Os transformadores de potência estão no centro da transmissão e distribuição de eletricidade. A sua eficiência e fiabilidade afectam diretamente as perdas na rede, os custos operacionais e a vida útil dos activos. É por isso que os projectistas de transformadores especificam aço elétrico de grão orientadoAs suas propriedades magnéticas direcionalmente optimizadas proporcionam perdas de núcleo muito inferiores e maior capacidade de fluxo do que qualquer alternativa prática, tornando-o o padrão da indústria para núcleos de transformadores.
Hoje, a Weijunli Steel, uma empresa de líder no fornecimento e transformação de aço, dizer-lhe as razões.
O que torna o aço elétrico com grãos orientados único?
A caraterística que define o aço elétrico de grão orientado é a sua textura cristalina projectada - normalmente a orientação Goss ({110}) - produzida por processamento termomecânico controlado e recristalização secundária. Em vez de uma orientação aleatória dos grãos, os grãos muito grandes alinham-se com a direção de laminagem. O resultado é um caminho quase monocristalino para o fluxo magnético ao longo dessa direção, o que reduz drasticamente a histerese e as perdas por correntes de Foucault quando magnetizado paralelamente à direção de laminagem.
Dois efeitos combinados produzem a vantagem de desempenho:
- uma redução drástica da histerese magnética (menor perda de histerese), e
- uma via que suporta uma maior densidade de fluxo magnético com um mínimo de perdas adicionais.
Estas propriedades são precisamente o que os núcleos dos transformadores exigem, porque as lamelas dos transformadores são empilhadas de modo a que a direção de laminagem se alinhe com o percurso do fluxo dominante.
Vantagens magnéticas importantes para os transformadores
Perda de núcleo extremamente baixa
A perda de núcleo é a energia convertida em calor dentro do núcleo de ferro - não representa qualquer trabalho útil e é uma despesa de funcionamento contínuo. Aço elétrico de grão orientado minimiza os componentes de histerese e de corrente de Foucault da perda do núcleo em frequências de potência (50/60 Hz), pelo que os transformadores funcionam mais frios e consomem menos energia em vazio.
Elevada permeabilidade magnética na direção de laminagem
A elevada permeabilidade reduz a corrente de magnetização necessária para estabelecer o fluxo, melhorando a regulação e reduzindo as exigências de potência reactiva na rede. Em termos práticos, um transformador que utilize GOES pode ser mais pequeno e mais eficiente para a mesma potência.
Desempenho estável em trabalhos pesados e alto fluxo
Os grandes transformadores de potência operam frequentemente perto de uma densidade de fluxo elevada para projectos compactos. O GOES suporta densidades de fluxo mais elevadas com perdas incrementais mais baixas do que os aços não orientados, permitindo projectos compactos e de elevada capacidade com margens térmicas aceitáveis.
Menor ruído audível e magnetostricção
Uma vez que os canais GOES fluem de forma mais uniforme, os efeitos magnetostrictivos (que causam zumbidos e vibrações) são reduzidos, ajudando os serviços públicos a cumprir os regulamentos relativos ao ruído e melhorando a aceitação pública em zonas povoadas.
Porque é que o aço não orientado não é suficiente para os transformadores de potência
O aço elétrico não orientado foi concebido para fornecer propriedades magnéticas aproximadamente isotrópicas em todas as direcções, tornando-o o material de eleição para máquinas rotativas (motores e geradores) onde o fluxo magnético roda. No entanto, nos transformadores de potência, o fluxo flui quase exclusivamente numa direção (ao longo dos membros e jugos do núcleo). Substituindo NOES por aço elétrico de grão orientado (GOES) em tais aplicações resulta normalmente em:
- Perdas de núcleo 2-4 vezes superiores a densidades de fluxo de funcionamento típicas (1,7-1,9 T)
- Perdas em vazio e temperaturas de funcionamento significativamente mais elevadas
- A necessidade de um núcleo substancialmente maior e mais pesado (frequentemente 20-50 % mais aço por peso) para manter o aumento de temperatura e as perdas dentro de limites aceitáveis
- Corrente de magnetização e potência reactiva mais elevadas
- Aumento do ruído audível devido a uma maior magnetostricção
Estas penalizações fazem com que o NOES não seja económica e tecnicamente competitivo para transformadores de potência à escala dos serviços públicos a partir de alguns MVA, onde os custos energéticos ao longo da vida excedem largamente o custo inicial do material. Como resultado, praticamente todos os transformadores de potência modernos em todo o mundo usam GOES para o núcleo, enquanto o NOES está restrito a pequenos transformadores de distribuição (tipicamente <1-2 MVA) ou aplicações especiais onde o custo supera as considerações de eficiência.
