アモルファスコア変圧器とCRGO変圧器の比較：無負荷損失の評価方法

省エネルギー型配電用変圧器を選定する際、最も重要な設計上の検討事項の一つは、鉄心材料の選択です。 アモルファスコア変圧器 であり、 CRGO変圧器 ともに配電用途で使用されますが、磁気特性、損失特性、製造要件、およびライフサイクルにおける経済性には違いがあります。

アモルファス金属製コアは、ヒステリシス損失および渦電流損失が小さいため、通常、無負荷損失が大幅に低減されます。ただし、無負荷損失だけを変圧器選定の唯一の基準とすべきではありません。適切な比較には、負荷損失、変圧器の負荷率、年間通電時間、電力料金、購入価格、設置スペースなどの物理的制約、騒音、適用される効率基準、および想定される使用期間も考慮する必要があります。

したがって、電力会社や産業ユーザーにとって、本来問うべき問いは単に 「アモルファスコアかCRGOか？」ではありません。 特長：

実際の運転条件に応じて、効率性・技術的性能・初期導入コスト・総所有コスト（TCO）のバランスが最適となる変圧器設計はどれでしょうか？

当社はトランスフォーマーおよびプレハブ式変電所のメーカーとして、 鼎新電気 当社では、プロジェクト固有の電気的要件、効率要件、設置条件および運用条件に応じたカスタマイズ変圧器構成をご提供できます。

1. なぜ トランス コア材質が重要です

磁気コアは、配電用変圧器において最も重要な構成要素の一つです。

その主な機能は、一次巻線によって生じる交流磁束に対して低磁気抵抗の通路を提供することです。変圧器が通電している間、変圧器の鉄心は絶えず磁化および消磁を繰り返すため、電気エネルギーが磁気損失によって熱に変換されます。

このような損失は一般に以下の2種類に分けられます。

• ヒステリシス損失

• 渦電流損失

これら2つを合わせたものが、一般に「 空荷損失 ,コア損失 ほか 鉄損 .

」と呼ばれるものです。

特に重要なのは、二次側にほとんど負荷がなくても、無負荷損失が発生する点です。これは、配電用変圧器が年間数千時間にもわたって通電したまま運用されることが多いため、夜間や週末、あるいは下流の需要が比較的低い時期においても、鉄心損失によるエネルギー消費が継続して発生するからです。

数百台から数千台の変圧器で構成される大規模な配電網では、個々の無負荷損失がわずかであっても、設備の運用寿命を通じて累積すると、相当なエネルギー消費量になります。

2．無負荷損失とは？

空荷損失 指定された電圧および周波数で一次側に電源が供給され、二次側が無負荷（開放）状態にあるときに、変圧器が消費する電力です。

主に磁気回路（鉄心）における損失に関係しています。

年間の無負荷時エネルギー消費量の簡易計算式は次のとおりです。

$$E_{\text{無負荷}} = P_0 \times t$$

ただし：

• E無負荷 ＝年間の無負荷時エネルギー損失

• P₀ ＝測定値または仕様書に記載された無負荷損失

• t 変圧器が通電している時間（時間）

1年中連続して通電している変圧器の場合：

$$t = 8,760\text{ 時間／年}$$

例えば、無負荷損失が指定値 P₀ である変圧器では、二次側の負荷が大きいか小さいか、あるいは一時的にゼロであっても、その損失は変圧器が通電している限り継続します。

これが、コア材が配電用変圧器のライフサイクルにおけるエネルギー性能に実質的な影響を及ぼす理由の一つです。

無負荷損失と負荷損失

無負荷損失と負荷損失を混同しないことが重要です。

空荷損失 は主にコアに関係し、電圧および周波数が安定している場合には比較的一定に保たれます。

負荷損 変圧器の負荷率に応じて変化し、主に巻線抵抗およびその他の負荷依存性効果に関連しています。

したがって、無負荷損失が極めて小さい変圧器が、あらゆる運転条件下で自動的に最も損失の少ない解決策になるわけではありません。

3. CRGO鋼とは？

CRGO は 冷間圧延結晶方位制御電気鋼板 .

