O que é uma fita de alumínio para transformadores?
A fita de alumínio para transformadores é uma fita de alumínio de alta pureza, produzida especialmente para enrolamentos de transformadores e aplicações elétricas relacionadas (geralmente com pureza acima de 99, 5%, como as classes 1050, 1060, 1070, etc.). Ela é laminada a frio em larguras, espessuras e propriedades mecânicas específicas, e é usada como condutor para enrolar bobinas de transformadores.
A fita de alumínio para transformadores possui requisitos técnicos muito elevados em relação à condutividade, rebarbas, condição das bordas, curvatura (dobra lateral) e qualidade da superfície. Como um importante material elétrico, desempenha um papel indispensável em sistemas de transmissão e distribuição de energia, especialmente como material condutor para enrolamentos de alta e baixa tensão em transformadores a seco.
Durante a operação do transformador, a fita de alumínio desempenha principalmente a função de transmissão de corrente, participando também do processo de conversão eletromagnética. É um dos materiais essenciais que afetam o desempenho do transformador.
A condutividade elétrica e térmica do alumínio só perde para a do cobre, tornando-o um dos melhores metais condutores entre os materiais tradicionais. Como o preço do cobre é muito superior ao do alumínio, e com o rápido desenvolvimento da tecnologia de fundição de alumínio, a produção, a qualidade e a pureza do alumínio melhoraram significativamente. Os preços do alumínio também diminuíram gradualmente, tornando a fita de alumínio uma alternativa cada vez mais popular à fita de cobre em aplicações de enrolamento de transformadores.
A fita de alumínio para transformadores é preferida por sua excelente condutividade, leveza, boa resistência à corrosão e ótima conformabilidade. É utilizada principalmente na fabricação de bobinas de alta e baixa tensão para transformadores a seco e imersos em óleo. Trata-se de um condutor em formato de fita, produzido a partir de alumínio de alta pureza por meio de processos de laminação e corte, que pode substituir a fita de cobre, reduzindo custos e peso.
Dentre elas, a fita de alumínio 1060 contém mais de 99, 6% de alumínio e é uma das ligas mais utilizadas na série de fitas de alumínio. Seu processo de produção é relativamente simples e tecnologicamente avançado, o que lhe confere uma significativa vantagem de preço em comparação com outras ligas de alumínio de alta qualidade. A fita de alumínio 1350 é um alumínio de alta pureza especialmente desenvolvido para aplicações elétricas, oferecendo maior condutividade e desempenho elétrico mais estável.
Ao selecionar, é necessário avaliar de forma abrangente:
- Custo do investimento inicial versus perdas operacionais a longo prazo (transformadores de alumínio podem apresentar perdas de carga ligeiramente maiores).
- Espaço de instalação (os transformadores de alumínio são ligeiramente maiores).
- A capacidade técnica do fabricante (especialmente a tecnologia de conexão).
Condutividade elétrica da fita de alumínio do transformador
- 1050: Melhor que 60% de IACS.
- 1060: Melhor que 61, 5% IACS.
- 1070: Melhor que 62, 7% IACS.
- 1350: Melhor que 62% de IACS.
Especificações da fita de alumínio para transformadores
As ligas mais comumente usadas para fitas de alumínio de transformadores pertencem à série 1000 (alumínio puro) porque possuem a maior condutividade elétrica.
| Especificação | Detalhes |
| Ligas comuns | 1050, 1060, 1070, 1350 |
| Temperamento | O (Totalmente Recozido) – Isso torna a fita macia e fácil de enrolar, sem "retornar à forma original". |
| Faixa de espessura | 0, 1 mm a 3, 5 mm (Transformadores a seco geralmente usam tiras mais finas, como de 0, 5 a 1, 5 mm, enquanto transformadores imersos em óleo podem usar tiras mais grossas.) |
| Faixa de largura | 10 mm a 1600 mm |
| Condutividade | ≥ 61% IACS (Padrão Internacional de Cobre Recozido) |
| Qualidade da superfície | Limpo, sem óleo, uniformemente oxidado, sem arranhões ou rebarbas. |
| Tratamento de borda | Geralmente com bordas arredondadas (chanfradas) para evitar perfurações no isolamento entre camadas durante o enrolamento. |
| Precisão Dimensional | Tolerância de espessura ≤ ±0, 01 mm, tolerância de largura ≤ ±0, 1 mm |
| Formulário de Entrega | Bobina ou tira, fornecimento direto da fábrica |
Materiais e graus de qualidade para tiras de alumínio de transformadores
As tiras de alumínio para transformadores utilizam principalmente alumínio puro da série 1xxx, caracterizado por alto teor de alumínio e excelente condutividade elétrica. As classes mais comuns e suas características são as seguintes:
| Nota | Teor de alumínio | Condutividade | Características | Aplicações típicas |
| 1050 (O) | 99, 50% | Bom | Custo moderado, desempenho bem equilibrado. | Transformadores de distribuição, de uso geral |
| 1060 (O) | 99, 60% | Excelente | Condutividade ligeiramente superior a 1050 | Transformadores a seco, classe 35kV |
| 1070 (O) | 99, 70% | Muito alto | Alta pureza, baixa resistividade | Transformadores e reatores de alto desempenho |
| 1350 (O) | 99, 50%+ | Ultra Alto | Alumínio puro de grau elétrico, com condutividade próxima a 62% da do cobre. | Transformadores de potência de grande porte |
Têmpera: Quase todas são fornecidas na têmpera O (recozidas macias). Após o recozimento completo, a fita oferece excelente desempenho de enrolamento e alongamento, evitando rachaduras durante o enrolamento da bobina.
