மின்கட்டமைப்பின் அடித்தளத்தை மறுவடிவமைத்தல்: மின்மாற்றித் தொழில்நுட்பத்தில் மூன்று திருப்புமுனை எல்லைகள்

அறிமுகம்

டிரான்ஸ்ஃபார்மர்கள் மிகவும் பழமையானவை.

"மின்மாற்றித் தொழில்நுட்பம்" என்ற வார்த்தையைக் கேட்கும்போது பலருக்கு ஏற்படும் முதல் எண்ணம் இதுதான். ஏனென்றால், மின்காந்தத் தூண்டல் 1831-ஆம் ஆண்டிலேயே கண்டுபிடிக்கப்பட்டது. நவீன மின்மாற்றியின் அடிப்படை வடிவம் 1885-ஆம் ஆண்டிலேயே அமைக்கப்பட்டுவிட்டது. 140 ஆண்டுகள் பழமையான ஒரு சாதனம் சொல்வதற்குப் புதிதாக என்ன கதை இருக்க முடியும்?

ஆனால் உண்மை இதற்கு முற்றிலும் நேர்மாறானது. மின்மாற்றித் தொழில்நுட்பம், கடந்த அரை நூற்றாண்டில் நிகழ்ந்த எதையும் விட மிக ஆழமான ஒரு உருமாற்றத்திற்கு உள்ளாகி வருகிறது.

இந்த மாற்றத்தை மூன்று முனைகள் வரையறுக்கின்றன: திட-நிலை மின்மாற்றிகள் 'செயலற்ற' நிலையிலிருந்து 'செயல்பாட்டு' நிலைக்கு நகர்கின்றன; சிலிக்கான் கார்பைடு சாதனங்கள் இந்தப் புரட்சிக்கு உந்துசக்தியாக விளங்குகின்றன; மேலும், பசுமைப் பொருட்கள் மின்மாற்றிகளை அதிக செயல்திறன் மிக்கதாகவும் சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்ததாகவும் ஆக்குகின்றன. செயற்கை நுண்ணறிவுப் புரட்சி மற்றும் உலகளாவிய எரிசக்தி மாற்றம் ஆகியவற்றிலிருந்து எழும் புதிய தேவைகளே இவை அனைத்தையும் இயக்குகின்றன.

இந்தக் கட்டுரை உங்களை இந்த மூன்று எல்லைகளுக்குள் ஆழமாக அழைத்துச் சென்று, மின்மாற்றித் தொழில்நுட்பத்தின் எதிர்காலத்தை வெளிப்படுத்துகிறது.

அத்தியாயம் ஒன்று: திட நிலை மின்மாற்றிகள்—"இரும்பு நிறை" முதல் "சக்தி திசைவி" வரை

1.1 மரபுசார் மின்மாற்றிகளின் தலைவிதி

வழக்கமான மின்மாற்றிகள் நேர்த்தியானவை, ஆனால் வரம்புக்குட்பட்டவை.

அவற்றின் எளிமையில் நேர்த்தியானவை: இரும்பு உள்ளகம் மற்றும் செப்புச் சுருள்கள், மின்காந்தத் தூண்டல், அசையும் பாகங்கள் இல்லை, பல பத்தாண்டுகளுக்கு நம்பகமானவை. அதே எளிமையில் வரம்புக்குட்பட்டவை: அவற்றால் மின்னழுத்தத்தை செயலற்ற முறையில் மட்டுமே மாற்ற முடியும். அவற்றால் மின்சாரப் பாய்வைக் கட்டுப்படுத்த முடியாது, அலைவடிவங்களைச் சீரமைக்க முடியாது, இருதிசைப் பாய்வைக் கையாள முடியாது, நேர் மின்னோட்டத்துடன் (DC) நேரடியாக இடைமுகம் கொள்ள முடியாது.

ஒருவழி மின்கட்டமைப்புகளும் நிலையான மின்சுமைகளும் இருந்த காலத்தில், இந்த வரம்புகள் ஒரு பொருட்டாக இருக்கவில்லை. ஆனால் இன்றைய மின்கட்டமைப்பு அடிப்படையில் வேறுபட்டது—சூரிய மற்றும் காற்றாலை மின்சாரம் கடுமையாக ஏற்ற இறக்கமடைகிறது, மின்சார வாகனங்கள் கணிக்க முடியாத வகையில் மின்னேற்றம் அடைகின்றன, தரவு மையங்களுக்கு அதீத நிலைத்தன்மை தேவைப்படுகிறது, மேலும் மின்சாரப் பாய்வின் திசையும் இனி நிலையானதாக இல்லை. வழக்கமான மின்மாற்றிகளின் செயலற்ற தன்மை, பெருகிய முறையில் ஒரு முட்டுக்கட்டையாக மாறிவருகிறது.