CRGO鋼は、結晶の配向が磁束の流れ方向において優れた磁気特性を発揮するため、変圧器製造において広く用いられています。

現代のCRGO変圧器では、メーカーが以下の要素を最適化することで高効率を実現できます：

• 電気鋼のグレード

• 層積厚さ

• コアの形状

• 継手形状

• 磁束密度

• 製造公差

• コアの締付け

• 巻き方の構成

したがって、すべてのCRGO変圧器がコア損失が高いと仮定するのは正確ではありません。

実際の性能は、 CRGO変圧器 選択された材料およびトランスフォーマー全体の設計によって異なります。

CRGOベース設計の利点

CRGO技術は、成熟した製造エコシステムと豊富な実績を有しており、以下の要素間で実用的なバランスを提供できます。

• 効率性

• コスト

• サイズ

• 重量

• 製造の柔軟性

• 材料の入手可能性

• 確立された生産プロセス

多くの送配電事業者向け、商業向け、産業向け用途において、適切に設計されたCRGOトランスフォーマーは、効率性とプロジェクト全体の経済性という両面で適切な組み合わせを実現できます。

4. アモルファス金属コアとは？

「 アモルファスコア変圧器 磁気コア材としてアモルファス金属合金を採用しています。

従来の結晶性電気鋼と異なり、アモルファス金属は非晶質（アモルファス）の原子構造を持っています。この材料は、適切な運転条件下で非常に低い磁気ヒステリシス損失および渦電流損失を示すことができます。

その結果、アモルファス金属コアは、多くの従来型電気鋼コア設計と比較して、大幅に低い無負荷損失を達成できることが一般的です。

この特性により、アモルファスコア変圧器は、比較的負荷が低くあるいは変動する状態で長時間通電される用途において特に有効です。

アモルファスコア変圧器の期待されるメリット

具体的な設計、用途、および効率要件に応じて、アモルファスコア技術は以下の利点を提供可能です。

• 無負荷損失の低減

• 長期的なコア消費電力の削減

• ライフサイクル全体でのエネルギー消費削減の可能性

• 常時通電型配電網への高い適合性

• エネルギー効率向上および損失低減という目標を支援

ただし、この材料はCRGO鋼と比べて機械的・製造上の特性が異なります。

変圧器の設計、プロジェクト要件、および製造工程に応じて、寸法、重量、騒音、材料取扱い、コスト、製造の複雑さなどの要素について検討が必要となる場合があります。

5．アモルファスコア変圧器とCRGOコア変圧器の主な比較

以下の表は一般的な比較を示したものであり、実際の変圧器性能は、材料の種類のみに基づくのではなく、常にメーカーが保証する技術仕様書に準拠して評価する必要があります。

評価項目	アモルファスコア変圧器	CRGOコア変圧器
空荷損失	一般的に低い	鋼板のグレードおよび設計に依存
負荷損	変圧器全体の設計に大きく依存	変圧器全体の設計に大きく依存
初期コスト	設計および市場状況によっては高くなる場合あり	成熟したコスト構造および供給体制
長期的な省エネルギー効果	連続通電かつ軽負荷～中負荷で運用される用途に特に有効	最適化された設計により高効率を実現可能
素材の特長	非晶質磁性合金	晶粒定向電気鋼
製造	特別なコア加工および取扱いを要する	成熟・広く普及した技術
サイズと重量	応用分野および設計に依存	応用分野および設計に依存
騒音	全体の設計を含めて総合的に評価する必要がある	全体の設計を含めて総合的に評価する必要がある
主な選定ポイント	コア損失およびライフサイクルにおけるエネルギー消費量の最小化	コスト、効率、供給安定性、性能のバランスを取ること

本表は、あらゆる状況に適用可能な絶対的な順位付けとして解釈してはならない。変圧器の性能は、実際に使用されるコア材料のグレード、磁束密度、巻線設計、冷却方式、定格容量、電圧、製造工程および適用される規格など、さまざまな要因に依存する。

