்கின்றன. தேசியத் தரங்களுடன் ஒப்பிடும்போது, 25–35% வரையிலான குறைப்புகள் பொதுவாகக் காணப்படுகின்றன.

• சுமையில்லா மின்னோட்டத்தில் குறைப்பு: மரபு வடிவமைப்புகளுடன் ஒப்பிடும்போது 70–92% வரை குறைவாக இருக்கும். இது நேரடியாக மின்சக்தி காரணியை மேம்படுத்துகிறது மற்றும் மின் வலையின் இழப்புகளைக் குறைக்கிறது.

• பொருள் சேமிப்பு: 3டி வடிவமைப்பு, அடுக்கு மையங்களுடன் ஒப்பிடும்போது சிலிக்கான் எஃகில் சுமார் 25% மற்றும் தாமிரத்தில் 2–3% சேமிக்கிறது.

முக்கிய செயல்முறை கெழு (காந்த திறனின்மையை அளவிடும் அளவு) படிநிலை முறையில் வடிவமைக்கப்பட்ட உட்கருக்களில் 1.3–1.5 இலிருந்து 3D சுற்றப்பட்ட உட்கருக்களில் தோராயமாக 1.05 ஆகக் குறைகிறது. இது மட்டுமே 10–20% இழப்புக் குறைப்பிற்கு பங்களிக்கிறது.

சூழலுக்காக, இந்த தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தும் ஒரு பொதுவான 315kVA அலகு ஆண்டுக்கு தோராயமாக 3,996 kWh மின்சாரத்தை சேமிக்கும், இதனால் CO₂ வெளியேற்றத்தை ஆண்டுக்கு தோராயமாக 3.54 டன்கள் குறைக்கும்.

2. குறுகிய-சுற்று தாங்குதிறன்

முக்கோண அமைவு இயற்பியல் ரீதியான வலிமையை தன்னிலேயே கொண்டுள்ளது. மூன்று சட்டகங்களும் ஒன்றையொன்று ஆதரிக்கின்றன, மேலும் சமச்சீரான காந்த சுற்று குறுகிய-சுற்று நிகழ்வுகளின் போது மின்காந்த விசைகளை சீராக பரவச் செய்கிறது. இதன் விளைவாக இயற்பியல் நிலைத்தன்மை மேம்படுகிறது மற்றும் குறுகிய-சுற்று தாங்குதிறன் சோதனைகளில் உயர் வெற்றி விகிதம் கிடைக்கிறது.

3. ஓசை குறைப்பு: அமைதியான மின்மாற்றி

படிநிலை முறையில் வடிவமைக்கப்பட்ட உட்கருக்கள் காந்த நீட்சியிலிருந்து (மாறுதல் காந்த புலங்களுக்கு உட்படும் எஃகின் சிறிய விரிவாக்கம் மற்றும் சுருக்கம்) ஓசையை உருவாக்குகின்றன — இது இணைப்பு புள்ளிகளில் அதிர்வுகளால் மேலும் அதிகரிக்கிறது. 3D சுற்றப்பட்ட உட்கரு, இணைப்பு இல்லாத தொடர்ச்சியான அமைப்பாக இருப்பதால், மிகவும் அமைதியாக இயங்குகிறது.

அளவிடப்பட்ட சத்தக் குறைப்பு: லாமினேட்டட் மைய மாற்றிகளை விட 7–10 டெசிபெல் குறைவு. சில மாதிரிகள் 47 டெசிபெல் எனும் மிகக் குறைந்த சத்த அளவை அடைகின்றன, இது மிகவும் அமைதியான இயக்கத்தை நெருங்குகிறது. இதனால், 3D சுற்றப்பட்ட மைய மாற்றிகள் உள்ளே பொருத்துவதற்கு, வீட்டுப் பகுதிகளுக்கு மற்றும் பிற சத்தத்தை மிகவும் தவிர்க்க வேண்டிய சூழல்களுக்கு ஏற்றவை.

4. மூன்று-கட்ட சமன் மற்றும் ஹார்மோனிக் குறைப்பு

மூன்று காந்த பாதைகளும் நீளத்தில் சரியாக சமமாக இருப்பதால், மூன்று கட்டங்களும் முழுமையாக சமனில் இயங்குகின்றன. இது மூன்றாம் ஹார்மோனிக் மின்னோட்டங்களைக் குறைக்கிறது மற்றும் மொத்த மின்சக்தி தரத்தை மேம்படுத்துகிறது. மாறாக, பொதுவான லாமினேட்டட் மையங்களில் பக்க தண்டுகளில் காந்த பாதை 20% நீளமாக இருப்பதால், இயல்பான சமனின்மை ஏற்படுகிறது.