Tratamento de superfície da tira de alumínio do transformador
Para melhorar o desempenho de isolamento e a resistência à corrosão das lâminas de alumínio de transformadores, tratamentos de superfície especiais são frequentemente necessários:
Tratamento de revestimento isolante
Uma camada de material isolante, como poliéster ou poliimida, é aplicada na superfície da tira de alumínio para melhorar o desempenho do isolamento entre camadas.
Tratamento de Passivação
Uma película de passivação é formada na superfície da tira de alumínio por meio de tratamento químico para aumentar a resistência à corrosão.
Tratamento antioxidante
Uma camada especial antioxidante é formada na superfície da tira de alumínio para evitar a oxidação durante o uso prolongado.
Tratamento antiaderente
É realizado um tratamento especial na superfície da fita de alumínio para evitar que ela grude durante o processo de enrolamento.
Esses processos de tratamento de superfície podem ser selecionados de acordo com os ambientes e requisitos de uso específicos para garantir que as tiras de alumínio do transformador possam operar de forma confiável em diversas condições de trabalho.
Requisitos de qualidade para tiras de alumínio de transformadores
Como fabricante profissional de fitas de alumínio para transformadores, a Haomei Aluminum compreende plenamente que as fitas de alumínio para transformadores são fundamentalmente diferentes das fitas de alumínio industriais comuns em termos de desempenho e segurança. Para atender aos requisitos de operação estável a longo prazo de equipamentos de energia, implementamos padrões técnicos muito mais rigorosos na produção e inspeção de qualidade, garantindo que cada bobina atenda aos requisitos de aplicação de grau transformador.
Controle de borda de alta precisão e sem rebarbas
Utilizando processos de corte de precisão e inspeção online, garantimos bordas lisas, arredondadas e chanfradas, sem microrebarbas, evitando danos ao papel ou filmes isolantes durante o enrolamento e reduzindo o risco de curtos-circuitos e falhas de equipamentos desde a origem.
Excelente qualidade de superfície
A superfície da fita de alumínio é mantida extremamente limpa e lisa, livre de manchas de óleo, arranhões, amassados ou defeitos de oxidação, garantindo contato uniforme e desempenho de isolamento estável para atender aos rigorosos requisitos de confiabilidade dos transformadores.
Controle rigoroso de curvatura e planicidade
Por meio de processos de controle de tensão e nivelamento, a curvatura lateral é minimizada, permitindo que a fita seja enrolada de forma firme e reta no núcleo, melhorando a estabilidade do enrolamento e o desempenho geral do transformador.
Com base em uma sólida experiência em produção e um sistema completo de gestão da qualidade, a Haomei Aluminum fornece continuamente soluções estáveis e confiáveis em tiras de alumínio para transformadores, contribuindo para que os equipamentos de energia alcancem maior segurança e eficiência operacional.
Características da tira de alumínio do transformador
Como material condutor essencial para enrolamentos de transformadores, a qualidade da fita de alumínio afeta diretamente o desempenho e a confiabilidade de todo o transformador. Selecionamos alumínio de alta pureza e aplicamos processos de fabricação de precisão para garantir que cada bobina atenda consistentemente aos rigorosos requisitos de equipamentos de energia.
Condutividade elétrica estável e confiável
A condutividade atinge 60% a 62% da do cobre, alcançando um excelente equilíbrio entre desempenho e custo. A matéria-prima de alta pureza garante resistividade consistente, reduz a perda de energia e melhora a eficiência geral do transformador.
Controle rigoroso de superfície e dimensões
Desde a laminação até o corte longitudinal, todo o processo é rigorosamente controlado. A fita é limpa e plana, livre de óleo, arranhões e manchas de oxidação, com tolerâncias precisas de espessura e largura para garantir resistência e estrutura consistentes durante o enrolamento, tornando-o mais suave e os produtos acabados mais estáveis.
Bordas arredondadas sem rebarbas para maior segurança.
Utilizando processos especiais de corte de precisão e arredondamento de bordas, as arestas ficam lisas e sem rebarbas, evitando danos ao isolamento durante o enrolamento e reduzindo significativamente o risco de curto-circuito, melhorando a segurança e a confiabilidade a longo prazo.
Flexível e durável para estruturas de enrolamento complexas.
A fita de alumínio totalmente recozida (temperatura O) oferece excelente alongamento (≥25%), não racha ou quebra facilmente durante o enrolamento e se adapta facilmente a estruturas de bobina multicamadas, multiangulares e com formatos especiais, melhorando a eficiência e o rendimento da produção.
Boa dissipação de calor, resistência à corrosão, vida útil prolongada
A excelente condutividade térmica ajuda a reduzir a temperatura de operação, enquanto a resistência natural do alumínio à corrosão garante um desempenho estável mesmo em ambientes de serviço de longo prazo.
Leve e com claras vantagens de custo.
Sob a mesma exigência de condutividade, a densidade do alumínio é de apenas cerca de 30% da do cobre, o que ajuda a reduzir o peso do transformador em mais de 40%. Ao mesmo tempo, o custo do material é de apenas cerca de 1/3 a 1/4 do custo do cobre, proporcionando uma vantagem de custo geral altamente competitiva para os fabricantes de transformadores.
Vantagens técnicas da fita de alumínio para enrolamentos de transformadores
Excelente condutividade elétrica
A condutividade do alumínio só fica atrás da prata, do cobre e do ouro, ocupando o quarto lugar entre os metais mais comuns. Embora o alumínio tenha uma condutividade de cerca de 37, 7×10^6 S/m, em comparação com os 58×10^6 S/m do cobre, ela é suficiente para atender às necessidades da maioria dos transformadores.
