Què són els transformadors d'aleació amorfa Els avantatges del seu material nucli i les seves aplicacions

Els transformadors d'aleació amorfa, desenvolupats als anys 70, representen una nova generació de transformadors elèctrics que utilitzen aleacions amorfa com a material del nucli en lloc de les fulles de ferro-silici tradicionals. En comparació amb els transformadors de nucli de ferro-silici, redueixen les pèrdues sense càrrega en aproximadament un 70%–80% i la corrent sense càrrega en uns 85%. Aquests transformadors són actualment entre els més eficients energèticament dels transformadors de distribució disponibles, fent-los ideals per a aplicacions en àrees amb baixa utilització de càrrega i alt requeriment de seguretat contra incendis, com ara xarxes elèctriques rurals, edificis d'altes plantes, centres comercials, metro, aeroports, estacions de tren, empreses industrials i mineres, i centrals elèctriques.

Cintes d'aleació amorfa

Les cintes d'aleació amorfa es produeixen combinant elements com el ferro, cobalt, carboni, silici i bòr en proporcions precises. La barreja es fon a altes temperatures i després es solidifica ràpidament utilitzant una roda girant a alta velocitat, amb una velocitat de refredament que arriba a 1.000.000°C per segon. Aquest refredament extrem impedeix la formació d'estructures cristallines, resultant en una disposició atòmica desordenada i amorfa.

Formació d'aleacions amorfa

Normalment, quan els metalls o les aleacions es solidifiquen des de l'estat líquid, els àtoms passen d'una fase líquida desordenada a una estructura cristal·lina ordenada. No obstant això, amb una velocitat de refredament extremadament alta, els àtoms no tenen temps suficient per organitzar-se en una retícula regular i en comptes d'això es "congeleen" en un estat desordenat, similar a l'estructura dels líquids, formant el que es coneix com a aleació amorfa.

Per a que els metalls purs aconsegueixin una estructura amorfa, es requereix una velocitat de refredament excepcionalment alta. Degut a les limitacions tecnològiques actuals, aconseguir aquestes velocitats en producció a gran escala és impracticable, fent difícil produir estructures amorfa a partir de metalls purs.

Per superar això, els metalls amorfs normalment es produeixen allargant els metalls base amb altres elements. Les aleacions compostes per àtoms de diferents mides i propietats tenen punts de fusió més baixos i són més propensos a formar estructures amorfa durant la solidificació ràpida.

L'aleació amorfa utilitzada en els nuclis dels transformadors és una aleació basada en el ferro, solidificada ràpidament en cintes fines a una velocitat de refredament d'un milió graus per segon, amb un gruix només de 0,03 mm.

Avantatges dels transformadors d'aleació amorfa

Eficiència energètica

L'ús de nuclis d'aleació amorfa, juntament amb un procés de fabricació avançat de tres fases i tres columnes, reduïx significativament les pèrdues del nucli. Les pèrdues sense càrrega es redueixen a aproximadament el 25% de les dels transformadors secos convencionals. Tot i que el cost inicial dels nuclis d'aleació amorfa és més elevat, la seva excepcional eficiència i rendiment d'estalvi d'energia permeten recuperar la inversió addicional en un període de 3–5 anys amb una càrrega mitjana del 60%. Durant la vida útil de 30 anys del transformador, es poden aconseguir estalvis substancials en el cost de l'electricitat.

Fiabilitat

• Aïllament de classe H (temperatura de funcionament de 180°C): Ofereix excel·lent resistència tèrmica.

• Durabilitat: Capaç de suportar condicions de dipòsit i transport severes.

• Rendiment robust: Funciona de manera fiable en condicions ambientals adverses (incloent climats i entorns geogràfics extrems); pot suportar sobrecàrregues del 120% durant períodes prolongats.

• Resistència a circuits curts: Demostren una resistència superior a les forces de circuits curts.

• Sense manteniment: Pràcticament no requereix manteniment en condicions normals de funcionament.

Seguretat

• No inflamable: No s'encén, resisteix al foc i no explode ni emet gasos tàxics durant el funcionament.

• Resiliència ambiental: Menys sensible a les fluctuacions de temperatura, pols i contaminació.

• Resistència a creixements: No desenvolupa creixements amb el temps.

• Seguretat ambiental i humana: Segur per la salut humana i l'ambient, sense efectes nocius sobre l'equipament circundant.

Beneficis ambientals

• Ecològic: No causa contaminació ambiental durant la fabricació, el transport, el dipòsit o el funcionament.

• Reciclable: Les bobines i els materials del nucli es poden reciclar al final de la seva vida útil, permetent la reutilització de recursos sense dañar l'ambient.

• Baix soroll: El disseny avançat del nucli i les tècniques de fabricació asseguren nivells de soroll 4–5 dB inferiors als estandards nacionals actuals.

Per exemple, un transformador sec amorf de 2000 kVA SCRBH15-2000 operant amb una càrrega del 60% pot estalviar aproximadament 24.000 kWh d'electricitat anualment. Amb un cost de l'electricitat de 1 RMB per kWh, això es converteix en estalvis anuals de 24.000 RMB. Actualment, el preu de mercat d'un transformador comparable SCB10-2000 és d'aproximadament 450.000 RMB, mentre que la versió amorf costa uns 550.000 RMB, aproximadament un 20% més. No obstant això, la reducció dels costos operatius en un període de cinc anys pot compensar completament la inversió inicial més elevada.