6．無負荷損失のみで比較してはならない

これは、 アモルファスコア変圧器 とCRGO変圧器を比較する際の最も重要な原則の一つです。

購入者は、ある見積もりで無負荷損失が低いというだけで変圧器を選定してはなりません。

より包括的な技術的・商業的比較には、以下の項目を含める必要があります：

1．無負荷損失

二次側に負荷を接続していない状態で、変圧器が通電されたときに消費される電力はどれほどですか？

2．負荷損失

変圧器が想定される負荷パターンで運転した場合に、どれだけのエネルギーが損失しますか？

3．年間負荷プロファイル

変圧器は、年間の大半において20％、40％、60％、あるいは80％の負荷率で運転されますか？

4. 通電時間

変圧器が年間何時間通電されるか？

5. 電気料金

省エネルギー型変圧器は、節約できる電力コストが十分に高い場合に、経済的により有利になります。

6. 購入価格

2種類の変圧器技術間の初期価格差は、ライフサイクル費用計算に必ず含める必要があります。

7. 使用寿命

数十年にわたって運用されることが見込まれる変圧器は、一時的または短期間の使用を想定した機器とは異なる経済性分析を要することがあります。

8. 物理的要件

重量、外形寸法、騒音、設置スペース、輸送条件、基礎仕様などの要件は、プロジェクト全体のコストに影響を及ぼします。

9. 効率基準

最終的な機器選定の前に、適用される地域または国のエネルギー効率要件を確認する必要があります。

10. 電力会社の要件

電力会社は、変圧器の損失、材料、試験、付属品、および文書化について特定の要件を定めている場合があります。

したがって、最も適切な比較は 実際の保証損失データとプロジェクトの運転プロファイルに基づくものであり 、汎用的な技術ラベルに基づくものではありません。

7. 単純なライフサイクルコスト枠組み

基本的なエネルギー損失計算により、異なる変圧器設計を比較することができます。

簡略化された年間損失コストモデルは以下のとおりです：

$$\text{年間エネルギー損失コスト} = (P_0 \times 8,760 + P_k \times H_{\text{等価}}) \times \text{電力単価}$$

ただし：

• P₀ 無負荷損失

• 8,7601年間の連続通電時間

• Pₖ 指定基準負荷における負荷損失

• Hₑqᵤᵢᵥₐₗₑₙₜ 実際の負荷プロファイルから算出された等価全負荷時間

• 電力単価 適用される電気料金

これは簡略化された工学・経済モデルです。

完全 トランスフォーマーの総所有コスト（TCO） 分析には以下の項目も含まれる場合があります：

• 初期購入価格

• 交通機関

• 設置

• エネルギー損失

• メンテナンス

• 検査

• 予想耐用年数

• 交換費用

• 資金調達条件または割引率

• 電力料金の上昇率

• 適用される場合の需要家負担金（デマンドチャージ）

• 適用される場合のカーボン関連コスト

負荷プロファイルが重要な理由

無負荷損失と負荷時損失が異なる2種類のトランスフォーマーを考えてみましょう。

トランスフォーマーAが無負荷損失は大幅に小さいものの負荷時損失は大きいのに対し、トランスフォーマーBは無負荷損失がやや大きいものの負荷時損失は小さい場合、どちらがライフサイクル全体で優れた選択肢となるかは、実際の運用状況によって決まります。

負荷が軽く、長時間にわたり通電し続けられる変圧器では、無負荷損失の影響が特に大きくなる場合があります。

負荷が重く、長期間にわたって運転される変圧器では、負荷損失の重要性が次第に高まります。

そのため、プロジェクトごとに損失を詳細に分析するほうが、コア材料を単純に比較するよりも実用的です。

8．アモルファスコア設計が有利となる用途は？

無負荷損失の低減を強く重視する用途では、アモルファスコア技術の検討価値が特に高くなります。

応用例には以下のようなものがあります：

電力配電ネットワーク

送配電網における配電用変圧器は、下流側の需要が大きく変動しても、常時通電したまま運用されることが一般的です。

ネットワーク全体で多数の変圧器が稼働している場合、それらのコア損失の合計値は重要な検討要素となります。

低～中負荷の配電ポイント

定格容量を下回る負荷で頻繁に運転されながらも、常時通電状態が維持される変圧器では、無負荷損失の低減がライフサイクル全体での実質的なメリットをもたらす可能性があります。

電気料金の高い市場

電力料金が比較的高い地域では、長期的な変圧器損失の低減が、より大きな経済的効果をもたらす可能性があります。

省エネルギー事業

特定の省エネルギー目標、カーボン削減目標、または技術的損失低減目標を掲げる事業では、変圧器戦略の一環としてアモルファスコア設計の採用を検討することがあります。

大規模な変圧器調達

数百台から数千台に及ぶ同型変圧器を調達する電力会社や開発事業者にとって、単体あたりの年間エネルギー損失をわずかに低減するだけでも、ネットワーク全体で見れば大きな効果を生むことがあります。

