Física de redução de perda sem carga (P0): CRGO gravado a laser vs núcleos de liga amorfa

Refinamento do domínio magnético, equações de histerese de Steinmetz, supressão clássica de correntes parasitas, fator de construção (BF) e propriedades magnéti

1. Física das perdas do núcleo sem carga

A perda de núcleo sem carga (P0) ocorre 8.760 horas por ano continuamente. Consiste em perda por histerese (Ph), perda clássica por correntes parasitas (Pcl) e perda por excesso anômalo (Pexc):

P0 = Ph + Pcl + Pexc

2. Formulação Matemática de Mecanismos de Perda

Perda por histerese (formulação empírica de Steinmetz):

Ph = kh · f · Bmax1.6… 2.0 [W/kg]

Perda clássica por correntes parasitas em laminações de espessura d:

Pcl = (π2 · f2 · Bmax2 · d2) / (6 · ρ · D) [W/kg]

Onde:

  • f: Frequência do sistema (50 Hz ou 60 Hz).
  • Bmax: Pico de densidade de fluxo magnético em Tesla.
  • d: Espessura da laminação (0.23 mm para CRGO, 0.025 mm para fita amorfa).
  • ρ: Resistividade elétrica do material do núcleo.
  • D: Densidade de massa do material do núcleo.

3. Comparação técnica: CRGO vs gravado a laser vs amorfo

Propriedade materialCRGO convencional (M4/M3)CRGO gravado a laser (23ZH85)Fita Amorfa (Fe-Si-B)
Espessura da Laminação (d)0,27 - 0,30 mm0,20 - 0,23 mm0,025 mm (25 μm)
Densidade de fluxo de saturação (Bs)2,03T1,95 - 2,00T1,56T
Fluxo operacional de projeto (Bop)1,65 - 1,72 toneladas1,55 - 1,65T1,30 - 1,35T
Perda específica @ 1,5 T, 50 Hz0,95 - 1,15 W/kg0,65 - 0,78 W/kg0,18 - 0,22 W/kg
Redução de perdas sem cargaLinha de base (0%)-25% a -35%-65% a -75%

4. Empilhamento central e fator de construção (BF)

O núcleo montado apresenta perdas maiores do que as amostras de tiras de Epstein de laboratório devido a tensões mecânicas de fixação e entreferros nas juntas:

Pcore_actual = BF · Pepstein · Mcore

As modernas juntas de esquadria escalonadas (sobreposição de 6 a 7 degraus com cortes de esquadria 45°) reduzem o BF de 1,25 para 1,08 - 1,12.

*Referência: IEC 60404-8-7; IEC 60076-1; Folheto Técnico CIGRE 655.*