Ganhos de eficiência e impacto ao nível da rede
A vantagem do GOES em termos de eficiência é escalável: uma pequena redução percentual nas perdas em vazio do transformador multiplicada por milhões de transformadores resulta numa poupança substancial de energia a nível nacional. Menos perdas significam menos calor residual, menos necessidade de refrigeração, maior vida útil do isolamento e menor frequência de substituição do transformador. Para as empresas de serviços públicos, a seleção de classes GOES com menores perdas no núcleo traduz-se em poupanças OPEX mensuráveis e numa maior capacidade do sistema.
Aplicações em que o aço elétrico de grão orientado não tem rival
Os domínios principais e quase exclusivos de aço elétrico de grão orientado são núcleos de transformadores de vários tamanhos:
- Transformadores de transmissão e distribuição (núcleos de potência e de subestação)
- Autotransformadores e transformadores elevadores de geradores de grandes dimensões
- Transformadores especiais de alta eficiência para centros de dados, instalações industriais e instalações de energias renováveis
O GOES pode também aparecer em certos reactores e indutores de grandes dimensões, onde é necessário um fluxo unidirecional e perdas ultra-baixas.
Normas, graus e o que os especificadores devem exigir
Ao especificarem o GOES, os engenheiros devem chamar a atenção:
- Perda com fluxo e frequência específicos (por exemplo, W/kg a 1,7 T, 50 Hz)
- Designação do grau (Hi-B, variantes de perda ultra-baixa)
- Espessura e tipo de revestimento (para perfuração e empilhamento de laminação)
- Rastreabilidade e relatórios de ensaio (curvas de perda, curvas de permeabilidade, MTC)
As normas relevantes incluem as normas IEC/EN e as normas nacionais; exigir sempre curvas de perdas do fornecedor em vez de apenas nomes de classes.
Cadeia de abastecimento e desafios práticos
A produção de GOES é de capital intensivo e tecnicamente exigente. Um número limitado de fábricas pode produzir GOES de alta qualidade, o que cria sensibilidade na cadeia de abastecimento e volatilidade de preços. Os fabricantes de transformadores reduzem o risco qualificando vários fornecedores, mantendo um inventário e planeando as encomendas com bastante antecedência em relação aos calendários dos projectos.
Conclusão
Para transformadores à escala da rede, aço elétrico de grão orientado não é apenas uma opção - é o material padrão. A sua orientação de grão projectada, possibilitada por uma metalurgia e um processamento térmico sofisticados, proporciona a perda de núcleo ultra-baixa, a capacidade de fluxo elevado e o funcionamento estável e silencioso que os sistemas de energia modernos exigem. Selecionar a classe GOES correta e assegurar um fornecimento fiável são passos essenciais para a construção de infra-estruturas eléctricas eficientes e resistentes.
Sobre a Weijunli Steel
Aço Weijunli é reconhecido como um líder no fornecimento e transformação de aço, A nossa empresa é uma empresa de serviços, dedicada a fornecer qualidade estável e valor a longo prazo para compradores globais. Nós oferta fornecimento grossista de aço elétrico orientado para grãos e apoiar marcas e utilizadores industriais com solução personalizada de aço elétrico de grão orientado serviços concebidos em função do desempenho, da eficiência e das necessidades específicas das aplicações.
As nossas instalações seguem normas de produção alinhadas internacionalmente, operando com elevada capacidade de produção e controlos de segurança rigorosos. Isto assegura que cada aço elétrico de grão orientado bobina, folha ou lote processado satisfaz a consistência necessária para transformadores, equipamento de energia e aplicações eléctricas de precisão. Apoiada por uma vasta experiência na indústria, a nossa equipa compreende as expectativas do mercado e produz materiais que têm sido bem recebidos por clientes em todo o mundo.
Se procura um fornecedor em quem possa confiar, a Weijunli Steel está equipada para apoiar os seus projectos com uma qualidade fiável e um serviço de resposta rápida.
