O que são Transformadores de Liga Amorfa Suas Vantagens de Material do Núcleo e Aplicações

Transformadores de liga amórfica, desenvolvidos na década de 1970, representam uma nova geração de transformadores de energia que utilizam ligas amórficas como material do núcleo, em vez de folhas de aço silício convencionais. Comparados aos transformadores com núcleo de aço silício, eles reduzem as perdas a vazio em aproximadamente 70%–80% e a corrente a vazio em cerca de 85%. Esses transformadores são atualmente entre os mais eficientes em termos energéticos disponíveis para distribuição, tornando-os ideais para aplicações em áreas com baixa utilização de carga e altos requisitos de segurança contra incêndios—como redes elétricas rurais, edifícios de grande altura, centros comerciais, metrôs, aeroportos, estações ferroviárias, empresas industriais e mineradoras, e usinas de energia.

Fitas de Liga Amórfica

As fitas de liga amórfica são produzidas combinando elementos como ferro, cobalto, carbono, silício e boro em proporções precisas. A mistura é derretida em temperaturas elevadas e, em seguida, solidificada rapidamente usando uma roda rotativa de alta velocidade, com uma taxa de resfriamento que chega a 1.000.000°C por segundo. Este resfriamento extremo impede a formação de estruturas cristalinas, resultando em um arranjo atômico desordenado e amórfico.

Formação de Ligas Amórficas

Geralmente, quando metais ou ligas se solidificam a partir de um estado líquido, os átomos transitam de uma fase líquida desordenada para uma estrutura cristalina sólida ordenada. No entanto, com uma taxa de resfriamento extremamente alta, os átomos não têm tempo suficiente para se organizar em uma rede regular e, em vez disso, são "congelados" em um estado desordenado—semelhante à estrutura dos líquidos—formando o que é conhecido como liga amórfica.

Para que metais puros alcancem uma estrutura amórfica, é necessária uma taxa de resfriamento excepcionalmente alta. Devido às limitações tecnológicas atuais, alcançar tais taxas em produção em larga escala é impraticável, tornando difícil produzir estruturas amórficas a partir de metais puros.

Para superar isso, os metais amórficos são geralmente produzidos pela ligação de metais base com outros elementos. Ligas compostas por átomos de diferentes tamanhos e propriedades têm pontos de fusão mais baixos e são mais propensas a formar estruturas amórficas durante a solidificação rápida.

A liga amórfica usada nos núcleos dos transformadores é uma liga à base de ferro, solidificada rapidamente em fitas finas a uma taxa de resfriamento de um milhão de graus por segundo, com espessura de apenas 0,03 mm.

Vantagens dos Transformadores de Liga Amórfica

Eficiência Energética

O uso de núcleos de liga amórfica, combinado com um processo avançado de fabricação de três fases e três colunas, reduz significativamente as perdas no núcleo. As perdas a vazio são reduzidas para aproximadamente 25% das observadas em transformadores secos convencionais. Embora o custo inicial dos núcleos de liga amórfica seja mais alto, a eficiência excepcional e o desempenho de economia de energia permitem que o investimento adicional seja recuperado em 3–5 anos sob uma carga média de 60%. Ao longo dos 30 anos de vida útil do transformador, podem ser obtidas economias substanciais em custos de eletricidade.

Confiabilidade

• Isolação Classe H (temperatura de operação de 180°C): Oferece excelente resistência térmica.

• Durabilidade: Capaz de suportar condições adversas de armazenamento e transporte.

• Desempenho Robusto: Opera de forma confiável sob condições ambientais adversas (incluindo climas e locais geográficos extremos); pode suportar sobrecargas de 120% por períodos prolongados.

• Resistência a Curto-Circuito: Demonstra excelente resistência a forças de curto-circuito.

• Sem Manutenção: Praticamente não requer manutenção em condições normais de operação.

Segurança

• Não Inflamável: Não se incendeia, resiste ao fogo e não explode ou emite gases tóxicos durante a operação.

• Resiliência Ambiental: Menos sensível a flutuações de temperatura, poeira e poluição.

• Resistência a Rupturas: Não desenvolve fissuras ao longo do tempo.

• Segurança Ambiental e Humana: Seguro para a saúde humana e o meio ambiente, sem efeitos nocivos sobre o equipamento circundante.

Benefícios Ambientais

• Ecológico: Não causa poluição ambiental durante a fabricação, transporte, armazenamento ou operação.

• Reciclável: As bobinas e os materiais do núcleo podem ser reciclados no final da vida útil, permitindo a reutilização de recursos sem danos ambientais.

• Baixo Nível de Ruído: O design avançado do núcleo e as técnicas de fabricação garantem que os níveis de ruído estejam 4–5 dB abaixo dos padrões nacionais atuais.

Por exemplo, um transformador seco amórfico SCRBH15-2000 de 2000 kVA operando com 60% de carga pode economizar aproximadamente 24.000 kWh de eletricidade anualmente. Com um custo de eletricidade de 1 RMB por kWh, isso equivale a economias anuais de 24.000 RMB. Atualmente, o preço de mercado para um transformador comparável SCB10-2000 é de aproximadamente 450.000 RMB, enquanto a versão amórfica custa cerca de 550.000 RMB—aproximadamente 20% a mais. No entanto, a redução nos custos operacionais em um período de cinco anos pode compensar totalmente o investimento inicial mais alto.