Por meio de um projeto adequado da área da seção transversal da fita de alumínio e da estrutura de enrolamento, os transformadores com enrolamento de alumínio podem atingir um desempenho elétrico comparável ao dos transformadores com enrolamento de cobre. Para transformadores, o desempenho depende não apenas dos materiais, mas também, e de forma significativa, do projeto estrutural e da tecnologia de fabricação.
Boa condutividade térmica
Os transformadores geram calor durante o funcionamento. Uma boa condutividade térmica é outra característica fundamental das lâminas de alumínio para transformadores. A condutividade térmica do alumínio é de 237 W/(m·K), inferior à do cobre, de 397 W/(m·K), mas significativamente superior à de outros metais comuns.
Essa boa condutividade térmica ajuda a dissipar o calor durante a operação do transformador, mantendo-o dentro das temperaturas normais de funcionamento e melhorando a confiabilidade e a vida útil. Especialmente sob condições de alta carga e alta temperatura, as tiras de alumínio ajudam a reduzir as temperaturas dos pontos quentes e a retardar o envelhecimento do isolamento.
Vantagem significativa na redução de peso
O alumínio tem uma densidade de cerca de 2, 7 g/cm³, muito inferior à do cobre, que é de 8, 96 g/cm³, conferindo aos transformadores com enrolamento de alumínio uma significativa vantagem em termos de peso. Para a mesma capacidade, os transformadores com enrolamento de alumínio são tipicamente 30% a 40% mais leves do que os com enrolamento de cobre.
Essa característica de leveza traz múltiplos benefícios: custos de transporte mais baixos, instalação mais fácil, carga estrutural reduzida e manutenção mais simples — ideal para aplicações sensíveis ao peso, como edifícios altos e subestações móveis.
Vantagem de custo óbvia
O preço do alumínio é significativamente menor que o do cobre, o que confere aos transformadores com enrolamento de alumínio uma clara vantagem de custo. Dados de mercado mostram que o alumínio normalmente custa cerca de um terço do preço do cobre.
Essa vantagem de custo se aplica não apenas à aquisição de materiais, mas também à fabricação geral de transformadores: menor densidade significa que menos material é necessário para o mesmo desempenho elétrico; boa trabalhabilidade reduz os custos de processamento; recursos abundantes de alumínio tornam os preços mais estáveis.
Boa resistência à corrosão
O alumínio forma rapidamente uma película densa de óxido de alumínio no ar, prevenindo eficazmente a oxidação e a corrosão adicionais. Na maioria dos ambientes naturais e industriais comuns, os enrolamentos de alumínio apresentam boa resistência à corrosão.
Em contrapartida, o cobre pode sofrer corrosão em ambientes específicos (por exemplo, aqueles com sulfetos ou cloretos). Portanto, transformadores com enrolamento de alumínio podem oferecer maior confiabilidade a longo prazo em determinadas condições.
Excelente funcionalidade
As tiras de alumínio para transformadores são geralmente fornecidas na têmpera O (macia), oferecendo excelente ductilidade e processabilidade. Essa condição permite fácil curvatura, enrolamento e conformação para atender às necessidades de estruturas de enrolamento complexas.
Especificamente, as vantagens de processamento da tira de alumínio para transformadores incluem: boa elongação e resistência à tração, atendendo aos requisitos de processamento padrão (estampagem, estiramento); alta conformabilidade para diversos formatos; soldabilidade por meio de soldagem a gás, soldagem com hidrogênio atômico e soldagem por contato; e boa capacidade de suportar processamento sob pressão e curvatura.
Composição química das tiras de alumínio para transformadores
Composição química das tiras de alumínio 1050 O
| Elemento | Al | Si | Fe | Mg | Zn | Mn | Ti | Cu | V |
| Valor padrão | ≥99, 5 | 0, 0431 | 0, 203 | 0, 0013 | 0, 0093 | 0, 0104 | 0, 02 | 0, 0022 | 0, 0039 |
Composição química das tiras de alumínio 1060 O
| Elemento | Al | Si | Fe | Mg | Zn | Mn | Ti | Cu | V |
| Valor padrão | ≥99, 6 | 0, 0431 | 0, 203 | 0, 0013 | 0, 0093 | 0, 0104 | 0, 02 | 0, 0022 | 0, 0039 |
Composição química das tiras de alumínio 1070 O
| Elemento | Al | Si | Fe | Mg | Zn | Mn | Ti | Cu | V |
| Valor padrão | ≥99, 7 | 0, 0431 | 0, 203 | 0, 0013 | 0, 0093 | 0, 0104 | 0, 02 | 0, 0022 | 0, 0039 |
Composição química das tiras de alumínio 1350 O
| Elemento | Al | Si | Fe | Mg | Zn | Mn | Ti | Cu | V |
| Valor padrão | ≥99, 5 | 0, 0431 | 0, 203 | 0, 0013 | 0, 0093 | 0, 0104 | 0, 02 | 0, 0022 | 0, 0039 |
Tolerância de espessura da tira de alumínio do transformador
| Grossura | Tolerância de espessura |
| 0, 1-0, 2 | +/-8% |
| 0, 2-0, 4 | +/-0, 02 |
| 0, 4-0, 8 | +/-0, 03 |
| 0, 8-1, 1 | +/-0, 04 |
| 1.1-1.4 | +/-0, 05 |
| 1, 4-2, 0 | +/-0, 06 |
| 2, 0-2, 5 | +/-0, 07 |
| 2, 5-3, 0 | +/-0, 08 |
Tolerância de largura da tira de alumínio do transformador
| Espessura (mm) | Tolerância de largura (%) | ||||
| <100 | 100-300 | 300-500 | 500-1250 | 1250-1500 | |
| >0, 1-0, 20 | +/-0, 15 | +/-0, 2 | +/-0, 3 | +/-0, 5 | +/-0, 5 +/-1 |
| 0, 20-0, 60 | +/-0, 15 | +/-0, 2 | +/-0, 3 | +/- 0, 75 | +/-0, 5 +/-1, 25 |
| 0, 60-1, 0 | +/-0, 15 | +/-0, 25 | +/-0, 5 | +/- 0, 75 | +/-0, 5 +/-1, 25 |
| 1.0-2.0 | +/-0, 2 | +/-0, 35 | +/-0, 6 | +/-1 | +/-0, 5 +/-1, 25 |
| 2.0-3.0 | +/-0, 5 | +/-0, 5 | +/- 0, 75 | +/-1 | +/-0, 5 +/-1, 25 |
Rebarbas e colapso da fita de alumínio do transformador
| Largura da tira de alumínio (mm) | Altura de Burr (mm) | Altura da lateral colapsada (mm) |
| <0, 2 | 0, 01 | ≥0, 05-0, 1 |
| 0, 2-1, 0 | 0, 015 | |
| 1.1-1.5 | 0, 02 | |
| >1, 6 | 0, 03 |
Tipos de tiras de alumínio para transformadores
Tira de alumínio para transformador 1050 O
A fita de alumínio 1050 contém 99, 5% de alumínio, oferecendo excelente condutividade e flexibilidade. Ela é totalmente recozida na têmpera O, o que torna a fita mais macia e fácil de processar. É comumente usada em enrolamentos de transformadores e é adequada para aplicações que exigem alta condutividade e boa ductilidade.