1.2 திட நிலை மின்மாற்றிகள்: மின்மாற்றி என்றால் என்ன என்பதை மறுவரையறை செய்தல்

திட நிலை மின்மாற்றிகள் (SSTs) நிலைமையையே முற்றிலும் மாற்றிவிடுகின்றன.

அவற்றின் இயக்கக் கொள்கை வழக்கமான மின்மாற்றிகளிலிருந்து முற்றிலும் வேறுபட்டது: முதலில், உள்வரும் ஏசி-யை டிசி-யாக நேராக்குதல்; பின்னர், ஆற்றல் மின்னணுவியலைப் பயன்படுத்தி டிசி-யை உயர் அதிர்வெண் ஏசி-யாக (ஆயிரக்கணக்கான முதல் நூறாயிரக்கணக்கான ஹெர்ட்ஸ்) மாற்றுதல்; ஒரு சிறிய உயர் அதிர்வெண் மின்மாற்றி வழியாகச் செலுத்துதல்; இறுதியாக, விரும்பிய வெளியீட்டிற்கு மீண்டும் நேராக்குதல் அல்லது மாற்றுதல்.

உயர் அதிர்வெண்ணே முக்கியமானது. மின்மாற்றியின் அளவு அதன் இயக்க அதிர்வெண்ணுக்கு நேர்மாறு விகிதத்தில் இருக்கும்—அதாவது, அதிக அதிர்வெண் என்றால் சிறிய உள்ளகம். 50 ஹெர்ட்ஸ் அதிர்வெண்ணில் நூற்றுக்கணக்கான கிலோகிராம் இரும்பு உள்ளகம் தேவைப்படும் ஒரு மின்மாற்றிக்கு, சில கிலோஹெர்ட்ஸ் அதிர்வெண்ணில் உள்ளங்கை அளவுள்ள ஒரு காந்த உள்ளகம் மட்டுமே தேவைப்படலாம். இதுவே SST-களின் திறனுக்குப் பின்னால் உள்ள இரகசியம்.அளவை 90% வரை குறைக்கவும்வழக்கமான வடிவமைப்புகளுடன் ஒப்பிடும்போது.

1.3 செயல்திறன் மிக்க திறன்களுக்கான புரட்சிகரமான பாய்ச்சல்

அளவு குறைப்பு என்பது ஒரு துணை விளைவு மட்டுமே. உண்மையான புரட்சிகரமான அம்சம் என்பது, SST-களால் முனைப்புடன் செய்யக்கூடியதுதான்:

• துல்லியமான மின்னழுத்த ஒழுங்குமுறைஉள்ளீட்டில் பெரும் ஏற்ற இறக்கங்கள் இருந்தாலும் வெளியீடு மிகவும் சீராகவே இருக்கிறது.
• செயலில் உள்ள ஹார்மோனிக் வடிகட்டுதல்கிட்டத்தட்ட சரியான சைன் அலைகளை வழங்குதல்
• இருவழி ஆற்றல் மேலாண்மைபரவலாக்கப்பட்ட உற்பத்தியை தடையின்றி ஏற்றுக்கொள்கிறது
• நேரடி DC இடைமுகம்சூரிய ஆற்றல், சேமிப்பு மற்றும் தரவு மையங்கள் நேரடியாக இணைக்கப்படலாம்.
• வேகமாகதவறான தனிமைப்படுத்துதல்கீழ்நிலை உபகரணங்களைப் பாதுகாக்க மில்லி விநாடிகளில் பதிலளித்தல்

வழக்கமான மின்மாற்றிகள் "செயலற்ற கூறுகள்" ஆகும். SST-கள் "செயல்பாட்டு முனைகள்" ஆகும். அவை ஆற்றல் மின்னணுவியல் மற்றும் மின்மாற்றித் தொழில்நுட்பத்தின் ஒரு ஆழமான இணைப்பைக் குறிக்கின்றன—இது "இரும்பு நிறை" என்பதிலிருந்து "ஆற்றல் திசைவி" என்பதற்கான ஒரு பாய்ச்சலாகும்.

1.4 செயற்கை நுண்ணறிவு தரவு மையத்தின் கட்டாயம்

SST பயன்பாட்டை ஊக்குவிக்கும் முதல் முக்கியப் பயன்பாடு AI தரவு மையம் ஆகும்.

