Acciaio al silicio nei trasformatori

I componenti principali di un trasformatore sono il nucleo in ferro e gli avvolgimenti. Il nucleo è costituito principalmente da fogli di acciaio al silicio laminato. Con un contenuto di silicio che varia dallo 0,8% al 4,8%, possiedono una forte permeabilità magnetica.

Lamiere di acciaio al silicio pre-tagliate

Quando un trasformatore è in funzione, subisce perdite di trasmissione di potenza. Esistono due tipi principali di perdite: una è la perdita di rame, che avviene a causa della resistenza degli avvolgimenti; e l'altra perdita di ferro, che ha origine all'interno delle lamiere di acciaio al silicio. La perdita di ferro stessa è causata da due fenomeni principali: perdita per isteresi e perdita per correnti parassite.

 

curva di isteresi del trasformatore

La perdita per isteresi è la perdita di ferro che si verifica a causa del fenomeno dell'isteresi durante il processo di magnetizzazione del nucleo di ferro. L'entità di questa perdita è direttamente proporzionale all'area racchiusa dal ciclo di isteresi del materiale. L'acciaio al silicio ha un ciclo di isteresi stretto, quindi utilizzarlo per il nucleo del trasformatore comporta una minore perdita di isteresi.

 

Perdita di corrente parassita-del trasformatore

La perdita di correnti parassite è causata dalle correnti circolanti indotte all'interno del materiale del nucleo dal flusso magnetico alternato. Queste correnti scorrono su piani perpendicolari al flusso magnetico e provocano anche la generazione di calore. Per ridurre questa perdita, il nucleo di ferro è costruito utilizzando fogli di acciaio laminato al silicio, che aumenta la resistenza nel percorso delle correnti parassite.

 

 

Le lamiere di acciaio al silicio determinano la potenza dissipata di un trasformatore. Come accennato in precedenza, le loro dimensioni e forma sono fattori importanti che influenzano la perdita di potenza. Teoricamente, più sottili sono le lamiere di acciaio al silicio e più strette le strisce laminate, migliore è l'effetto. Tuttavia, è necessario considerare anche l'efficienza della laminazione e l'effettiva sezione trasversale-. In genere, i nuclei dei trasformatori utilizzano fogli di acciaio al silicio laminati a freddo-, spesso a forma di "E" o "I", con uno spessore standard di 0,35 mm.

Nucleo per trasformatori in olio

I trasformatori funzionano secondo il principio dell'induzione elettromagnetica. Due avvolgimenti, uno primario ed uno secondario, sono avvolti attorno ad un nucleo di ferro chiuso. Quando viene applicata una tensione alternata all'avvolgimento primario, una corrente alternata lo attraversa, creando una forza magnetomotrice (MMF). Questo MMF guida un flusso magnetico principale alternato attraverso il nucleo di acciaio al silicio.

Secondo la legge di Lenz, il flusso magnetico prodotto dalla corrente indotta si opporrà alla variazione del flusso magnetico originario. Quando il flusso magnetico primario aumenta, il flusso magnetico prodotto dalla corrente indotta si oppone e nell'avvolgimento secondario appare una tensione alternata-di livello inferiore.

A. Bassa perdita di ferro.Questo è l'indicatore di qualità più critico. Gli standard globali classificano i gradi principalmente in base ai valori di perdita di ferro. Minore è la perdita di ferro, maggiore è la qualità e migliore è la qualità.

B. Alta induzione magnetica.Lamiere di acciaio al silicio che possono raggiungere un'induzione magnetica maggiore sotto lo stesso campo magnetico si tradurranno in nuclei di trasformatore più piccoli e leggeri. Ciò, a sua volta, consente di risparmiare acciaio al silicio, filo di rame e materiali isolanti.

C. Fattore di impilamento elevato.Le superfici lisce e piatte e lo spessore uniforme delle lamiere di acciaio al silicio migliorano la densità di impaccamento del nucleo. Ciò porta ad un aumento dell’efficienza spaziale e delle prestazioni magnetiche.

Workshop sul taglio dell'acciaio al silicio di VKE

D. Buone prestazioni di perforazione.Questa proprietà è particolarmente importante per la produzione di nuclei utilizzati in motori piccoli e micro.

E. Buona adesione e saldabilità del rivestimento isolante superficiale.Un rivestimento isolante durevole che aderisce bene e consente una saldatura affidabile è essenziale per l'assemblaggio e le prestazioni del nucleo.

F. Resistenza all'invecchiamento magnetico.Il materiale dovrebbe mantenere proprietà magnetiche stabili nel tempo e sotto stress operativi.

G. Condizioni di consegna richieste.Le lamiere di acciaio al silicio devono essere fornite dopo processi di ricottura e decapaggio per garantire proprietà magnetiche e meccaniche ottimali.