A fita de alumínio 1050 O é um dos materiais mais comumente usados em transformadores. É frequentemente utilizada como material de suporte nos enrolamentos do transformador, o que ajuda a reduzir as perdas e a melhorar o desempenho.
A espessura da fita de alumínio 1050 O usada em transformadores geralmente varia de 0, 1 mm a 1 mm. Ela está disponível em estruturas de camada simples ou dupla, o que pode reduzir efetivamente a fuga magnética nas bobinas e melhorar o desempenho do isolamento.
Tira de alumínio para transformador 1060 O
A fita de alumínio 1060 possui um teor de alumínio de até 99, 6%, oferecendo excelente condutividade elétrica e alta resistência à corrosão. Na têmpera O, a fita de alumínio 1060 é mais macia e fácil de moldar, tornando-a adequada para enrolamento de bobinas de transformadores, especialmente onde são exigidos rigorosos padrões de desempenho elétrico e mecânico.
A liga de alumínio 1060O possui boa plasticidade, mas menor resistência em comparação com outras ligas. É utilizada principalmente em diversos dispositivos elétricos de alta e baixa tensão, como enrolamentos de transformadores.
Tira de alumínio para transformador 1070 O
A fita de alumínio 1070 é feita de alumínio de alta pureza, com 99, 7% de teor de alumínio. Possui excelente condutividade, boa flexibilidade e durabilidade. A fita de alumínio 1070 com têmpera O permite a formação de estruturas de bobina estáveis durante o enrolamento de transformadores, tornando-a adequada para projetos de transformadores que exigem maior condutividade e ductilidade.
A folha de alumínio 1070 O para enrolamentos de transformadores pode ser usada em transformadores a seco, transformadores imersos em óleo e enrolamentos de reatores.
A folha de alumínio 1070 O para enrolamentos de transformadores possui excelentes propriedades de dissipação de calor e não aumenta a temperatura da bobina durante operação prolongada, estendendo assim sua vida útil. O uso de folha de alumínio 1070 O para enrolamentos de transformadores pode reduzir o custo de fabricação em lote de transformadores em 15%.
Tira de alumínio para transformador 1350 O
A fita de alumínio 1350 é uma fita de alumínio de alta pureza, com teor de alumínio superior a 99, 5%, amplamente utilizada em enrolamentos de transformadores. A fita 1350 com têmpera O, após recozimento, apresenta excelente plasticidade e flexibilidade, atendendo aos requisitos de alta condutividade e estabilidade mecânica para materiais de enrolamento de transformadores.
A folha de alumínio 1350 O para enrolamentos de transformadores é amplamente utilizada na indústria de transformadores, incluindo transformadores imersos em óleo e transformadores a seco.
A folha de alumínio 1350 O para enrolamentos de transformadores está disponível nas versões sem revestimento e revestida. A versão sem revestimento é utilizada principalmente como material de enrolamento para transformadores imersos em óleo, enquanto a versão revestida é utilizada principalmente como material isolante entre camadas.
Estrutura e projeto de enrolamento de fita de alumínio em transformadores
Bobina de tira de alumínio
- Laminado a partir de alumínio de alta pureza com seção transversal plana.
- Enrolado continuamente em bobinas durante o processo de fabricação.
- Em comparação com o fio redondo, a fita de alumínio oferece um fator de preenchimento mais elevado, melhor dissipação de calor e resistência mecânica mais uniforme.
Enrolamento primário
- O enrolamento de entrada está localizado em um dos lados do núcleo de ferro, geralmente conectado à rede elétrica.
- Formado pelo enrolamento multicamadas de tiras de alumínio.
- Relativamente menos voltas com corrente maior
- Responsável por converter energia elétrica de entrada em energia magnética.
Enrolamento secundário
- O enrolamento de saída está localizado no lado oposto do núcleo de ferro, fornecendo energia à carga.
- Também enrolado usando tiras de alumínio
- O número de espiras é dimensionado de acordo com a relação de transformação e geralmente é maior que o do enrolamento primário.
- Saídas de alta ou baixa tensão (dependendo do projeto)
Camada de isolamento
- Uma estrutura crítica posicionada entre cada camada de fita de alumínio.
