¡Explicación detallada de la lámina de acero al silicio para transformadores!

Sabemos que el transformador real siempre funciona en corriente alterna (CA), y la pérdida de potencia no solo se produce en la resistencia de la bobina, sino también en el núcleo de hierro bajo la magnetización de la corriente alterna. La pérdida de potencia en el núcleo de hierro se conoce como "pérdida de hierro". Esta pérdida se debe a dos causas: la "pérdida por histéresis" y la "pérdida por corrientes parásitas".

La pérdida por histéresis es la pérdida de hierro causada por el fenómeno de histéresis durante el proceso de magnetización del núcleo de hierro. La magnitud de esta pérdida es proporcional al área encerrada por el ciclo de histéresis del material. El ciclo de histéresis del acero al silicio es estrecho, y la pérdida por histéresis del núcleo de hierro del transformador es pequeña, lo que reduce considerablemente la generación de calor.

Dado que el acero al silicio presenta las ventajas mencionadas, ¿por qué no utilizar una pieza entera de acero al silicio como núcleo de hierro, procesándola además en láminas? Esto se debe a que el núcleo del chip puede reducir otro tipo de pérdida de hierro: la pérdida por corrientes parásitas.

Cuando el transformador está en funcionamiento, circula una corriente alterna por la bobina, y el flujo magnético que produce también es alterno. Este flujo magnético variable induce una corriente en el núcleo de hierro. La corriente inducida en el núcleo de hierro circula en el plano perpendicular a la dirección del flujo magnético, por lo que se denomina corriente de Foucault.

Las pérdidas por corrientes parásitas también calientan el núcleo. Para reducir estas pérdidas, el núcleo de hierro del transformador está hecho de láminas de acero al silicio aisladas entre sí, de modo que la corriente parásita pasa a través de una pequeña sección transversal en un bucle estrecho y largo, aumentando así la resistencia en su trayectoria. Al mismo tiempo, el silicio presente en el acero al silicio aumenta la resistividad del material, lo que también contribuye a reducir las corrientes parásitas.

Para el núcleo de hierro del transformador, se suele utilizar una lámina de acero al silicio laminada en frío de 0,35 mm de espesor. Según el tamaño del núcleo requerido, se corta en una pieza larga y luego se superpone formando una especie de "boca" o "hoja". En teoría, para reducir las corrientes parásitas, cuanto menor sea el espesor de la lámina de acero al silicio y más estrecha la unión, mejor será el resultado. Esto no solo reduce las pérdidas por corrientes parásitas y el aumento de temperatura, sino que también ahorra material en la fabricación de las láminas de acero al silicio.

En realidad, al fabricar núcleos de hierro con láminas de acero al silicio, no solo se consideran los factores favorables mencionados anteriormente, ya que la producción del núcleo aumenta considerablemente las horas de trabajo y reduce la sección transversal efectiva. Por lo tanto, al utilizar láminas de acero al silicio para fabricar núcleos de transformadores, debemos analizar cada situación específica, sopesar las ventajas y desventajas, y elegir el tamaño óptimo.

Los transformadores se fabrican según el principio de inducción electromagnética. Constan de dos bobinados: uno primario y otro secundario, enrollados sobre un núcleo cerrado. Cuando el bobinado primario recibe tensión alterna, se genera una corriente alterna en el núcleo, estableciéndose un potencial magnético y, bajo la acción de dicho potencial, se produce un flujo magnético principal alterno en el núcleo de hierro.

En cuanto a por qué se puede aumentar y disminuir, entonces debe explicarse mediante la ley de Lenz. El flujo magnético generado por la corriente inducida siempre dificulta el cambio del flujo magnético circular. Cuando el flujo magnético original aumenta, el flujo magnético generado por la corriente inducida es opuesto al flujo magnético original, es decir, el segundo flujo magnético inducido producido por el devanado es opuesto al flujo magnético principal producido por el devanado primario, por lo que aparece una tensión alterna de bajo nivel en el devanado secundario. Por lo tanto, el núcleo de hierro es la parte del circuito magnético del transformador.

Chapa de acero al silicio

La chapa de acero al silicio para uso eléctrico se conoce comúnmente como chapa de acero al silicio. Como su nombre indica, se trata de un acero al silicio eléctrico con un contenido de silicio de entre el 0,8 % y el 4,8 %, fabricado mediante laminación en caliente y en frío. Generalmente, su espesor es inferior a 1 mm, por lo que se denomina chapa delgada. En términos generales, la chapa de acero al silicio pertenece a la categoría de chapas y constituye una rama independiente debido a su uso específico. La chapa de acero al silicio para uso eléctrico posee excelentes propiedades electromagnéticas y es un material magnético indispensable e importante en las industrias de energía eléctrica, telecomunicaciones e instrumentación.

