Explicação detalhada da chapa de aço silício para transformadores!

Sabemos que o transformador real funciona sempre em corrente alternada (CA), e a perda de potência não ocorre apenas na resistência da bobina, mas também no núcleo de ferro sob a magnetização da corrente alternada. A perda de potência no núcleo de ferro é geralmente chamada de "perda no ferro". A perda no ferro é causada por dois fatores: "perda por histerese" e "perda por correntes parasitas".

A perda por histerese é a perda no ferro causada pelo fenômeno de histerese durante o processo de magnetização do núcleo de ferro. A magnitude dessa perda é proporcional à área delimitada pelo laço de histerese do material. O laço de histerese do aço silício é estreito, e a perda por histerese do núcleo de ferro do transformador é pequena, o que pode reduzir significativamente a geração de calor.

Já que o aço silício possui as vantagens acima mencionadas, por que não usar uma peça inteira de aço silício como núcleo de ferro, processando-a também em lascas? Isso porque o núcleo em lascas pode reduzir outro tipo de perda no ferro: a "perda por correntes parasitas".

Quando o transformador está funcionando, há uma corrente alternada na bobina e o fluxo magnético que ela produz também é alternado. Essa variação do fluxo magnético induz uma corrente no núcleo de ferro. A corrente induzida gerada no núcleo de ferro circula no plano perpendicular à direção do fluxo magnético, sendo por isso chamada de corrente de Foucault.

As perdas por correntes parasitas também aquecem o núcleo. Para reduzir essas perdas, o núcleo de ferro do transformador é feito de lâminas de aço silício isoladas entre si, de modo que a corrente parasita passe por uma pequena seção transversal em um circuito estreito e longo, aumentando a resistência em seu percurso. Ao mesmo tempo, o silício presente no aço silício aumenta a resistividade do material, o que também contribui para a redução das correntes parasitas.

Para o núcleo de ferro do transformador, geralmente utiliza-se uma chapa de aço silício laminada a frio com 0,35 mm de espessura. De acordo com as dimensões do núcleo de ferro necessário, ela é cortada em um comprimento adequado e, em seguida, sobreposta em formato de "dia" ou "boca". Teoricamente, para reduzir as correntes parasitas, quanto menor a espessura da chapa de aço silício e mais estreita a emenda, melhor o resultado. Isso não só reduz as perdas por correntes parasitas e o aumento da temperatura, como também economiza material na fabricação das chapas de aço silício.

Mas, na verdade, ao fabricar núcleos de ferro com chapas de aço silício, não se deve apenas aos fatores favoráveis ​​mencionados anteriormente, pois a produção do núcleo de ferro aumenta consideravelmente o tempo de trabalho e reduz a seção transversal útil do núcleo. Portanto, ao usar chapas de aço silício para fabricar núcleos de transformadores, devemos considerar a situação específica, ponderar os prós e os contras e escolher o tamanho ideal.

Os transformadores são fabricados segundo o princípio da indução eletromagnética. Possuem dois enrolamentos, um primário e um secundário, enrolados em um núcleo fechado. Quando o enrolamento primário é energizado com a tensão da fonte de alimentação CA, uma corrente alternada é gerada no núcleo, criando um potencial magnético. Sob a ação desse potencial magnético, um fluxo magnético principal alternado é gerado no núcleo de ferro.

Quanto ao motivo de poder ser amplificado e atenuado? Isso precisa ser explicado pela lei de Lenz. O fluxo magnético gerado pela corrente induzida sempre impede a variação do fluxo magnético circular. Quando o fluxo magnético original aumenta, o fluxo magnético gerado pela corrente induzida se opõe ao fluxo magnético original, ou seja, o segundo fluxo magnético induzido produzido pelo enrolamento se opõe ao fluxo magnético principal produzido pelo enrolamento primário, resultando em uma tensão alternada de baixa intensidade no enrolamento secundário. Portanto, o núcleo de ferro é a parte do circuito magnético do transformador.

chapa de aço silício

A chapa de aço silício para uso elétrico é comumente conhecida como chapa de aço silício ou chapa de aço silício. Como o nome indica, trata-se de um aço silício elétrico com teor de silício entre 0,8% e 4,8%, fabricado por laminação a quente e a frio. Geralmente, a espessura é inferior a 1 mm, sendo por isso chamada de chapa fina. Em um sentido amplo, a chapa de aço silício pertence à categoria de chapas, constituindo um ramo independente devido à sua aplicação específica. A chapa de aço silício para uso elétrico possui excelentes propriedades eletromagnéticas e é um material magnético indispensável e importante nas indústrias de energia elétrica, telecomunicações e instrumentação.