- Materiais comuns: papel isolante elétrico, filmes isolantes e materiais isolantes compostos.
- Impede curtos-circuitos entre camadas.
- Também auxilia na formação de dutos de óleo ou de ar para melhorar a dissipação de calor.
Núcleo de ferro laminado
- O núcleo do circuito magnético do transformador
- Laminado a partir de chapas de aço silício para reduzir as perdas por correntes parasitas.
- Proporciona um caminho fechado para o fluxo magnético nos enrolamentos primário e secundário.
- Determina a eficiência do transformador e as perdas em vazio.
Canais de resfriamento
- Canais de dissipação de calor reservados entre os enrolamentos e o núcleo de ferro, bem como dentro dos enrolamentos.
- Facilitar a circulação de óleo ou ar no transformador.
- Reduzir o aumento da temperatura de operação dos enrolamentos.
- Especialmente importante para enrolamentos de fita de alumínio (projetos de alta corrente e baixa perda)
Estrutura de Fixação
- Utilizado para fixar mecanicamente o núcleo de ferro e os enrolamentos.
- Impede a deformação do enrolamento durante o transporte ou impactos de curto-circuito.
- Aumenta a resistência mecânica geral.
- Reduz o ruído de funcionamento
Buchas de alta tensão
- Terminais de alta tensão do transformador
- Fornecer isolamento elétrico e suporte mecânico.
- Conduzir com segurança a energia elétrica dos enrolamentos para os circuitos externos.
- Comumente utilizado em transformadores imersos em óleo e em transformadores a seco.
Saída de baixa tensão / Saída de alta tensão
- Saída de baixa tensão: saída lateral de baixa tensão com alta corrente.
- Saída de alta tensão: saída lateral de alta tensão com alta tensão
Aplicações de tiras de alumínio para transformadores
Enrolamento de transformador a seco
A fita de alumínio para transformadores é amplamente utilizada nos enrolamentos de baixa tensão de transformadores a seco. Como uma fita de alumínio de alto desempenho para transformadores, ela apresenta condutividade elétrica estável, excelente conformabilidade e resistência à corrosão, garantindo a operação segura dos enrolamentos a longo prazo. É uma escolha comprovada e consolidada para fabricantes de equipamentos de energia.
Transformador de distribuição imerso em óleo
Em enrolamentos de média e baixa tensão, a fita de alumínio tornou-se um dos principais materiais condutores. Comparada ao cobre, a fita de alumínio elétrico reduz significativamente o custo, mantendo o desempenho elétrico, o que a torna uma solução ideal para o projeto de transformadores de distribuição com alta relação custo-benefício.
Subestação e Reator
A fita de alumínio de alta qualidade para transformadores é adequada para enrolamentos em subestações e reatores, proporcionando condutividade uniforme e boa estabilidade térmica, melhorando a confiabilidade geral e a vida útil dos equipamentos de energia.
Energia renovável
Em inversores fotovoltaicos e transformadores para energia eólica, a fita de alumínio para transformadores é amplamente utilizada. Suas vantagens de leveza e alta condutividade ajudam a melhorar a eficiência de conversão de energia e a reduzir o custo total do sistema.
Transformador de alta frequência
Alguns transformadores eletrônicos de alta frequência utilizam fitas de alumínio em vez de fitas de cobre. Ao mesmo tempo que atendem aos requisitos de desempenho elétrico de alta frequência, eles proporcionam um design leve e otimização de custos, sendo especialmente adequados para fontes de alimentação eletrônicas e sistemas de energia renovável.
Transformador de distribuição
Sejam transformadores montados em postes ou transformadores de distribuição do tipo caixa, a fita de alumínio elétrico é um dos materiais de enrolamento padrão, proporcionando transmissão de energia estável e confiável para a rede.
Rede de energia renovável
Em inversores e transformadores elevadores para sistemas de conexão à rede elétrica solar e eólica, a fita de alumínio do transformador contribui para melhorar a confiabilidade geral do sistema e a vida útil, graças à sua boa condutividade e durabilidade.
Material principal para bobinas de transformadores de grande porte
As tiras de alumínio são usadas principalmente para enrolar bobinas de transformadores, contribuindo para melhorar a eficiência e a confiabilidade dos mesmos. Suas propriedades as tornam adequadas para diversos tipos de transformadores, incluindo transformadores de distribuição e transformadores de potência.
- Transformadores a seco: Devido ao seu baixo peso e resistência à corrosão, as fitas de alumínio são a escolha preferida para os enrolamentos.
- Transformadores imersos em óleo: A taxa de utilização está em constante crescimento, pois eles geram economia de custos e reduzem a necessidade de manutenção.
- Distribuição: Utilizado em transformadores até 4 MVA.
Aplicações na indústria solar e de energia
As tiras de alumínio, como materiais condutores para os enrolamentos de alta e baixa tensão de transformadores a seco, são adequadas para uso na indústria de energia, energia solar e outros campos.