செயற்கை நுண்ணறிவுப் பயிற்சிச் சுமைகளுக்கு ஒரு தனித்துவமான பண்பு உண்டு: அவை மில்லி விநாடிகளில் கடுமையாக ஏற்ற இறக்கமடைகின்றன. ஒரு கணம், அவை முழு வேகத்தில் கணக்கிட்டுக் கொண்டிருக்கும்; அடுத்த கணமே, அவை செயலற்று இருக்கும். இந்த நிலையற்ற தன்மை மின் அமைப்புகளுக்குச் சுமையை ஏற்படுத்துகிறது—மின்னழுத்தம் திடீரெனக் குறையவும் அதிகரிக்கவும் கூடும், இது சேவையகத்தின் நிலைத்தன்மையைப் பாதிக்கிறது.

வழக்கமான டிரான்ஸ்ஃபார்மர்கள் பயனற்றவை. ஆனால் SST-கள் அப்படி அல்ல—அவை மைக்ரோ வினாடிகளில் செயல்பட்டு, வெளியீட்டை நிலைப்படுத்தி, சர்வர்களை உகந்த நிலையில் வைத்திருக்கின்றன.

மிக முக்கியமாக, தரவு மையங்கள் DC விநியோகத்தை அதிகளவில் ஏற்றுக்கொள்கின்றன. சர்வர்கள் உள்ளகமாக DC-யில் இயங்குகின்றன. வழக்கமான அணுகுமுறை என்பது AC-யை உள்ளீடாகப் பெற்று, அதை DC-யாக நேராக்கி, பின்னர் விநியோகிப்பதாகும்—இதில் பல மாற்றும் நிலைகள், குறைந்த செயல்திறன் மற்றும் அதிக வெப்பம் ஆகியவை அடங்கும். SST-கள் நடுத்தர மின்னழுத்த AC-யை நேரடியாகப் பெற்று, குறைந்த மின்னழுத்த DC-யை வெளியீடாகத் தருவதால், பல நிலைகளும் தவிர்க்கப்படுகின்றன.ஒட்டுமொத்த செயல்திறனை 3% அல்லது அதற்கு மேல் மேம்படுத்துதல்.

மிகப்பெரிய தரவு மையத்தைப் பொறுத்தவரை, அந்த 3% என்பது ஆண்டுதோறும் மில்லியன் கணக்கான டாலர் மின்சாரச் சேமிப்பையும், பல்லாயிரக்கணக்கான டன் கார்பன் குறைப்பையும் குறிக்கிறது.

1.5 சந்தை கண்ணோட்டம்

உலகளாவிய SST சந்தை விரிவடைந்து வருகிறது25-35% கூட்டு வருடாந்திர வளர்ச்சி விகிதம்மூன்று முக்கியக் காரணிகள்: உயர்தர மின்சாரத்திற்கான செயற்கை நுண்ணறிவுத் தரவு மையங்களின் வேட்கை, புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் ஒருங்கிணைப்பிற்குத் தேவைப்படும் இருவழித் திறன், மற்றும் சிறிய உபகரணங்களுக்கான நகர்ப்புற மின்கட்டமைப்புகளின் விருப்பம்.

2028-2030 ஆம் ஆண்டுதான், SST-கள் ஒரு குறிப்பிட்ட பிரிவிலிருந்து பிரதான நீரோட்டத்திற்கு மாறும் ஒரு திருப்புமுனையாக இருக்கும் என்று தொழில்துறை ஒருமித்த கருத்து தெரிவிக்கிறது.

அத்தியாயம் இரண்டு: சிலிக்கான் கார்பைடு—திண்ம நிலை மின்மாற்றிகளின் "இதயம்"

2.1 பவர் எலக்ட்ரானிக்ஸ் முட்டுக்கட்டை

SST கருத்தாக்கம் எவ்வளவு மேம்பட்டதாக இருந்தாலும், அது ஆற்றல் மின்னணு சாதனங்கள் என்ற ஒரு முக்கியக் கூறினைச் சார்ந்துள்ளது. அவை AC-ஐ DC-ஆகவும், DC-ஐ உயர் அதிர்வெண் AC-ஆகவும், மீண்டும் பழைய நிலைக்கும் மாற்றும் திறனைக் கையாளுகின்றன.