(1) Classificação de chapas de aço silício

A. As chapas de aço silício podem ser divididas em chapas de baixo e alto teor de silício, de acordo com seu conteúdo de silício. As chapas de baixo teor de silício contêm menos de 2,8% de silício, possuem certa resistência mecânica e são usadas principalmente na fabricação de motores, sendo comumente conhecidas como aço silício para motores; já as chapas de aço silício para transformadores são usadas na fabricação de núcleos de transformadores, sendo comumente conhecidas como chapas de aço silício para transformadores. Na prática, não há uma distinção rígida entre os dois tipos de chapas, e as chapas de alto teor de silício são frequentemente usadas na fabricação de motores de grande porte.

B. De acordo com a tecnologia de produção e processamento, as chapas podem ser divididas em dois tipos: laminação a quente e laminação a frio. A laminação a frio, por sua vez, pode ser dividida em dois tipos: não orientada e orientada. As chapas laminadas a frio apresentam espessura uniforme, boa qualidade superficial e elevadas propriedades magnéticas. Portanto, com o desenvolvimento da indústria, as chapas laminadas a quente tendem a ser substituídas pelas chapas laminadas a frio. "Substituir o calor pelo frio".

(2) Índice de desempenho da chapa de aço silício

A. Baixa perda de ferro. O indicador de qualidade mais importante; todos os países do mundo classificam os produtos pelo valor da perda de ferro. Quanto menor a perda de ferro, maior a classificação e, consequentemente, a qualidade.

B, alta intensidade de indução magnética. Sob o mesmo campo magnético, pode-se obter uma chapa de aço silício com maior indução magnética, e o volume e o peso do núcleo de ferro do motor ou transformador fabricado com ela são relativamente pequenos, o que permite economizar chapa de aço silício, fio de cobre e materiais isolantes.

C, o coeficiente de empilhamento é alto. A superfície da chapa de aço silício é lisa, plana e uniforme em espessura, e o coeficiente de empilhamento do núcleo de ferro é melhorado.

D. Boa capacidade de perfuração. Isso é ainda mais importante para a fabricação de núcleos de motores pequenos e em miniatura.

E. A superfície apresenta boa adesão e soldabilidade à película isolante.

F. Envelhecimento magnético G. A chapa de aço silício deverá ser entregue após recozimento e decapagem.

(1) Chapa de aço silício laminada a quente para uso elétrico (GB5212-85) A chapa de aço silício laminada a quente para uso elétrico é feita de liga ferrossilício magnética macia com baixa perda de carbono e é laminada a quente em uma chapa com espessura inferior a 1 mm. A chapa de aço silício laminada a quente para uso elétrico também é chamada de chapa de aço silício laminada a quente. As chapas de aço silício laminadas a quente podem ser divididas em chapas de baixo teor de silício (Si≤2,8%) e chapas de alto teor de silício (Si≤4,8%) de acordo com seu teor de silício.

(2) A chapa de aço silício laminada a frio para uso elétrico (GB2521-88) é feita de aço silício para uso elétrico contendo de 0,8% a 4,8% de silício e é laminada a frio. As chapas de aço silício laminadas a frio são divididas em dois tipos: tiras de aço sem grãos e tiras de aço com grãos orientados. A tira de aço para uso elétrico laminada a frio apresenta características como superfície lisa, espessura uniforme, alto coeficiente de empilhamento, bom desempenho de estampagem e possui maior indução magnética e menor perda no ferro do que a tira de aço para uso elétrico laminada a quente. O uso de tiras laminadas a frio em vez de tiras laminadas a quente na fabricação de motores ou transformadores pode reduzir seu peso e volume em 0% a 25%.

Se for utilizada tira laminada a frio com grãos orientados, o desempenho é superior. A substituição de tiras laminadas a quente ou de baixa qualidade por tiras laminadas a frio com grãos orientados pode reduzir o consumo de energia do transformador em 45% a 50%, além de aumentar a confiabilidade do seu funcionamento. É utilizada na fabricação de motores e transformadores. Geralmente, as tiras laminadas a frio com grãos orientados são usadas como núcleo de motores ou transformadores de solda, entre outros; também são utilizadas como núcleo de ferro para transformadores de potência, transformadores de pulso, amplificadores magnéticos e similares. Especificações e dimensões da chapa de aço: espessura de 0,35, 0,50 e 0,65 mm, largura de 800 a 1000 mm e comprimento de até 2,0 m.

(3) Chapa de aço silício laminada a quente para eletrodomésticos (GBH46002-90) A classificação da chapa de aço silício laminada a quente para eletrodomésticos é representada por J (residencial) D (elétrica) R (laminação a quente), ou seja, JDR. O número após JDR é o valor de perda no ferro*100, e o número após a linha horizontal é a espessura da chapa de aço (mm)*100. Os requisitos de desempenho eletromagnético das chapas de aço silício laminadas a quente para eletrodomésticos podem ser ligeiramente inferiores, e o valor mínimo de perda no ferro (P15/50) é de 5,40 W/kg. Geralmente fornecida sem lavagem. Motores diferenciais usados ​​em diversos eletrodomésticos, como ventiladores, máquinas de lavar roupa, aspiradores de pó, coifas, etc.