Outras indústrias que utilizam tiras de alumínio para transformadores
| Indústria | Descrição |
| Automação Industrial | As tiras de alumínio para transformadores são utilizadas em transformadores de potência e controle para equipamentos de automação, ajudando a garantir o funcionamento estável dos equipamentos sob altas cargas. |
| Indústria de Transportes | Em setores como ferrovias, metrôs e veículos elétricos, as tiras de alumínio são utilizadas em transformadores de energia e equipamentos de carregamento de veículos elétricos para alcançar uma transmissão de energia eficiente. |
| Energia renovável | Além da energia solar, as tiras de alumínio também são utilizadas em instalações de geração de energia eólica, especialmente em transformadores para energia eólica, aproveitando as vantagens da condutividade e da leveza do alumínio para aumentar a eficiência. |
| Engenharia Marinha e Offshore | Em sistemas de energia naval, as tiras de alumínio são utilizadas como material de enrolamento de transformadores. Elas resistem à corrosão da água do mar, oferecendo boa resistência à corrosão e garantindo confiabilidade a longo prazo em ambientes agressivos. |
| Eletrodomésticos | As tiras de alumínio são utilizadas em transformadores e materiais de enrolamento de motores em eletrodomésticos, ajudando a reduzir os custos de produção e a melhorar a eficiência energética e a confiabilidade. |
| Centros de dados e instalações de comunicação | As tiras de alumínio para transformadores são amplamente utilizadas em centros de dados, estações de comunicação e outras instalações em transformadores de potência, garantindo uma operação eficiente e estável, especialmente em ambientes que exigem grandes quantidades de energia. |
Casos de aplicação de tiras de alumínio para transformadores
Aplicações de transformadores a seco
Os transformadores a seco são a principal área de aplicação para enrolamentos de fita de alumínio, especialmente em locais com altos requisitos de proteção contra incêndio, à prova de explosão e ambientais. A fita de alumínio para transformadores a seco apresenta alta condutividade, maleabilidade, superfície lisa e ausência de rebarbas, tornando-a um material ideal.
Aplicações de transformadores de potência
Os transformadores com enrolamento em fita de alumínio também são amplamente utilizados em sistemas de energia, especialmente em transformadores de distribuição de média e baixa tensão. Comparados aos transformadores tradicionais com enrolamento em cobre, os com enrolamento em alumínio oferecem alta eficiência, baixas perdas, economia de energia, tamanho compacto, peso leve, alta capacidade de sobrecarga e operação segura e confiável.
Aplicações em Ambientes Especiais
Transformadores com enrolamento em fita de alumínio apresentam bom desempenho em ambientes especiais: condições de umidade, altas temperaturas, ambientes corrosivos e aplicações móveis e portáteis.
Novas Aplicações Energéticas
Os transformadores com enrolamento em fita de alumínio também apresentam amplas perspectivas de aplicação em novos campos de energia, como energia eólica, energia solar e sistemas de armazenamento de energia.
Vantagens e desvantagens da fita de alumínio para transformadores
Vantagens da fita de alumínio para transformadores
O alumínio forma naturalmente uma película densa de óxido em sua superfície, o que lhe confere boa resistência à corrosão, baixo custo e leveza.
Desvantagens da fita de alumínio para transformadores
- Menor condutividade: A condutividade elétrica do alumínio é cerca de 61% da do cobre. Para atingir a mesma capacidade de condução de corrente, a área da seção transversal de um condutor de alumínio precisa ser cerca de 1, 6 vezes maior que a do cobre, resultando em bobinas de maior tamanho.
- Soldagem/conexão difícil: A película de óxido no alumínio tem um ponto de fusão elevado, por isso a soldagem requer técnicas e equipamentos especiais (como soldagem ultrassônica e soldagem TIG). O tratamento inadequado da junta pode facilmente levar ao aumento da resistência de contato e ao superaquecimento.
- Menor resistência mecânica: O alumínio é mais macio que o cobre e sua capacidade de suportar a força eletrodinâmica causada por corrente de curto-circuito é menor, exigindo um projeto estrutural reforçado.
- Coeficiente de expansão térmica mais elevado: O alumínio expande e contrai mais com as mudanças de temperatura, o que pode afetar a estabilidade operacional a longo prazo.
Comparação entre transformadores com enrolamento de alumínio e transformadores com enrolamento de cobre
Embora o cobre seja um condutor melhor, o alumínio apresenta vantagens significativas em termos de logística e economia.
- Custo: O alumínio é cerca de 30 a 50% mais barato que o cobre, e seu preço geralmente é mais estável no mercado global.
- Peso: A densidade do alumínio (2, 7 g/cm³) é cerca de um terço da do cobre (8, 96 g/cm³). Embora os enrolamentos de alumínio exijam uma área de seção transversal maior para conduzir a mesma corrente, o transformador final ainda é muito mais leve.
- Desempenho térmico: A fita de alumínio dissipa o calor de maneira mais uniforme do que o fio de cobre redondo, reduzindo os "pontos quentes" que causam o envelhecimento do isolamento.
- Espaço: A principal desvantagem é que, com a mesma corrente, o alumínio requer cerca de 66% mais área de seção transversal do que o cobre, resultando em um tamanho geral maior do transformador.
| Recurso | Transformador de fita de alumínio | Transformador de fita/fio de cobre |
| Custo | Baixo (vantagem significativa em termos de custo de material) | Alto |
| Peso | Leve (cerca de 30% a 40% mais leve) | Pesado |
| Tamanho | Maior (para a mesma capacidade) | Compactar |
| Condutividade | Inferior (requer uma área de secção transversal maior) | Excelente |
| Confiabilidade da conexão | Requisitos elevados, processo complexo | Processo fácil e maduro |
| Capacidade de resistência a curto-circuito | Requer projeto reforçado | Vantagem inerente |
| Aumento de temperatura a longo prazo | Pode atender aos padrões com um projeto adequado. | Geralmente mais baixo |
| Mercado principal | Transformadores de distribuição com custo controlado, transformadores a seco | Transformadores de potência de médio e grande porte para aplicações de alta confiabilidade. |
Por que usar fita de alumínio em vez de fio/fita de cobre tradicional?
Os principais fatores determinantes são o custo e o peso:
- Vantagem de custo significativa: O preço do alumínio é muito menor que o do cobre (cerca de um terço do preço do cobre), o que pode reduzir consideravelmente o custo da matéria-prima em transformadores produzidos em massa.
