Quando o núcleo do transformador é empilhado, quais são os métodos de junção?

■ Conceitos relacionados ao núcleo de ferro

(1) Área da seção transversal geométrica: refere-se à área da seção transversal do espaço ocupado pelo núcleo de ferro.

(2) Área de seção transversal efetiva: refere-se à área de seção transversal real da chapa de aço silício obtida subtraindo-se a folga entre as chapas de aço silício e a área ocupada pela espessura da película de tinta isolante da área de seção transversal geométrica.

(3) Coeficiente de laminação: refere-se à razão entre a área da seção transversal efetiva do núcleo e a área da seção transversal geométrica. O fator de laminação está relacionado à espessura e planicidade da chapa de aço silício e à espessura da camada isolante entre as chapas. Por exemplo, quando se utiliza uma chapa de aço silício com 0,35 mm de espessura, o fator de laminação geralmente fica entre 0,91 e 0,96.

(4) Coeficiente de preenchimento: também conhecido como coeficiente de utilização, refere-se à razão entre a área da seção transversal da coluna de núcleo de ferro composta pela forma de escada e a área da circunferência circunscrita à coluna de núcleo. Para um determinado diâmetro, quanto maior a área da seção transversal da coluna de núcleo, ou seja, quanto maior o número de degraus, maior o fator de preenchimento. No entanto, quanto mais degraus, mais especificações das lâminas, o que complica o processo de fabricação do núcleo.

■ Método de junção de chapas de aço silício

Ao empilhar o núcleo do transformador, existem três métodos de junção para chapas de aço silício.

Costura direta - somente para chapas de aço silício laminadas a quente

Conforme ilustrado na Figura 1, suas características incluem facilidade de processamento e laminação, além de uma grande área de sobreposição. Consequentemente, o núcleo de ferro laminado apresenta boa resistência estrutural, alta integridade e baixa deformação. No entanto, seu uso se restringe a chapas de aço silício laminadas a quente. Se aplicado a chapas de aço silício orientado laminadas a frio, que possuem boas propriedades magnéticas na direção de laminação, o fluxo magnético na junção não se propaga nessa direção, resultando em deterioração das propriedades magnéticas e, consequentemente, em aumento das perdas em vazio.

Juntas semi-retas e semi-em-esquadria - para chapas de aço silício de grão orientado laminadas a frio

Conforme ilustrado na Figura 2, este tipo de junta é utilizado para chapas de aço silício com grãos orientados, laminadas a frio. A característica principal é a alternância entre a junta direta e a junta em ângulo na laminação do núcleo. Quando a largura da chapa da coluna do núcleo e da chapa do jugo de ferro são iguais, a junta em ângulo forma 45° em 50% dos cantos. Dessa forma, as propriedades magnéticas são significativamente melhoradas em comparação com as juntas diretas, a estrutura torna-se mais confiável, o corte e o empilhamento são facilitados e a taxa de utilização das chapas de aço silício é alta. No entanto, como ainda existe uma parte da junta direta, a direcionalidade da chapa de aço silício com grãos orientados, laminada a frio, não é totalmente aproveitada, o que impede a minimização das perdas em vazio do núcleo de ferro.

Junta de esquadria completa - para chapa de aço silício laminada a frio com grãos orientados

Conforme ilustrado na Figura 3, para reduzir ainda mais as perdas em vazio do núcleo de ferro e aproveitar ao máximo as características da chapa de aço silício orientado laminada a frio, devem ser utilizadas juntas totalmente oblíquas, de modo que a direção do fluxo magnético seja consistente com a direção de laminação da chapa de aço silício, minimizando assim as perdas no núcleo. No entanto, esse tipo de processo de junção é complexo e a integridade do núcleo de ferro empilhado é comprometida.