ただし、こうした用途においても、実際の技術データ、事業の負荷プロファイル、およびライフサイクル経済性に基づいた評価を行う必要があります。

9．CRGOが実用的な選択肢となるのはどのような場合か？

CRGOは、幅広い配電用変圧器用途において確立された技術です。

CRGOを採用した設計が適しているのは、以下のような点をプロジェクトが重視する場合です：

• 初期コストとライフサイクルコストのバランス

• 確立された製造プロセス

• 材料の入手可能性

• 特定のサイズまたは重量要件

• 高負荷運転

• 既存の電源仕様

• 慣れた保守作業手法

• 確立された製品規格

十分に設計されたCRGO変圧器は、高い効率性能を実現できます。

重要なのは CRGOを、非効率な変圧器設計と同義として扱ってはなりません。 .

最新の電気鋼板の材質、最適化されたコア形状、磁束密度の制御、接合部構造の向上、巻線設計の最適化など、さまざまな要素が最終的な損失性能に影響を与えます。

10．運用条件の変化が意思決定に与える影響

同じトランスフォーマー技術でも、用途によって経済性が大きく異なります。

シナリオA：負荷が軽く、常時通電

負荷の軽い配電網に供給するトランスフォーマーは、24時間365日通電したまま運用されることがあります。

この場合、無負荷損失（アイドルロス）が年間総エネルギー損失の大きな割合を占める可能性があります。

そのため、低損失コア設計をより詳細に検討する価値があります。

シナリオB：負荷が高く、比較的一定

負荷の重い産業施設に電力を供給するトランスフォーマーは、運用時間の大半を比較的高負荷で過ごすことがあります。

この場合、負荷時損失が次第に重要度を増し、トランスフォーマー全体の設計を包括的に評価する必要があります。

シナリオC：変動する商業用負荷

商業ビルでは、昼間と夜間、平日と週末との間で負荷に大きな差が生じることがあります。

したがって、経済性の比較には、単一の想定負荷率ではなく、年間負荷率の予測曲線を用いるべきである。

シナリオD：再生可能エネルギーまたは分散型エネルギーの活用

太陽光発電（PV）および蓄電池（BESS）システムでは、変動する電力潮流が生じ、場合によっては双方向の潮流となる可能性がある。

このような用途では、変圧器は、潮流の方向、電圧変動、高調波、保護要件など、実際の運転条件に基づいて評価されるべきである。

11．変圧器サプライヤーに確認すべき質問

低損失または高効率の配電用変圧器を購入する前に、メーカーから具体的な技術情報を求めること。

損失データ

• 無負荷損失の保証値はいくらか？

• 負荷時損失の保証値はいくらか？

• 損失の値は、どの基準温度で規定されているか？

• 無負荷損失の測定は、どの電圧および周波数で行うか？

効率と規格

• このトランスはどの効率要件を満たしていますか？

• 損失測定にはどの規格が用いられますか？

• 購入仕様書において、効率または損失値の保証はありますか？

テスト

• 無負荷損失および負荷損失の試験は工場出荷試験で実施されますか？

• メーカーは試験報告書を提供できますか？

• どのような工場受入試験が含まれていますか？

デザイン

• コアに使用される材料およびそのグレードは何ですか？

• 巻線に使用される材料は何ですか？

• 設計では磁束密度をどのように制御していますか？

• 想定される騒音レベルはどれくらいですか？

• 外形寸法と重量はどのくらいですか？

商業的考慮事項

• 想定される製造リードタイムはどれくらいですか？

• メーカーはライフサイクルコストの比較資料を提供できますか？

• このプロジェクト向けにトランスフォーマーをカスタマイズできますか？

• 予備部品および技術サポートは提供されますか？

回答は、一般的な製品説明に頼るのではなく、技術仕様書および見積書に明記する必要があります。

12．アモルファスコアとCRGO：購入者はどのように選択すべきか？

選定プロセスは、5つのステップでまとめられます。

ステップ1：負荷プロファイルの設定

年間を通じた予想負荷を算出し、最大接続負荷のみを用いるのではなく、実際の運用状況に即した評価を行う。

ステップ2：保証損失データの取得

両方とも依頼する 無負荷損失および負荷損失 を各サプライヤーから入手する。

ステップ3：年間エネルギー損失の算出

予想通電時間と負荷プロファイルを用いて、年間損失を推定する。

ステップ4：総所有コスト（TCO）の比較

購入価格、エネルギー費用、保守費用、期待寿命、その他の関連プロジェクト費用を総合的に評価する。

ステップ5：技術的・法規制要件の確認

選択したトランスフォーマーが、電力会社の仕様、適用される効率基準、設置要件、およびプロジェクト固有の技術要件を満たしていることを確認してください。

このプロセスにより、プロジェクト所有者は、アモルファスコア型トランスフォーマーとCRGO（結晶性方向性鋼）コア型トランスフォーマーのどちらを選択するかについて、より根拠のある判断が可能になります。

