Cosa sono i trasformatori in lega amorfizzata I loro vantaggi del materiale del nucleo e le applicazioni

I trasformatori a lega amorfizzata, sviluppati negli anni '70, rappresentano una nuova generazione di trasformatori elettrici che utilizzano leghe amorfizzate come materiale del nucleo invece delle tradizionali lamine di acciaio silicio. Rispetto ai trasformatori con nucleo in acciaio silicio, riducono le perdite a vuoto di circa il 70%–80% e la corrente a vuoto del 85% circa. Questi trasformatori sono attualmente tra i più efficienti dal punto di vista energetico disponibili per la distribuzione, rendendoli ideali per applicazioni in aree con basso utilizzo di carico e alte esigenze di sicurezza antincendio, come reti elettriche rurali, edifici ad alta quota, centri commerciali, metropolitane, aeroporti, stazioni ferroviarie, imprese industriali e minerarie e centrali elettriche.

Lamelle di Lega Amorfizzata

Le lamelle di lega amorfizzata vengono prodotte combinando elementi come ferro, cobalto, carbonio, silicio e boro in proporzioni precise. La miscela viene fusa ad alte temperature e poi solidificata rapidamente utilizzando una ruota rotante ad alta velocità, con un tasso di raffreddamento che raggiunge fino a 1.000.000°C al secondo. Questo raffreddamento estremo impedisce la formazione di strutture cristalline, risultando in un ordinamento atomico disordinato e amorfizzata.

Formazione delle Leghe Amorfizzate

In genere, quando i metalli o le leghe si solidificano da uno stato liquido, gli atomi passano da una fase liquida disordinata a una struttura cristallina solida ordinata. Tuttavia, con un tasso di raffreddamento estremamente elevato, gli atomi non hanno abbastanza tempo per organizzarsi in una griglia regolare e vengono invece "congelati" in uno stato disordinato, simile alla struttura dei liquidi, formando ciò che è noto come lega amorfizzata.

Per ottenere una struttura amorfizzata nei metalli puri, è richiesto un tasso di raffreddamento eccezionalmente alto. A causa delle limitazioni tecnologiche attuali, raggiungere tali tassi in produzione su larga scala è impraticabile, rendendo difficile produrre strutture amorfizzate dai metalli puri.

Per superare questo ostacolo, i metalli amorfizzati vengono tipicamente prodotti legando metalli base con altri elementi. Le leghe composte da atomi di dimensioni e proprietà diverse hanno punti di fusione inferiori e sono più propensi a formare strutture amorfizzate durante la solidificazione rapida.

La lega amorfizzata utilizzata nei nuclei dei trasformatori è una lega a base di ferro, solidificata rapidamente in sottili lamelle con un tasso di raffreddamento di un milione di gradi al secondo e uno spessore di solo 0,03 mm.

Vantaggi dei Trasformatori a Lega Amorfizzata

Efficienza Energetica

L'uso di nuclei in lega amorfizzata, unito a un avanzato processo di fabbricazione a tre fasi e tre colonne, riduce significativamente le perdite nel nucleo. Le perdite a vuoto vengono ridotte a circa il 25% rispetto ai trasformatori a secco convenzionali. Anche se il costo iniziale dei nuclei in lega amorfizzata è più elevato, l'eccezionale efficienza e le prestazioni di risparmio energetico permettono di recuperare l'investimento aggiuntivo entro 3-5 anni con un carico medio del 60%. Nel corso della vita utile di 30 anni del trasformatore, si possono realizzare risparmi sostanziali sui costi di energia elettrica.

Affidabilità

• Isolamento Classe H (temperatura di funzionamento 180°C): offre eccellente resistenza termica.

• Durabilità: in grado di sopportare condizioni di stoccaggio e trasporto dure.

• Prestazioni Robuste: funziona in modo affidabile in condizioni ambientali avverse (inclusi climi e contesti geografici estremi); può sostenere un sovraccarico del 120% per periodi prolungati.

• Resistenza ai Cortocircuiti: dimostra una resistenza superiore alle forze di cortocircuito.

• Mantenimento Zero: richiede praticamente nessun mantenimento nelle condizioni operative normali.

Sicurezza

• Non Infiammabile: non prende fuoco, resiste all'incendio e non esplode né emette gas tossici durante il funzionamento.

• Resistenza Ambientale: meno sensibile alle fluttuazioni di temperatura, polvere e inquinamento.

• Resistenza alle Fessurazioni: non sviluppa crepe nel tempo.

• Sicurezza Ambientale e Umana: sicuro per la salute umana e l'ambiente, senza effetti nocivi sulle apparecchiature circostanti.

Benefici Ambientali

• Eco-Friendly: non causa inquinamento ambientale durante la produzione, il trasporto, lo stoccaggio o il funzionamento.

• Riciclabile: bobine e materiali del nucleo possono essere riciclati alla fine della vita, consentendo la riutilizzazione delle risorse senza danni ambientali.

• Basso Rumore: progettazione e tecniche di fabbricazione avanzate del nucleo garantiscono livelli di rumore 4-5 dB inferiori agli standard nazionali attuali.

Ad esempio, un trasformatore a secco amorfizzato SCRBH15-2000 da 2000 kVA operante al 60% del carico può risparmiare circa 24.000 kWh di energia elettrica all'anno. Con un costo di energia elettrica di 1 RMB per kWh, ciò si traduce in risparmi annuali di 24.000 RMB. Attualmente, il prezzo di mercato per un trasformatore comparabile SCB10-2000 è intorno a 450.000 RMB, mentre la versione amorfizzata costa circa 550.000 RMB, ovvero circa il 20% in più. Tuttavia, la riduzione dei costi operativi nel corso di un periodo di cinque anni può compensare completamente l'investimento iniziale più elevato.