(1) Clasificación de las láminas de acero al silicio

Las láminas de acero al silicio se pueden clasificar en láminas de bajo y alto contenido de silicio según su contenido de silicio. Las láminas de bajo contenido de silicio contienen menos del 2,8 % de silicio, lo que les confiere cierta resistencia mecánica. Se utilizan principalmente en la fabricación de motores y se conocen comúnmente como acero al silicio para motores. Las láminas de acero al silicio para transformadores se utilizan en la fabricación de núcleos de transformadores. En la práctica, no existe una distinción estricta entre ambas, y las láminas de alto contenido de silicio se suelen utilizar para fabricar motores de gran tamaño.

B. Según la tecnología de producción y procesamiento, se puede dividir en dos tipos: laminado en caliente y laminado en frío. El laminado en frío se divide a su vez en dos tipos: no orientado y orientado. Las láminas laminadas en frío presentan un espesor uniforme, buena calidad superficial y altas propiedades magnéticas. Por lo tanto, con el desarrollo de la industria, las láminas laminadas en caliente tienden a ser reemplazadas por láminas laminadas en frío.

(2) Índice de rendimiento de la lámina de acero al silicio

A. Baja pérdida de hierro. El indicador de calidad más importante: todos los países del mundo clasifican los grados según su valor de pérdida de hierro. Cuanto menor sea la pérdida de hierro, mayor será el grado y, por lo tanto, mayor la calidad.

B, alta intensidad de inducción magnética. Bajo el mismo campo magnético, se puede obtener una lámina de acero al silicio con mayor inducción magnética, y el volumen y el peso del núcleo de hierro del motor o transformador fabricado con ella son relativamente pequeños, lo que permite ahorrar relativamente lámina de acero al silicio, alambre de cobre y materiales aislantes.

C, el coeficiente de apilamiento es alto. La superficie de la lámina de acero al silicio es lisa, plana y de espesor uniforme, y el coeficiente de apilamiento del núcleo de hierro mejora.

D. Buena capacidad de perforación. Esto es aún más importante para la fabricación de núcleos de motores pequeños y en miniatura.

E. La superficie presenta buena adherencia y soldabilidad a la película aislante.

F. Envejecimiento magnético G. La lámina de acero al silicio se entregará después del recocido y decapado.

(1) Chapa de acero al silicio laminada en caliente para uso eléctrico (GB5212-85) La chapa de acero al silicio laminada en caliente para uso eléctrico está hecha de una aleación magnética blanda de ferrosilicio con baja pérdida de carbono y se lamina en caliente hasta obtener una chapa con un espesor inferior a 1 mm. La chapa de acero al silicio laminada en caliente para uso eléctrico también se denomina chapa de acero al silicio laminada en caliente. Las chapas de acero al silicio laminadas en caliente se pueden dividir en chapas de acero con bajo contenido de silicio (Si ≤ 2,8 %) y con alto contenido de silicio (Si ≤ 4,8 %) según su contenido de silicio.

(2) La chapa de acero al silicio laminada en frío para aplicaciones eléctricas (GB2521-88) está hecha de acero al silicio eléctrico con un contenido de silicio del 0,8 % al 4,8 % y se lamina en frío. Las chapas de acero al silicio laminadas en frío se dividen en dos tipos: flejes de acero sin grano y flejes de acero con grano orientado. El fleje de acero eléctrico laminado en frío se caracteriza por tener una superficie lisa, un espesor uniforme, un alto coeficiente de apilamiento, un buen rendimiento de punzonado y una mayor inducción magnética y menores pérdidas de hierro que el fleje de acero eléctrico laminado en caliente. El uso de flejes en frío en lugar de flejes en caliente para la fabricación de motores o transformadores puede reducir su peso y volumen entre un 0 % y un 25 %.

Si se utiliza la tira orientada laminada en frío, el rendimiento es mejor. Su uso para reemplazar la tira laminada en caliente o la tira laminada en frío de baja calidad puede reducir el consumo de energía del transformador en un 45%-50%, y el rendimiento de trabajo del transformador es más confiable. Se utiliza en la fabricación de motores y transformadores. Generalmente, las tiras laminadas en frío orientadas de grano se utilizan como estado de motores o transformadores de soldadura, etc. Las tiras laminadas en frío orientadas de grano se utilizan como núcleos de hierro para transformadores de potencia, transformadores de impulsos, amplificadores magnéticos, y similares. Especificaciones y dimensiones de la placa de acero: espesor de 0,35, 0,50, 0,65 mm, ancho de 800-1000 mm y longitud de ≤2,0 m.

(3) Chapa de acero al silicio laminada en caliente para electrodomésticos (GBH46002-90) El grado de la chapa de acero al silicio laminada en caliente para electrodomésticos se representa por J (hogar) D (electricidad) R (laminación en caliente), es decir JDR. El número después de JDR es el valor de pérdida de hierro*100, y el número después de la línea horizontal es el espesor de la chapa de acero (mm)*100. Los requisitos de rendimiento electromagnético de las chapas de acero al silicio laminadas en caliente para electrodomésticos pueden ser ligeramente inferiores, y el valor mínimo de pérdida de hierro (P15/50) es de 5,40 W/kg. Generalmente se entrega sin lavar. Motores diferenciales utilizados en varios electrodomésticos como ventiladores eléctricos, lavadoras, aspiradoras, campanas extractoras, etc.