Dingxin エネルギー効率向上型配電トランスソリューション

鼎新電気 当社はトランスフォーマーおよびプレハブサブステーションのメーカーであり、電力会社向け、商業施設向け、産業施設向け、再生可能エネルギー向け、インフラ向けにカスタマイズされたトランスフォーマーソリューションを提供しています。

当社のトランスフォーマー製品群には以下が含まれます：

• 配電変圧器

• 電力変圧器<br>

• オイルインマージドトランス

• 樹脂封止型変圧器

• パッド取り付け型トランスフォーマー

• プレファブリケート変電所

• お客様向けカスタマイズ変圧器ソリューション

トランスフォーマーの損失が購入判断において重要な要素となるプロジェクトでは、Dingxinがお客様とともに、必要な 容量、電圧、コア技術、巻線構成、冷却方式、効率目標、設置条件、および適用される規格を評価することが可能です。 .

適切なコア技術は、特定の材料を普遍的に好むことではなく、プロジェクトごとに異なります。保証された損失データに加え、実際の負荷プロファイルおよびライフサイクル経済性を総合的に検討することで、プロジェクト所有者はより適切な変圧器を選定できます。

よくあるご質問

アモルファスコア変圧器は、CRGO変圧器よりも高効率ですか？

アモルファスコア変圧器は、多くの従来型CRGO設計と比較して、無負荷損失が一般に低くなります。ただし、変圧器全体の効率は、負荷損失や負荷条件、設計、運用プロファイルにも依存します。

アモルファスコア変圧器の主な利点は何ですか？

主な利点は、無負荷時（コア）損失を大幅に低減できる可能性があることです。これは、長時間通電状態が続き、比較的軽負荷または変動負荷で運用される変圧器において特に有効です。

変圧器におけるCRGOとは何を意味しますか？

CRGOは 冷間圧延結晶方位制御電気鋼板 これは、トランスの磁気コア材料として広く用いられており、適切に選定・設計すれば高い効率を実現できます。

無負荷損失と負荷損失の違いは何ですか？

無負荷損失は、機器に電源が供給されている状態でトランスのコア部で主に発生します。一方、負荷損失は、電流がトランスの巻線を流れる際に増加し、トランスの負荷率と強く関連しています。

アモルファス変圧器は、初期コストが高めでも導入価値がありますか？

これは、プロジェクトの運転条件、電力単価、年間通電時間、トランスの負荷率、使用期間、および各技術間の価格差によって異なります。購入価格のみで判断するのではなく、総所有コスト（TCO）分析を行うべきです。

当社（ディンシン）では、アモルファスコア変圧器やCRGO変圧器のカスタマイズ対応が可能ですか？

ディンシンは、プロジェクト固有の要件に基づいたカスタマイズ変圧器ソリューションを提供しています。適用されるコア技術、容量、電圧、効率目標、冷却方式、巻線構成など、その他のパラメーターは、用途に応じて評価可能です。

比較 トランス ディンシン製品による損失削減

どちらを選ぶかは アモルファスコア変圧器およびCRGO変圧器 選定基準は、測定可能な性能およびライフサイクル経済性に基づくべきであり、単に購入価格が最も安いことや、ある一つの損失値だけを根拠とすべきではありません。

新しい配電用変圧器プロジェクトをご検討中ですか？ ディンシンのエンジニアリングチームへお問い合わせください。変圧器の容量、電圧、無負荷損失、負荷損失、コア材質の選択肢、効率要件、総所有コスト（TCO）など、プロジェクトに応じた包括的な評価を実施いたします。

ご希望の電圧、kVA容量、想定負荷プロファイル、年間運転時間、および電力コストの前提条件をお知らせください。当社エンジニアリングチームが、お客様の用途に最適なカスタマイズ変圧器ソリューションの定義をサポートいたします。

ディンシン・エレクトリック — カスタマイズ変圧器およびプレハブ式変電所ソリューション