Por que as ligas amorfas são mais finas que as chapas de aço silício?
Um transformador de liga amorfaÉ um novo tipo de transformador energeticamente eficiente que utiliza um núcleo feito de liga amorfa O núcleo do transformador é feito de material em forma de tira. Transformadores com núcleo de liga amorfa oferecem benefícios significativos em termos de economia de energia e meio ambiente. Comparados aos transformadores S13, os transformadores com núcleo de liga amorfa apresentam uma redução de 57% nas perdas em vazio. Comparados aos transformadores S11, a redução é de 64%, e comparados aos transformadores S9, a redução é de 72%.
Durante o processo de conformação, a liga amorfa sofre resfriamento rápido e desenvolve tensões quando o núcleo é enrolado. O material do núcleo de liga amorfa é altamente sensível a tensões mecânicas, pois tanto tensões de tração quanto de flexão podem afetar suas propriedades magnéticas. Para obter características de perda favoráveis, o núcleo de liga amorfa deve ser submetido a recozimento sob condições específicas de campo magnético após a conformação. No entanto, o processo de recozimento é complexo e requer alta precisão. Como a perda no núcleo de liga amorfa aumenta com a pressão, é necessário considerar cuidadosamente o projeto estrutural do corpo do transformador durante o recozimento, juntamente com medidas apropriadas e eficazes. Após o recozimento, o material do núcleo de liga amorfa torna-se extremamente quebradiço e propenso à geração de detritos, o que exige medidas específicas de processo durante a produção. A espessura das lâminas do núcleo de liga amorfa é extremamente fina, apenas 0,025 mm, menos de um décimo da espessura das chapas de aço silício comumente utilizadas. O fator de empilhamento dos núcleos de liga amorfa é relativamente baixo, de apenas 0,86. A densidade de fluxo magnético de saturação da liga amorfa também é baixa (aproximadamente 1,5 T), portanto, a densidade de fluxo magnético nominal dos núcleos de liga amorfa (1,3–1,4 T) é inferior à das chapas de aço silício laminadas a frio (1,6–1,7 T). Consequentemente, o projeto do produto é limitado pelas propriedades do material.
Desempenho de transformadores de liga amorfa
O material de liga amorfa à base de ferro usado em núcleos de liga amorfa não possui estrutura cristalina, resultando em baixo poder de magnetização e alta resistividade, o que reduz significativamente as perdas por correntes parasitas. Consequentemente, as perdas e correntes em vazio de transformadores com núcleos de liga amorfa são excepcionalmente baixas. As perdas em vazio de transformadores com núcleo de liga amorfa representam apenas cerca de 35% das perdas de transformadores de distribuição do tipo S11, tornando-os particularmente adequados para áreas com cargas elétricas flutuantes, como regiões rurais, cidades, escolas e iluminação pública. No entanto, alguns acreditam que as perdas em vazio de transformadores com núcleo de liga amorfa podem aumentar com o tempo. Essa preocupação é desnecessária, pois a temperatura de Curie da liga amorfa é de aproximadamente 415 °C e sua temperatura de cristalização é de 550 °C. Essas temperaturas são suficientemente altas para processos como processamento de tiras amorfas, recozimento do núcleo após a formação, temperaturas normais de operação e estabilidade térmica em curto-circuito, portanto, as preocupações com a cristalização são infundadas na prática.
Desempenho econômico e benefícios sociais
Devido às baixíssimas perdas em vazio dos transformadores com núcleo de liga amorfa, estes oferecem uma significativa economia de energia e podem reduzir efetivamente as perdas relacionadas a transformadores nas linhas de transmissão de energia. Nas condições atuais de mercado, uma análise econômica comparativa entre transformadores de distribuição trifásicos imersos em óleo com núcleo de liga amorfa do tipo SH15 e transformadores de distribuição trifásicos imersos em óleo do tipo S9 demonstra que o período de retorno do investimento para transformadores de distribuição com núcleo de liga amorfa é de pouco mais de três anos, após os quais os usuários podem desfrutar de benefícios a longo prazo. A demanda anual da China por transformadores é de aproximadamente 100 milhões de kVA. Se os transformadores com núcleo de liga amorfa fossem adotados integralmente, a economia anual de eletricidade poderia ultrapassar 20 bilhões de kWh, resultando em uma redução de quase 10 bilhões de yuans nos custos de consumo de energia. Além disso, isso traria benefícios ambientais significativos, reduzindo as emissões de CO₂ e SO₂ na atmosfera e minimizando o descarte de resíduos não recicláveis. Em uma perspectiva de longo prazo, a promoção de transformadores com núcleo de liga amorfa pode gerar uma economia substancial de energia para o país, além de proporcionar benefícios ambientais notáveis, tornando-os merecedores de adoção em larga escala.