- Leveza: A densidade do alumínio é cerca de um terço da do cobre, tornando o transformador muito mais leve e fácil de transportar e instalar.
- Considerações estratégicas e de recursos: Os recursos de alumínio são relativamente abundantes e o uso do alumínio ajuda a reduzir a dependência dos recursos de cobre.
Princípio de funcionamento da fita de alumínio do transformador
A fita de alumínio para transformadores utiliza principalmente a condutividade elétrica do alumínio para formar um caminho condutor para a corrente elétrica. Quando a corrente alternada passa pela fita de alumínio, ela gera um campo magnético alternado, possibilitando a conversão e transmissão de energia por indução eletromagnética. Comparada à fita de cobre tradicional, a fita de alumínio oferece menor custo e peso, mantendo uma boa condutividade elétrica. O princípio de funcionamento da fita de alumínio para transformadores baseia-se na utilização da condutividade do alumínio para formar um caminho condutor para a corrente elétrica. Quando a corrente alternada flui pela fita de alumínio, ela cria um campo magnético alternado que possibilita a conversão e transmissão de energia por indução eletromagnética. Comparada à fita de cobre, a fita de alumínio oferece custo e peso reduzidos, mantendo uma boa condutividade.
Guia de Seleção de Tiras de Alumínio para Transformadores
Pontos-chave para selecionar e usar fitas de alumínio para transformadores
- Seleção do material: Escolha a classe apropriada de acordo com a capacidade do transformador e a classe de tensão (1060 para média e alta tensão, 1050 para baixa tensão).
- Confirmação da têmpera: Deve ser têmpera O; evite usar têmpera H (meio-dura/dura), pois isso afetará o desempenho do enrolamento.
- Qualidade da superfície: Verifique se a superfície está livre de riscos e rebarbas, com bordas chanfradas uniformes.
- Precisão dimensional: Controle rigoroso da tolerância de espessura, pois ela afeta diretamente a resistência e as perdas da bobina.
- Processo de conexão: Utilize soldagem ultrassônica ou conectores de transição especiais de alumínio-cobre para evitar resistência de contato excessiva.
Graças à sua excelente relação custo-benefício e à leveza, a fita de alumínio para transformadores tornou-se a principal escolha na fabricação moderna de transformadores, especialmente para transformadores a seco. Por meio de um projeto adequado (aumentando a área da seção transversal para compensar a menor condutividade) e da otimização do processo, os transformadores de fita de alumínio podem atender plenamente aos requisitos de desempenho dos sistemas de energia e são uma solução ideal para economizar energia e reduzir custos.
Selecione a liga de alumínio de acordo com o tipo de transformador.
A escolha da liga correta garante condutividade estável e desempenho mecânico durante o enrolamento.
Ligas comuns para fitas de alumínio de transformadores:
Alumínio 1060/1070
Amplamente utilizado em transformadores de distribuição devido à sua alta condutividade elétrica e excelente conformabilidade.
Alumínio de grau elétrico 1350
Projetado especificamente para condutores elétricos. Oferece condutividade consistente e baixa resistividade, ideal para enrolamentos de alta corrente.
Diferentes tipos de transformadores têm requisitos de desempenho variados para as tiras de alumínio. A liga de alumínio apropriada deve ser selecionada de acordo com o cenário de aplicação específico:
Transformadores a seco
Normalmente, são selecionadas tiras de alumínio de grau 1060 ou 1070. Esses materiais possuem alta pureza e boa condutividade elétrica, atendendo aos requisitos de desempenho de transformadores a seco.
Transformadores imersos em óleo
Podem ser utilizadas tiras de alumínio de grau 1050 ou 1060. Esses materiais possuem boa resistência à corrosão e trabalhabilidade, tornando-os adequados para uso em ambientes imersos em óleo.
Transformadores Especiais
Por exemplo, transformadores de alta frequência e transformadores de pulso podem exigir tiras de alumínio elétrico especializadas, como o alumínio 1350, que oferecem maior condutividade e desempenho elétrico mais estável.
Dica de seleção:
Para enrolamentos de transformadores, a condutividade elétrica deve sempre ser priorizada em relação à resistência. Ligas com maior pureza proporcionam menores perdas e melhor eficiência energética.
Selecione as especificações com base nos parâmetros técnicos.
Ao selecionar as tiras de alumínio para transformadores, as especificações devem ser escolhidas com base nos requisitos específicos dos parâmetros técnicos:
- Seleção da espessura: A espessura da fita de alumínio deve ser determinada com base na capacidade nominal do transformador, na tensão de operação e na estrutura do enrolamento. Geralmente, quanto maior a capacidade e a tensão, mais espessa deve ser a fita de alumínio.
- Seleção da largura: A largura da fita de alumínio deve ser baseada nos requisitos do projeto de enrolamento e nos processos de enrolamento, levando em consideração também a capacidade do equipamento de enrolamento.
- Requisitos de condutividade: Selecione tiras de alumínio com condutividade adequada com base nos requisitos de eficiência e nas limitações de perdas do transformador. Geralmente, quanto maior a condutividade, menores as perdas no enrolamento, porém maior o custo.
- Requisitos de desempenho mecânico: Selecione tiras de alumínio com resistência à tração e alongamento adequados, com base no processo de enrolamento e na estrutura, para garantir que não ocorram quebras ou deformações excessivas durante o enrolamento.
