lassificação de Núcleos por Aplicação: Alta Frequência, Baixa Frequência e Bobina
Núcleos de alta frequência: Núcleo de Pó de Ferro e Núcleo de Ferrite
Núcleos de ferrite são usados em transformadores de alta frequência. São materiais cerâmicos magnéticos com estrutura cristalina de espinélio, constituídos por óxido férrico combinado com outros compostos metálicos divalentes, como kFe₂O₄ (ondekrepresenta outros metais). Os metais comuns incluem manganês (Mn), zinco (Zn), níquel (Ni), magnésio (Mg) e cobre (Cu).
Combinações comuns incluem:
Série Manganês-Zinco (MnZn)
Série Níquel-Zinco (NiZn)
Série Magnésio-Zinco (MgZn)
Esses materiais apresentam alta permeabilidade magnética e alta impedância, com faixa de frequência operacional de 1 kHz a mais de 200 kHz.
Núcleos de Baixa Frequência: Chapas de Aço Silício (Laminação)
Chapas de aço silício são comumente usadas em transformadores de baixa frequência e são classificadas por processo de produção em:
A:Recozido (folhas pretas)
N:Não recozido (folhas brancas)
Com base na forma, eles são divididos em tipo EI, tipo UI, tipo C e tipo O.
Chapas de aço silício tipo O:
Eles são frequentemente usados em transformadores de alta potência devido ao seu excelente isolamento, dissipação de calor eficiente e vazamento magnético reduzido. Eles são adequados para transformadores com potências superiores a 500–1000W.
Chapas de aço silício tipo CD:
As folhas do tipo CD consistem em dois núcleos em forma de C. Transformadores feitos com esses núcleos podem atingir maior potência com maior altura da janela, dada a mesma área de seção transversal. As bobinas podem ser distribuídas em dois enrolamentos, reduzindo o comprimento médio das voltas e a perda de cobre. Colocar enrolamentos simétricos em bobinas separadas também garante simetria completa.
Chapas de aço silício tipo ED:
As folhas do tipo ED são feitas de quatro núcleos em forma de C, resultando em transformadores mais largos e planos do que os transformadores do tipo CD com a mesma potência. As bobinas são instaladas dentro do núcleo de aço silício, reduzindo vazamento magnético e interferência externa. No entanto, todas as bobinas são enroladas em uma única bobina, resultando em uma bobina mais espessa, maior comprimento médio de volta e maior perda de cobre.
Núcleos Tipo C:
Os núcleos tipo C oferecem desempenho superior, permitindo transformadores compactos, leves e eficientes. Do ponto de vista da fabricação, esses núcleos utilizam menos componentes e são altamente versáteis, resultando em uma produção eficiente. Porém, sua produção envolve processos complexos e equipamentos especializados, acarretando custos mais elevados.
Usamos principalmente chapas de aço silício tipo EI
A chapa de aço silício tipo EI, também conhecida como chapa de aço tipo casca ou tipo japonês, oferece diversas vantagens:
Estrutura de bobina compartilhada:Os enrolamentos primário e secundário compartilham uma única estrutura de bobina, resultando em um alto fator de utilização da janela (Km: a razão entre a área da seção transversal líquida do cobre e a área da janela).
Gabinete de proteção:A chapa de aço forma uma camada protetora ao redor dos enrolamentos, protegendo-os contra danos mecânicos.
Melhor dissipação de calor:Os núcleos EI têm uma grande área de superfície para dissipação de calor e vazamento mínimo de campo magnético.
No entanto, os núcleos do tipo EI têm algumas desvantagens:
Maior indutância de vazamento: Os enrolamentos primário e secundário apresentam indutância de vazamento relativamente alta.
Aumento da interferência externa: Eles são mais suscetíveis à interferência do campo magnético externo.
Maior consumo de cobre: Devido ao maior comprimento médio de volta dos enrolamentos, é necessário mais fio de cobre para o mesmo número de voltas e área de seção transversal do núcleo.
Espessuras comuns de chapas de aço silício
As espessuras comumente usadas para chapas de aço silício são:
{{0}},20 mm,0,35 mm,0,50 mm
Métodos de montagem
As chapas de aço silício podem ser montadas usando dois métodos:
Método Intercalado:
As peças E e I são empilhadas alternadamente em ambos os lados, com suas aberturas escalonadas.
Este método é mais complexo, mas garante espaços menores entre as folhas, reduzindo a resistência magnética e aumentando o fluxo magnético.
É comumente usado em transformadores de potência para melhorar a eficiência.
Método de empilhamento de bunda:
As peças E e I são empilhadas separadamente, deixando espaços entre elas.
Estas lacunas são normalmente ajustadas com espaçadores de papel para evitar a saturação causada pela corrente contínua.
Este método é frequentemente usado em aplicações onde estão presentes correntes CC.
Materiais comuns que usamos. Os materiais que usamos com frequência para chapas de aço silício incluem:
Z-11,H-18,H-50,H-14
Entre estes, o aço silício Z-11 oferece o melhor desempenho.
Normalmente, as especificações do material são indicadas conforme mostrado no diagrama anexo.
Tipos principais:Três categorias principais (conforme mostrado no diagrama)
- Núcleo TOROID (núcleo em forma de anel)
Construído empilhando laminações em forma de O ou enrolando chapas de aço silício em um formato circular.
Este tipo de núcleo é particularmente desafiador para bobinas devido à sua estrutura.
- Núcleo ROD (núcleo em forma de haste)
De formato cilíndrico, projetado para aplicações específicas onde é necessário um núcleo compacto em forma de haste.
- Núcleo DRUM (núcleo em formato de tambor)
Com formato de tambor, oferecendo características únicas adequadas para diversos projetos de transformadores.
No diagrama, as áreas cinzentas representam núcleos recozidos, indicando núcleos que foram submetidos a tratamento térmico para melhorar as suas propriedades magnéticas.