நீண்ட காலமாக, SST-களுக்கு பவர் எலக்ட்ரானிக்ஸ் ஒரு மிகப்பெரிய தடையாக இருந்து வந்தது. வழக்கமான சிலிக்கான் IGBT-கள் (இன்சுலேட்டட் கேட் பைபோலார் டிரான்சிஸ்டர்கள்) சுமார் 3 kV மின்னழுத்த வரம்பைக் கொண்டுள்ளன. 10 kV அல்லது அதற்கும் அதிகமான நடுத்தர மின்னழுத்தங்களைக் கையாள, பல சாதனங்கள் தொடரிணைப்பில் இணைக்கப்பட வேண்டும். இந்தத் தொடரிணைப்பு, சிக்கலான இயக்கச் சுற்றுகள், மின்னழுத்தப் பகிர்வுச் சவால்கள் மற்றும் நம்பகத்தன்மைச் சிக்கல்களை ஏற்படுத்துகிறது. இதனால் SST-கள் விலை உயர்ந்ததாகவும் கடினமானதாகவும் ஆகின்றன.

2.2 சிலிக்கான் கார்பைடு திருப்புமுனை

சிலிக்கான் கார்பைடு (SiC) எல்லாவற்றையும் மாற்றிவிடுகிறது.

இந்த அகன்ற பட்டை இடைவெளி கொண்ட குறைக்கடத்திப் பொருளானது, சிலிக்கானை விட மிக அதிக மின்னழுத்தங்களைத் தாங்கக்கூடியது. சமீபத்திய தலைமுறை SiC MOSFET-களால் (உலோக-ஆக்சைடு-குறைக்கடத்தி புல-விளைவு டிரான்சிஸ்டர்கள்) முடியும்.ஒவ்வொரு சிப்பிற்கும் 10-15 kV வரை கையாளும் திறன்நடுத்தர மின்னழுத்த விநியோகக் கட்டமைப்புத் தேவைகளை நேரடியாகப் பூர்த்தி செய்கிறது.

10 kV-வகுப்பு SiC சாதனங்களைக் கொண்டு, SST வடிவமைப்பு வியத்தகு முறையில் எளிமையாகிறது: சிக்கலான தொடர் இணைப்புகள் இல்லை, எளிமையான இயக்கச் சுற்றுகள், அதிக நம்பகத்தன்மை, சிறிய அளவு, குறைந்த செலவு.

2.3 சமீபத்திய முன்னேற்றம்

சமீபத்தில் SiC தொழில்நுட்பத்தில் பல திருப்புமுனைகள் ஏற்பட்டுள்ளன:

15 kV இருதிசை தடுப்பு சாதனங்கள்இருதிசைப் பயன்பாடுகளில் SST-களுக்கு உள்ள ஒரு முக்கிய சவாலைத் தீர்க்கும் வகையில் இது நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது—அதாவது, அந்தச் சாதனம் இரு திசைகளிலும் மின்னழுத்தத்தைத் தடுக்க வேண்டும்.

10 kV SiC MOSFETகள்10 மிமீ × 10 மிமீ வரையிலான சில்லு அளவுகள், ஏறக்குறைய 40 ஆம்பியர் மின்கடத்தும் திறன், 12 kV-ஐத் தாண்டிய முறிவு மின்னழுத்தங்கள் மற்றும் கோட்பாட்டு வரம்புகளை நெருங்கும் குறிப்பிட்ட ஆன்-ரெசிஸ்டன்ஸ் ஆகியவற்றுடன் கூடியவை, தற்போது 6-அங்குல SiC உற்பத்தித் தொடர்களில் பெருமளவில் உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றன.

இதன் பொருள், மையச் சாதனம் இனி ஒரு ஆய்வக மாதிரி அல்ல—அது பெருமளவில் கிடைக்கக்கூடிய ஒரு தொழில்துறை தயாரிப்பு ஆகும்.

2.4 AI தரவு மையங்களுக்கான நேரடி மதிப்பு

AI தரவு மையங்களுக்கு, SiC உடனடி மதிப்பை வழங்குகிறது:

• 800 V DC நேரடி விநியோகம்ஒரு ரேக்கிற்கான மின் அடர்த்தியை 1 மெகாவாட்டாக உயர்த்துவதன் மூலம் இது சாத்தியமாகிறது.
• PUE (மின்சாரப் பயன்பாட்டுத் திறன்)1.1-க்கும் கீழே குறையலாம், இது தொழில்துறை சராசரியை விட மிகவும் சிறந்தது.
• ஆண்டுதோறும் மில்லியன் கணக்கில் மின்சார சேமிப்புஹைப்பர்ஸ்கேல் வசதிகளுக்கு

2.5 புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல்கள் மீதான தொலைநோக்கு தாக்கம்

சூரிய ஆற்றல் மற்றும் ஆற்றல் சேமிப்புப் பயன்பாடுகளில், SiC-இன் உயர் அதிர்வெண் திறன், வடிகட்டிக் கூறுகளின் அளவை 50% வரை சுருக்கி, அமைப்புச் செலவுகளை 20% குறைக்கிறது. மிக முக்கியமாக, இது மின் மாற்றியின் செயல்திறனை 99%-ஐ நோக்கி உயர்த்தி, புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றலின் முழுத் திறனையும் வெளிக்கொணர்கிறது.

