Como fornecedor de transformadores secos de baixas perdas, testemunhei em primeira mão a crescente demanda por esses dispositivos elétricos confiáveis e com eficiência energética. Uma das perguntas mais frequentes de nossos clientes é sobre o material do núcleo dos transformadores a seco de baixas perdas. Nesta postagem do blog, irei me aprofundar nos detalhes do que constitui o núcleo desses transformadores e por que ele é tão crucial para seu desempenho.
O papel do núcleo em um transformador
Antes de discutirmos o material do núcleo, é essencial compreender a função do núcleo em um transformador. Um transformador é um dispositivo elétrico estático que transfere energia elétrica entre dois ou mais circuitos por meio de indução eletromagnética. O núcleo serve como caminho magnético que guia o fluxo magnético gerado pelo enrolamento primário para o enrolamento secundário, possibilitando a transferência de energia.
A eficiência e o desempenho de um transformador são altamente dependentes das propriedades do material do núcleo. Um bom material de núcleo deve ter baixa relutância magnética, alta permeabilidade magnética e baixas perdas no núcleo. As perdas no núcleo, que incluem perdas por histerese e perdas por correntes parasitas, são a energia dissipada no núcleo como calor durante a operação do transformador. Minimizar estas perdas é crucial para melhorar a eficiência do transformador e reduzir o consumo de energia.
Materiais de núcleo comum para transformadores a seco de baixas perdas
Existem vários tipos de materiais de núcleo usados em transformadores a seco de baixas perdas, cada um com suas propriedades e vantagens exclusivas. Os materiais de núcleo mais comumente usados incluem:
Aço Silício
O aço silício, também conhecido como aço elétrico, é o material de núcleo mais utilizado em transformadores. É uma liga de ferro e silício, com teor de silício variando normalmente de 1% a 4,5%. A adição de silício ao ferro melhora as propriedades magnéticas do material, reduzindo as perdas por histerese e aumentando a resistividade elétrica.
As perdas por histerese ocorrem devido à magnetização e desmagnetização repetidas do material do núcleo à medida que a corrente alternada flui através dos enrolamentos. O alto teor de silício no aço silício reduz a coercividade do material, que é a quantidade de campo magnético necessária para reverter a magnetização do material. Isso resulta em menores perdas por histerese e maior eficiência.
As perdas por correntes parasitas, por outro lado, são causadas pelas correntes induzidas que fluem no material do núcleo devido à mudança do campo magnético. A alta resistividade elétrica do aço silício reduz a magnitude dessas correntes parasitas, reduzindo assim as perdas por correntes parasitas.
O aço silício está disponível em dois tipos: grão orientado e não orientado. O aço silício de grão orientado tem uma direção preferencial de magnetização, o que resulta em menores perdas no núcleo e maior permeabilidade magnética na direção do grão. É normalmente usado em grandes transformadores de potência onde é necessária alta eficiência. O aço silício de grão não orientado, por outro lado, possui propriedades magnéticas uniformes em todas as direções e é usado em transformadores e aparelhos elétricos menores.
Metal Amorfo
O metal amorfo, também conhecido como vidro metálico, é um material de núcleo relativamente novo que ganhou popularidade nos últimos anos devido às suas excelentes propriedades magnéticas. Ao contrário dos materiais cristalinos, como o aço silício, o metal amorfo possui uma estrutura atômica desordenada, o que lhe confere propriedades magnéticas e elétricas únicas.
O metal amorfo tem perdas por histerese extremamente baixas em comparação com o aço silício, tornando-o altamente eficiente para uso em transformadores. Também possui alta resistividade elétrica, o que reduz as perdas por correntes parasitas. Como resultado, os transformadores que utilizam núcleos de metal amorfo podem atingir uma eficiência significativamente maior e menor consumo de energia em comparação com aqueles que utilizam núcleos de aço silício.
No entanto, o metal amorfo é mais caro e mais difícil de processar do que o aço silício. Também é mais frágil e tem menor densidade de fluxo de saturação, o que significa que pode lidar com menos fluxo magnético antes de atingir seu ponto de saturação. Esses fatores limitam seu uso a determinadas aplicações, como transformadores de distribuição onde é necessária alta eficiência.
Ligas Nanocristalinas
As ligas nanocristalinas são outro tipo de material de núcleo avançado que tem se mostrado muito promissor na melhoria do desempenho de transformadores a seco de baixas perdas. Essas ligas são compostas por grãos cristalinos em nanoescala incorporados em uma matriz amorfa, que combina as vantagens dos materiais amorfos e cristalinos.
As ligas nanocristalinas têm perdas de núcleo extremamente baixas, alta permeabilidade magnética e alta densidade de fluxo de saturação. Eles também possuem excelente estabilidade térmica e propriedades mecânicas, tornando-os adequados para uso em uma ampla gama de aplicações. Comparadas ao metal amorfo, as ligas nanocristalinas são menos frágeis e mais fáceis de processar, o que as torna mais econômicas.
No entanto, as ligas nanocristalinas ainda são relativamente novas e caras em comparação com o aço silício. Seu uso está atualmente limitado a aplicações de ponta, onde os benefícios de seu desempenho superior superam o custo mais elevado.
Testes e Controle de Qualidade
Como fornecedor de transformadores a seco de baixas perdas, entendemos a importância de usar materiais de núcleo de alta qualidade e garantir o desempenho e a confiabilidade de nossos produtos. É por isso que realizamos testes rigorosos e medidas de controle de qualidade durante todo o processo de fabricação.
Usamos equipamentos de teste avançados, como oAnalisador de qualidade de energia de alta precisãopara medir os parâmetros elétricos dos transformadores, incluindo tensão, corrente, potência e frequência. Isto nos permite avaliar com precisão o desempenho dos transformadores e garantir que eles atendam aos padrões e especificações exigidos.
Além disso, usamos oTestador de resistência DC de transformador 3120para medir a resistência DC dos enrolamentos, que é um importante indicador da qualidade e integridade dos enrolamentos. Também usamos oTestador de pára-raios de óxido de zincotestar o desempenho dos pára-raios, essenciais para proteger os transformadores contra sobretensões e descargas atmosféricas.
Conclusão
O material do núcleo de um transformador seco de baixas perdas desempenha um papel crucial na determinação de sua eficiência, desempenho e confiabilidade. Aço silício, metal amorfo e ligas nanocristalinas são os materiais de núcleo mais comumente usados, cada um com suas propriedades e vantagens exclusivas. Ao escolher o material de núcleo correto e implementar testes rigorosos e medidas de controle de qualidade, podemos garantir que nossos transformadores a seco de baixas perdas atendam aos mais altos padrões de desempenho e confiabilidade.
Se você estiver interessado em saber mais sobre nossos transformadores a seco de baixas perdas ou tiver alguma dúvida sobre os materiais principais ou outros aspectos de nossos produtos, não hesite em nos contatar. Estamos sempre felizes em discutir seus requisitos específicos e fornecer as melhores soluções para suas necessidades.
Referências
- "Engenharia de Transformadores: Design, Tecnologia e Diagnóstico" por LS Snelling
- Roger C. Dugan, Mark F. McGranahan,
- "Manual de tecnologia de transformadores: design e aplicação", de Theodore C. Wildi