5. சிறிய அடிப்பகுதி

முக்கோண அமைப்பு திறமையானது மட்டுமல்ல, மிகச் சிறியதும் ஆகும். இதன் உடல் பொதுவான அலகுகளுடன் ஒப்பிடும்போது தரையில் ஆக்கிரமிக்கும் இடம் சுமார் 10–15% குறைவு மற்றும் உயரம் சுமார் 10–20% குறைவு. இது இடம் மிகவும் முக்கியமாக உள்ள மின்நிலைய பொருத்துதல்களுக்கு மிகவும் பயனுள்ளதாகும்.

அமார்பஸ் கலவை எஃகு, அதன் மிகக் குறைந்த இழப்பு பண்புகளுடன் (பொதுவான சிலிக்கான் எஃகை விட தோராயமாக 70% குறைந்த இழப்பு), 3D சுற்றப்பட்ட மைய வடிவமைப்புடன் மிகச் சிறப்பாக இணைகிறது. தொடர்ச்சியான சுற்றுதல், வெப்பச் செயல்முறை மற்றும் இயந்திர வலிமை ஆகியவற்றைச் சமாளிப்பதில் ஏற்படும் சவால்களைத் தீர்த்து, தயாரிப்பாளர்கள் அமார்பஸ் கலவை 3D சுற்றப்பட்ட மைய மின்மாற்றிகளை வெற்றிகரமாக வணிக மயமாக்கியுள்ளனர்.

சீனா இந்த இணைப்பை முன்னோடியாக உருவாக்கியுள்ளது; உள்நாட்டு தயாரிப்பாளர்கள் இப்போது 110kV மின்னழுத்த மட்டம் மற்றும் 80,000kVA திறன் வரையிலான 3D சுற்றப்பட்ட மைய மின்மாற்றிகளை உற்பத்தி செய்கின்றனர். இந்த தயாரிப்புகள் பரிசோதனை மின்மாற்றிகளுக்கான சமீபத்திய GB 20052-2024 ஆற்றல் திறன் தர நிலைகளை பூர்த்தி செய்கின்றன அல்லது அதை மிஞ்சுகின்றன, இவை கட்டாய வரம்புகளை நிர்ணயிக்கின்றன.

கே1: மூன்று-பரிமாண சுற்றப்பட்ட மைய மின்மாற்றி என்றால் என்ன?

அ: இது ஒரு பரவல் மாற்றி; இதன் இரும்பு உள்ளீடு மூன்று தொடர்ச்சியாக சுற்றப்பட்ட சட்டங்களால் ஆனது, அவை முக்கோண வடிவில் 3D அமைப்பில் ஒன்றிணைக்கப்பட்டுள்ளன. இந்த வடிவமைப்பு உள்ளீட்டு இணைப்புகளை நீக்குகிறது, சமச்சீரான காந்த சுற்று உருவாக்குகிறது, மேலும் பாரம்பரிய தட்டு வடிவ மெல்லிய உள்ளீடுகளுடன் ஒப்பிடும்போது இழப்புகளைக் குறைக்கிறது.

க2: 3D சுற்றப்பட்ட உள்ளீட்டு மாற்றிகள் எவ்வளவு ஆற்றலைச் சேமிக்கும்?

அ: S9 தட்டு வடிவ உள்ளீட்டு மாற்றியுடன் ஒப்பிடும்போது, இயங்கா நிலை இழப்பு ஏறத்தாழ 50% குறையும், இயங்கா நிலை மின்னோட்டம் 70–85% வரை குறையும். ஒரு பொதுவான 315kVA அலகிற்கு, ஆண்டுதோறும் ஒவ்வொரு அலகிலும் ஏறத்தாழ 4,000 kWh ஆற்றல் சேமிக்கப்படும்.

க3: 3D சுற்றப்பட்ட உள்ளீட்டு மாற்றிகள் அமைதியாக இயங்குமா?