SiC என்பது திட நிலை சோதனைக் கருவிகளுக்கு (SSTs) ஒரு 'விருப்பத் துணைக்கருவி' அல்ல—அதுவே அதன் 'இதயம்'. அது இல்லாமல், SST-கள் ஆய்வகத்திலேயே தங்கிவிடும். அது இருந்தால், SST-கள் பரவலான பயன்பாட்டை நோக்கி விரிவடைந்து வருகின்றன.

அத்தியாயம் மூன்று: பசுமைப் பொருட்கள்—மரபுவழி மின்மாற்றிகளின் தொடர்ச்சியான பரிணாம வளர்ச்சி

3.1 உருவமற்ற உலோகம்: மையப் பொருட்களில் ஒரு புரட்சி

மின்மாற்றி உள்ளகங்களுக்கான பாரம்பரிய மூலப்பொருள் சிலிக்கான் எஃகு ஆகும். ஒரு நூற்றாண்டுக்கும் மேலாக, சிலிக்கான் எஃகு மெல்லியதாகவும், தூய்மையானதாகவும், சிறந்த இழையமைப்புடனும் மேம்பட்டுள்ளது. ஆனால், சிலிக்கான் எஃகுக்கு உடைக்கக் கடினமான இயற்பியல் வரம்புகள் உள்ளன.

படிக வடிவமற்ற உலோகம் ஒரு மாறுபட்ட அணுகுமுறையைக் கையாள்கிறது. அதன் அணு அமைப்பு படிக வடிவில் இருப்பதில்லை—அது கண்ணாடியைப் போல ஒழுங்கற்றதாக உள்ளது. இந்த ஒழுங்கற்ற அமைப்பு காந்தமாக்கலை மிகவும் எளிதாக்குகிறது.சிலிக்கான் எஃகுடன் ஒப்பிடும்போது ஹிஸ்டெரிசிஸ் இழப்புகளை 70-80% குறைக்கிறது..

If விநியோக மின்மாற்றிஉருவமற்ற உலோக உள்ளகங்களுக்கு மாறினால், சுமையற்ற நிலையிலான இழப்புகள் சுமார் நான்கில் மூன்று பங்கு குறையக்கூடும். ஒரு 1000 kVA மின்மாற்றியால் ஆண்டுக்கு 6,000 kWh-க்கும் அதிகமான மின்சாரத்தைச் சேமிக்க முடியும். நாடு முழுவதும் உள்ள மில்லியன் கணக்கான விநியோக மின்மாற்றிகள் இந்த மாற்றத்தைச் செய்தால், சேமிக்கப்படும் மின்சாரத்தின் அளவு பல பெரிய மின் உற்பத்தி நிலையங்களின் ஆண்டு உற்பத்திக்குச் சமமாக இருக்கும்.

சமீபத்திய முன்னேற்றங்கள்: உலோகக் கலவைக் கலவையை (செம்பு, போரான், முதலியன) சரிசெய்து, குளிரூட்டும் செயல்முறைகளை மேம்படுத்துவதன் மூலம், புதிய உருவமற்ற பொருட்கள் சிலிக்கான் எஃகுக்கு இணையான இயந்திர வலிமையை அடைவதோடு, இழப்புகளையும் மேலும் குறைக்கின்றன. இயந்திர நிலைத்தன்மையை மேம்படுத்தும் முக்கோண வடிவிலான கம்பிச்சுருள் உள்ளக வடிவமைப்புகளுடன் இணைக்கப்படுவதால், செயல்பாட்டின் போது உள்ளகம் முறியும் அபாயம் குறைக்கப்படுகிறது.

3.2 தாவர எண்ணெய்: காப்புப் பொருளின் பசுமையாக்கம்

மின்மாற்றி எண்ணெய் என்பது இனி வெறும் கனிம எண்ணெய் மட்டுமல்ல.

