Introdução às classificações principais do transformador

1. Categoria de alta frequência: Núcleos de ferrite
Os núcleos de ferrite são usados ​​em transformadores de alta frequência. São materiais cerâmicos com estrutura cristalina de espinélio, compostos por óxido de ferro e outros compostos metálicos divalentes (por exemplo, kFe₂O₄, onde 'k' representa outro metal). Os metais comumente usados ​​incluem manganês (Mn), zinco (Zn), níquel (Ni), magnésio (Mg) e cobre (Cu).

As combinações comuns incluem as séries Manganês-Zinco (MnZn), Níquel-Zinco (NiZn) e Magnésio-Zinco (MgZn). Esses materiais possuem características de alta permeabilidade magnética e impedância, tornando-os adequados para frequências de operação que variam de 1 kHz a mais de 200 kHz.

2. Categoria de Baixa Frequência: Laminações de Aço Silício
As laminações de aço silício são usadas em transformadores de baixa frequência. Com base nos processos de fabricação, são divididos em dois tipos: A: Recozidos (chapas pretas) e N: Não recozidos (chapas brancas). Com base em sua forma, eles são categorizados em tipo EI, tipo UI, tipo C e tipo quadrado (口).

O aço silício do tipo quadrado é comumente usado em transformadores de alta potência. Oferece excelente isolamento, fácil dissipação de calor e um caminho magnético curto. É usado principalmente para transformadores com potências superiores a 500–1000 W e em aplicações de alta potência. Um conjunto de aço silício formado pela combinação de duas chapas do tipo C é denominado tipo CD. Para transformadores de potência fabricados com laminações tipo CD, sob condições idênticas de área de seção transversal, uma altura de janela mais alta permite maior capacidade de potência.

À medida que a potência do transformador aumenta, as bobinas podem ser instaladas separadamente em ambos os lados do núcleo. Isso permite que o número total de voltas seja distribuído entre duas bobinas de enrolamento, reduzindo assim o comprimento médio de voltas por bobina e diminuindo as perdas de cobre. Além disso, se duas bobinas simétricas forem enroladas em bobinas separadas, poderá ser alcançada uma simetria perfeita. Um conjunto formado por quatro folhas tipo C é conhecido como tipo ED. Os transformadores fabricados com laminações tipo ED possuem perfil plano e largo; sob a mesma potência, os transformadores do tipo ED são mais curtos, mas mais largos que os do tipo CD. Além disso, como as bobinas são montadas no centro das laminações com um caminho magnético externo, o fluxo de fuga é minimizado, resultando em menor interferência eletromagnética geral. No entanto, como todas as bobinas são enroladas em uma única bobina grossa, o comprimento médio da volta é maior, levando a maiores perdas de cobre.

Os núcleos tipo C oferecem desempenho superior, resultando em transformadores compactos, leves e altamente eficientes. Do ponto de vista da montagem, as laminações tipo C requerem menos peças e oferecem grande versatilidade, levando a uma alta eficiência de produção. No entanto, as laminações do tipo C envolvem numerosas etapas de processamento e procedimentos de fabricação complexos que requerem equipamento especializado, tornando os seus custos atuais relativamente elevados.

O aço silício tipo E, também conhecido como laminações tipo shell ou padrão japonês (日型), tem a principal vantagem de alojar enrolamentos primários e secundários em uma única bobina comum, alcançando um alto fator de espaço de janela (Km: a razão entre a área da seção transversal líquida do fio de cobre e a área da janela). As laminações formam uma camada protetora ao redor dos enrolamentos, evitando danos mecânicos. Enquanto isso, a grande área superficial facilita uma melhor dissipação de calor e a divergência do campo magnético é mínima. No entanto, sofre de maior indutância de vazamento primário para secundário e maior suscetibilidade a interferências magnéticas externas. Além disso, devido ao maior perímetro médio dos enrolamentos, os transformadores de núcleo do tipo EI requerem mais fio de cobre para o mesmo número de voltas e área de seção transversal do núcleo.

As espessuras comuns para laminações de aço silício são 0,35 mm e 0,5 mm.

Existem dois métodos principais de montagem para laminações de aço silício: intercalação e empilhamento de topo. A intercalação envolve alternar as extremidades abertas das laminações em lados opostos, uma por uma. Embora este método seja trabalhoso, ele minimiza os espaços de ar entre as laminações e reduz a relutância magnética, o que ajuda a aumentar o fluxo magnético; portanto, é amplamente adotado em transformadores de potência. O empilhamento de topo é normalmente usado em aplicações que transportam corrente CC. Para evitar a saturação causada pela corrente DC, deve ser mantido um espaço de ar entre as laminações. Neste método, as peças E e as peças I são colocadas em lados opostos e a distância entre elas pode ser ajustada usando calços de papel.

3. Categoria do núcleo da bobina: três tipos principais

A. Núcleo Toroidal : Formado pelo empilhamento de laminações em forma de O ou pelo enrolamento de tiras de aço silício. Enrolar bobinas neste tipo de núcleo é bastante desafiador.
B. Núcleo da Haste .
C. Núcleo do Tambor.