அ: ஆம். இவை தட்டு வடிவ உள்ளீட்டு அலகுகளை விட சத்த அளவுகள் பொதுவாக 7–10 dB குறைவாக இருக்கும்; சில மாதிரிகள் 47 dB-இல் இயங்கும்.

க4: 3D சுற்றப்பட்ட உள்ளீட்டு மாற்றிகளுக்கு கிடைக்கும் மின்னழுத்த மட்டங்கள் எவை?

அ: இவை 6kV முதல் 110kV வரை கிடைக்கின்றன; இவை பெரும்பாலான பரவல் மற்றும் உப-மின்னழுத்த பயன்பாடுகளை உள்ளடக்கும்.

க5: அமார்ஃபஸ் கலவை மற்றும் சிலிக்கான் எஃகு 3D சுற்றப்பட்ட உள்ளீடுகளுக்கு இடையே உள்ள வேறுபாடு என்ன?

அ: அமார்பஸ் கலவை முதன்மைகள் குறைந்த இழப்பைக் கொண்டுள்ளன (சிலிகான் எஃகை விட சுமார் 70% குறைவு), ஆனால் இந்தப் பொருளின் மெல்லிய மற்றும் உடையக்கூடிய தன்மை காரணமாக உற்பத்தி செய்வது கடினமாக உள்ளது. சிலிகான் எஃகு 3D சுற்றப்பட்ட முதன்மைகள் அதிகமாக உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றன மற்றும் உயர் மின்னழுத்தம்/திறன் வரம்புகளை உள்ளடக்குகின்றன.

கே6: 3D சுற்றப்பட்ட முதன்மை மின்மாற்றிகள் விலை அதிகமாக இருக்குமா?

அ: ஆரம்ப விலை பொதுவாக மரபுசார் தகடு முதன்மை அலகுகளை விட அதிகமாக இருக்கும், ஆனால் மின்மாற்றியின் ஆயுள் காலத்தில் ஏற்படும் மின் சேமிப்பு பெரும்பாலும் அதிக விலையை ஈடுகட்டும், குறிப்பாக அதிக இல்லை-சுமை மணிநேரங்களைக் கொண்ட பயன்பாடுகளில்.

முப்பரிமாண சுற்றப்பட்ட முதன்மை என்பது ஒரு சிறிய முன்னேற்றம் மட்டுமல்ல — இது மின்மாற்றி முதன்மையை எவ்வாறு உருவாக்க வேண்டும் என்பதைப் பற்றிய அடிப்படையிலான மறுசிந்தனையைக் குறிக்கிறது. இணைப்புகளை நீக்குதல், உண்மையான முப்பரிமாண சமச்சீரை அடைதல் மற்றும் அமார்பஸ் கலவை போன்ற மேம்பட்ட பொருள்களைப் பயன்படுத்துதல் ஆகியவற்றை மூலம் இந்தத் தொழில்நுட்பம் பின்வரும் நன்மைகளை வழங்குகிறது:

1. இல்லை-சுமை இழப்புகளில் 50% குறைவு

2. இல்லை-சுமை மின்னோட்டத்தில் 70–90% குறைவு

3. சத்தத்தில் 7–10 dB குறைவு

4. பொருள் சேமிப்பில் 25%

5. மேம்பட்ட குறுகிய-சுற்று தாங்குதிறன்

6. மூன்று-கட்ட சமநிலை உண்மையானது

GB 20052-2024 போன்ற புதிய ஆற்றல் திறன் தரநிலைகள் உயர் செயல்திறனைக் கட்டாயப்படுத்துகின்றன, மேலும் கார்பன் குறைப்பு இலக்குகள் பசுமை மின் வலையமைப்பு உபகரணங்களை நோக்கிய மாற்றத்தை ஊக்குவிக்கின்றன; எனவே 3D சுற்றப்பட்ட உள்ளுறை தொழில்நுட்பம் பரவலாக பரிசோதனை மின்மாற்றிகளுக்கான புதிய தரத்தை நிர்ணயிக்கிறது.

தட்டையானதிலிருந்து 3D வடிவத்திற்கு மாற்றம் வெறும் வடிவவியல் மாற்றம் அல்ல — அது மின் வலையிலிருந்து அதனை நம்பியுள்ள மக்களிடம் செலுத்தும் முறையில் அறிவார்ந்ததும், நிலையானதுமான மாற்றமாகும்.