சோயாபீன்ஸிலிருந்து பெறப்படும் தாவர எண்ணெய் அடிப்படையிலான வெப்பக்காப்பு, நடைமுறைப் பயன்பாட்டிற்கு வந்து கொண்டிருக்கிறது. அதன் நன்மைகள் தெளிவாக உள்ளன:

• சுற்றுச்சூழல்: 98% மக்கும் தன்மை கொண்டது, கசிந்தால் குறைந்தபட்ச பாதிப்பு.
• உயர் தீப்பற்று வெப்பநிலை362°C, இது கனிம எண்ணெயின் 160-180°C வெப்பநிலையை விட மிகவும் அதிகம், சிறந்த தீ பாதுகாப்பு அளிக்கிறது.
• குறைந்த வெப்பநிலை செயல்திறன்: 2,200 மீட்டர் உயரத்தில் -25°C வெப்பநிலையிலும் நம்பகத்தன்மை நிரூபிக்கப்பட்டது

நிச்சயமாக, தாவர எண்ணெய்க்கு சில சாதக பாதகங்கள் உண்டு—அதிக விலை, கவனமான கலவை தேவைப்படும் ஆக்சிஜனேற்ற நிலைத்தன்மை. ஆனால் சுற்றுச்சூழல் தேவைகள் கடுமையாவதால், அதன் பயன்பாட்டு வரம்பு விரிவடைந்து வருகிறது.

3.3 மிக மெல்லிய சிலிக்கான் எஃகு: பாரம்பரிய வரம்புகளைத் தாண்டிச் செல்லுதல்

சிலிக்கான் எஃகு தொடர்ந்து பரிணாம வளர்ச்சி அடைந்து வருகிறது. சமீபத்திய இழையமைப்பு சார்ந்த வகைகள், மிகக் குறைந்த தடிமனை எட்டியுள்ளன.0.20 மிமீ—ஒன்றன் மீது ஒன்றாக அடுக்கப்பட்ட இரண்டு A4 தாள்களுக்குச் சமம்.

மெல்லியதாக இருப்பதால், சுழல் மின்னோட்ட இழப்புகள் குறைவாக இருக்கும். இந்த மிக மெல்லிய எஃகைப் பயன்படுத்தும் மின்மாற்றிகள், வழக்கமான தயாரிப்புகளுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​28% குறைவான சுமையற்ற இழப்புகளையும் 12% குறைவான சுமை இழப்புகளையும் அடைகின்றன. இந்த முன்னேற்றம் உருவமற்ற உலோகத்தைப் போல வியத்தகு அளவில் இல்லாவிட்டாலும், இது முதிர்ந்த செயல்முறைகளையும் கட்டுப்படுத்தக்கூடிய செலவுகளையும் பயன்படுத்துவதால், உடனடியான பெரிய அளவிலான பயன்பாட்டைச் சாத்தியமாக்குகிறது.

அத்தியாயம் நான்கு: டிஜிட்டல் இரட்டையர்கள் மற்றும் அறிவார்ந்த பராமரிப்பு

4.1 சென்சார் புரட்சி

டிரான்ஸ்ஃபார்மர்கள் 'செயலற்ற சாதனங்கள்' என்பதிலிருந்து 'அறிவார்ந்த கணுக்கள்' ஆகப் பரிணமித்து வருகின்றன.

புதிய மின்மாற்றிகள் பல உணரிகளைப் பொதிந்துள்ளன: சுருள்களில் உள்ள அதிக வெப்பப் பகுதி வெப்பநிலைகளைக் கண்காணிக்கும் ஒளியிழை உணரிகள்; உள்ளகம் மற்றும் சுருள்களின் இயந்திர நிலையைப் பதிவுசெய்யும் அதிர்வு உணரிகள்; ஆரம்பகால மின்காப்புச் சிதைவைக் கண்டறியும் பகுதி மின்னிறக்க உணரிகள்; எண்ணெயின் கலவையை நிகழ் நேரத்தில் பகுப்பாய்வு செய்யும் கரைந்த வாயு உணரிகள்.

இந்தத் தரவுகள் அனைத்தும் IoT வழியாகத் தொடர்ச்சியாகப் பாய்ந்து, மின்மாற்றிகளை "தகவல் தீவுகள்" என்பதிலிருந்து இணைக்கப்பட்ட மின்கட்டமைப்புச் சொத்துக்களாக மாற்றுகின்றன.

4.2 டிஜிட்டல் இரட்டைகள்: மெய்நிகர் கண்ணாடிகள்

தரவுகள் மட்டும் போதாது—உங்களுக்கு மாதிரிகள் தேவை. டிஜிட்டல் ட்வின் தொழில்நுட்பம் ஒவ்வொரு மின்மாற்றியின் மெய்நிகர் பிரதிகளையும் உருவாக்குகிறது: அதாவது, இயற்பியல் விதிகள் மற்றும் செயல்பாட்டுத் தரவுகள் உட்பொதிக்கப்பட்ட, மில்லிமீட்டர் துல்லியமான முப்பரிமாண மாதிரிகளை உருவாக்குகிறது.