Análise de custo-benefício e considerações de custo a longo prazo
Ao selecionar tiras de alumínio para transformadores, não se deve considerar apenas o custo inicial de aquisição, mas também realizar uma análise abrangente de custo-benefício e uma avaliação de custos a longo prazo:
Análise de fatores de custo
- Custo inicial: Compare orçamentos de diferentes fornecedores, incluindo custo de material, custo de processamento e custo de transporte.
- Custo operacional: Considere o impacto da condutividade da fita de alumínio nas perdas do transformador e calcule o custo do consumo de energia durante a operação a longo prazo.
- Custo de manutenção: Considere como a qualidade das tiras de alumínio afeta a frequência e o custo da manutenção do transformador.
- Vida útil: Avalie como a qualidade e o desempenho das tiras de alumínio afetam a vida útil do transformador e calcule o custo total do ciclo de vida.
- Valor da confiabilidade: Considere o valor potencial proporcionado pela melhoria na confiabilidade e segurança do transformador devido às tiras de alumínio de alta qualidade.
Ao considerar todos esses fatores de forma abrangente, é possível escolher o produto de fita de alumínio para transformadores mais econômico, visando obter benefícios econômicos e técnicos a longo prazo.
Processo de produção de tiras de alumínio para transformadores
Preparação da matéria-prima
Selecionar lingotes de alumínio com pureza adequada, realizar cálculos precisos de ingredientes e executar tratamentos de remoção de impurezas e pré-aquecimento para garantir um teor de impurezas ≤0, 02%. Matérias-primas de alta qualidade são a base para a produção de tiras de alumínio de alta qualidade para transformadores.
Fusão e Refino
Adicione lingotes de alumínio pré-tratados e elementos de liga ao forno de fusão e aqueça a 700–800 °C para fusão. Mexa uniformemente por 30–45 minutos. Utilize sopro de gás e filtração para remover impurezas e gases, e controle com precisão a temperatura do alumínio fundido para prepará-lo para a fundição subsequente.
Fundição e tratamento de lingotes
O alumínio fundido é despejado em moldes para formar lingotes, a taxa de resfriamento é controlada para evitar tensões internas e defeitos, e um tratamento de homogeneização é realizado para melhorar a estrutura interna e garantir uma estrutura de grãos uniforme.
Laminação e Tratamento Térmico
Aqueça o lingote a 550–580 °C para laminação a quente. Reduza ainda mais a espessura por meio de laminação a frio até atingir a espessura desejada. Realize o recozimento final na tira de alumínio laminada a frio para obter a têmpera O desejada (condição macia), melhorando a planicidade e a qualidade da superfície.
Acabamento e Tratamento de Superfícies
Corte a tira de alumínio na largura necessária, chanfre e remova as rebarbas das bordas, limpe a superfície para remover óleo e impurezas e realize tratamentos de superfície, como passivação ou revestimento, conforme necessário, para melhorar a resistência à corrosão e o desempenho de isolamento.
Controle de Qualidade e Inspeção
Realizar inspeções de qualidade abrangentes nas matérias-primas recebidas, nos principais parâmetros do processo durante a produção e nos produtos acabados. Os testes incluem análise de composição química, teste de condutividade, teste de propriedades mecânicas, medição dimensional e inspeção visual. Estabelecer um sistema completo de rastreabilidade da qualidade.
Processamento e tratamento de tiras de alumínio para transformadores
Processamento de tiras de alumínio para transformadores
- Preparação e Aquecimento da Matéria-Prima: Primeiramente, os lingotes de alumínio são colocados em um forno e aquecidos. A temperatura do forno aumenta gradualmente até atingir a faixa adequada para fundir o alumínio. Elementos de liga são adicionados durante o processo de fusão para remover impurezas e melhorar a pureza e o desempenho do alumínio.
- Fundição e corte de tarugos: Após a remoção das impurezas do alumínio fundido, este é fundido em tarugos de alumínio, que são então cortados em placas de alumínio com a espessura especificada para processos posteriores de laminação.
- Laminação Desbastada: As chapas grossas cortadas são enviadas para a laminadora a frio para laminação desbastada. O processo de laminação a frio reduz gradualmente a espessura das chapas de alumínio e ajusta inicialmente as propriedades mecânicas do material para atender aos requisitos da subsequente laminação a quente.
- Laminação a Quente e Acabamento: As chapas de alumínio laminadas a quente são enviadas para o laminador a quente para processamento adicional. O processo de laminação a quente, realizado em temperaturas mais elevadas, aumenta efetivamente a ductilidade e a tenacidade das tiras de alumínio, resultando em tiras acabadas que atendem às especificações.
- Recozimento: Após a laminação, as tiras de alumínio passam por um processo de recozimento. O recozimento consiste em aquecer o material a uma determinada temperatura e mantê-la por um período para aliviar tensões internas, melhorar a ductilidade, a flexibilidade e a resistência à corrosão, garantindo a estabilidade do desempenho da tira de alumínio.
- Corte e modelagem: As bordas das tiras de alumínio recozido são aparadas para garantir dimensões precisas e bordas lisas.
- Embalagem e Envio: Finalmente, as tiras de alumínio para transformadores passam por inspeção de qualidade, são enroladas e embaladas de acordo com as especificações do cliente. Após a embalagem, as tiras de alumínio são transportadas com segurança para o local de destino.
Considerações sobre a fabricação
Ao selecionar tiras de alumínio para enrolamentos de transformadores, fatores como a liga, a espessura, a largura e o tratamento das bordas devem ser considerados para atender aos requisitos específicos do projeto do transformador. O recozimento e o tratamento de superfície adequados podem melhorar ainda mais o desempenho e prolongar a vida útil.
As tiras de alumínio para transformadores oferecem uma combinação de eficiência elétrica, resistência mecânica e viabilidade econômica, tornando-as o material preferido para a fabricação de transformadores.