Introdução aos materiais dos núcleos do transformador

Introdução aos materiais do núcleo do transformador

O núcleo do transformador é composto por chapas de aço silício. Para reduzir a perda de energia (geração de calor) dentro do núcleo, ele é construído empilhando chapas de aço silício com espessura de 0,23 a 0,5 mm. As chapas de aço silício utilizadas em transformadores possuem um teor de silício muito elevado. Ambos os lados de cada folha são revestidos com verniz isolante, que isola as folhas empilhadas umas das outras. A espessura deste verniz isolante é de apenas alguns micrômetros (μm).

Chapas de aço laminadas a frio são agora amplamente utilizadas em transformadores de potência. Em comparação com as chapas de aço laminadas a quente utilizadas no passado, elas reduzem significativamente o peso e as dimensões do transformador para a mesma capacidade (classificação). Isso ocorre porque as chapas de aço laminadas a frio apresentam permeabilidade magnética muito alta quando magnetizadas ao longo da direção de laminação.

As chapas de aço silício pertencem à categoria de materiais magnéticos macios. Os materiais magnéticos possuem anisotropia e várias características distintas. Isso significa que eles têm uma ou mais direções com propriedades magnéticas superiores. Quando magnetizado até a saturação ao longo dessas direções, a energia necessária é mínima; portanto, essas direções são chamadas de “eixos fáceis de magnetização”. A energia necessária para saturar o material em outras direções excede a dos eixos fáceis. Consequentemente, ao utilizar vários materiais magnéticos, é crucial prestar atenção à sua orientação magnética específica. Diferentes materiais magnéticos demonstram vantagens distintas em seu desempenho magnético.

As chapas de aço silício são um dos principais materiais para a fabricação de transformadores e seu desempenho afeta diretamente o desempenho geral e as dimensões geométricas do transformador. As propriedades das chapas de aço silício devem ser claramente definidas primeiro, seguidas pela determinação do diâmetro do membro central, da área da seção transversal e da área da seção transversal da forquilha. As especificações finais do núcleo são determinadas após a conclusão dos cálculos do enrolamento.

As chapas de aço silício usadas nos núcleos incluem tipos laminados a quente (como DR315-50, DR290-50) e tipos laminados a frio. O primeiro apresenta pior desempenho e maior perda específica (perda por unidade), enquanto o último oferece melhor desempenho e menor perda específica, tornando-o a escolha preferida para transformadores de baixas perdas. Os transformadores modernos de baixas perdas utilizam chapas de aço silício laminadas a frio de alta qualidade e com grãos orientados.