இந்த மெய்நிகர் வெளியில், பொறியாளர்கள் எந்தவொரு சூழ்நிலையையும் உருவகப்படுத்தலாம்: சுமை 10% அதிகரித்தால் என்ன நடக்கும்? சுற்றுப்புற வெப்பநிலை 40°C-ஐ எட்டினால் என்ன ஆகும்? ஒரு குறிப்பிட்ட இடத்தில் சிறிய மின்னிறக்கம் ஏற்பட்டால் என்ன ஆகும்? உகந்த பதில்களைக் கண்டறிய, இவை அனைத்தையும் முன்கூட்டியே மாதிரியாக்கலாம்.

4.3 செயற்கை நுண்ணறிவு முன்கூட்டிய எச்சரிக்கை: எதிர்வினையிலிருந்து முன்கணிப்புக்கு

தரவுகளும் மாதிரிகளும், செயற்கை நுண்ணறிவு வழிமுறைகளால் மேம்படுத்தப்பட்டு, உண்மையான முன்கணிப்புப் பராமரிப்பைச் சாத்தியமாக்குகின்றன.

செயற்கை நுண்ணறிவு மாதிரிகள் மிகப்பெரிய வரலாற்றுத் தரவுத் தொகுப்புகளைப் பகுப்பாய்வு செய்து, செயலிழப்புகளுக்கு முன்னரான சிறப்பியல்பு வடிவங்களைக் கற்றுக்கொள்கின்றன. நிகழ்நேரத் தரவு இந்த வடிவங்களுடன் பொருந்தும்போது, ​​எச்சரிக்கைகள் உடனடியாகத் தூண்டப்படுகின்றன. எச்சரிக்கை துல்லியம் ஒரு குறிப்பிட்ட அளவை எட்டக்கூடும்.98%வழக்கமான வரம்பு எச்சரிக்கைகளை விட வாரங்கள் அல்லது மாதங்களுக்கு முன்பே.

இது பராமரிப்புத் தத்துவத்தை அடிப்படையாக மாற்றுகிறது: 'பழுதடைந்தால் சரிசெய்வது' என்பதிலிருந்து 'செயலிழப்பதற்கு முன் மாற்றுவது' என்றும், 'காலமுறை ஆய்வு' என்பதிலிருந்து 'தேவைக்கேற்ப பராமரிப்பு' என்றும் மாறுகிறது. செயல்திறன் 60% மேம்படுகிறது; ஆண்டுச் செலவுகள் 50% குறைகின்றன.

ஐந்தாம் அத்தியாயம்: மின்கட்டமைப்பு ஆதரவுத் திறன்—செயலற்ற நிலையிலிருந்து செயல்பாட்டு நிலைக்கு

5.1 கட்டம் உருவாக்கும் திறன்

மரபுசார் மின்மாற்றிகள் 'மின்கட்டமைப்பைப் பின்பற்றுபவை'—அதாவது, மின்கட்டமைப்பு வழங்கும் அதிர்வெண் மற்றும் மின்னழுத்தம் எதுவாக இருந்தாலும் அதை அவை எடுத்துக்கொள்கின்றன. அவை பின்பற்றுகின்றன; வழிநடத்துவதில்லை.

ஆனால், புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றலின் பயன்பாடு அதிகரிக்கும்போது, ​​மின்கட்டமைப்புகள் தங்கள் "நிலைமத்தை" இழக்கின்றன. பாரம்பரிய மின்னாக்கிகள், அதிர்வெண் ஏற்ற இறக்கங்களை எதிர்க்கும் சுழலும் நிறையைக் கொண்டுள்ளன; சூரிய மற்றும் காற்று ஆற்றல்கள், ஆற்றல் மின்னணுவியல் மூலம் இணைவதால், அவை எந்த நிலைமத்தையும் வழங்குவதில்லை. புதிய ஆதரவு ஆதாரங்கள் தேவைப்படுகின்றன.

அடுத்த தலைமுறை மின்மாற்றிகள் "மின்கட்டமைப்பு உருவாக்கும்" திறனைப் பெற்று வருகின்றன: மேம்படுத்தப்பட்ட சுருள் வடிவமைப்புகள் மற்றும் கட்டுப்பாட்டுத் தொகுதிகள் மூலம், அவை பாரம்பரிய மின்னாக்கிகளைப் போல நிலைம ஆதரவை வழங்க முடியும். மேலும், இடையூறுகளின் போது அதிர்வெண் மற்றும் மின்னழுத்த மாற்றங்களைத் தணிப்பதற்காக, வினைத்திறன் மின்னோட்டத்தை முனைப்புடன் செலுத்துகின்றன. பிரதான மின்கட்டமைப்பு செயலிழந்தால், அவை சில மில்லி விநாடிகளில் தனித்தீவு முறைக்கு மாறி, உள்ளூர் மின்சுமைகளுக்குத் தொடர்ந்து மின்சாரம் வழங்க முடியும்.

5.2 புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் வளம் நிறைந்த மின்கட்டமைப்புகளுக்கான மதிப்பு

அதிக புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் கொண்ட மின்கட்டமைப்புகளுக்கு இந்தத் திறன் இன்றியமையாதது.

மேகங்கள் திடீரென ஒரு பெரிய சூரிய மின்தகட்டை மூடும்போது, ​​மின்கட்டமைப்பின் அதிர்வெண் வேகமாக குறையக்கூடும். மின்கட்டமைப்பை உருவாக்கும் திறன் கொண்ட ஒரு மின்மாற்றி, சில பத்து மில்லி விநாடிகளுக்குள் செயல்பட்டு, சேமிக்கப்பட்ட ஆற்றலை வெளியிட்டு அதிர்வெண்ணை நிலைப்படுத்தி, மற்ற மின் மூலங்கள் தங்கள் செயல்பாட்டை அதிகரிக்க அவகாசம் அளிக்கும். இந்தத் திறன் இல்லாமல், இதே இடையூறு தொடர் செயலிழப்புகளையும் மின்வெட்டுகளையும் தூண்டக்கூடும்.

5.3 சாதனத்திலிருந்து அமைப்புக்கு

மின்மாற்றிகள் இனி தனித்த சாதனங்கள் அல்ல — அவை மின்கட்டமைப்பு ஒழுங்குமுறையில் பங்கேற்கும் செயல்மிகு அமைப்பு முனைகளாகும். இது ஒரு அடிப்படையான பங்கு மாற்றமாகும்: "செயலற்ற மின்னழுத்த மாற்றிகள்" என்பதிலிருந்து "செயல்மிகு மின்கட்டமைப்பு ஆதரவாளர்கள்" என்பதாக மாறியுள்ளது.

 

முடிவுரை: டிரான்ஸ்ஃபார்மரின் இரண்டாம் வாழ்க்கை

டிரான்ஸ்ஃபார்மர்கள் மிகவும் வயதானவையா? அதற்கு முற்றிலும் மாறாக, அவை ஒரு புதிய இளமையைப் பெற்று வருகின்றன.

திடநிலை மின்மாற்றிகள் அவற்றை 'பருமன்' என்பதிலிருந்து 'கச்சிதமான' வடிவத்திற்கும், 'செயலற்ற' என்பதிலிருந்து 'செயல்படும்' வடிவத்திற்கும் நகர்த்துகின்றன. சிலிக்கான் கார்பைடு சக்திவாய்ந்த புதிய 'இதயங்களை' வழங்குகிறது. பசுமைப் பொருட்கள் அவற்றை மேலும் தூய்மையானதாகவும் திறமையானதாகவும் ஆக்குகின்றன. எண்ணிம இரட்டைகள் அவற்றுக்குக் குரலையும் அறிவையும் அளிக்கின்றன. கட்டம் உருவாக்கும் திறன், அவற்றைப் பின்தொடர்பவர்களிலிருந்து ஆதரவாளர்களாக மாற்றுகிறது.

செயற்கை நுண்ணறிவுப் புரட்சி மற்றும் உலகளாவிய எரிசக்தி மாற்றம் ஆகியவற்றின் தேவைகளே இவை அனைத்திற்கும் உந்துதலாக உள்ளன. 140 ஆண்டுகள் பழமையான ஒரு சாதனம், அதன் காலத்தால் மறுவரையறை செய்யப்பட்டு, அதற்கு ஒரு மறுவாழ்வு வழங்கப்படுகிறது.

கடந்த நூற்றாண்டை விட அடுத்த பத்தாண்டு மின்மாற்றித் தொழில்நுட்பத்தில் அதிக மாற்றங்களைக் கொண்டு வரக்கூடும். இது படிப்படியான பரிணாம வளர்ச்சி அல்ல—இது ஒரு அடிப்படையான மறுவடிவமைப்பு. மேலும், அதன் வாசலில் நிற்கும்போதே, முற்றிலும் புதிய ஒரு மின்மாற்றி உலகம் உருவாகி வருவதை நம்மால் ஓரளவு காண முடிகிறது.