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 material | CRGO convencional (M4/M3) | CRGO gravado a laser (23ZH85) | Fita Amorfa (Fe-Si-B) |
|---|---|---|---|
| Espessura da Laminação (d) | 0,27 - 0,30 mm | 0,20 - 0,23 mm | 0,025 mm (25 μm) |
| Densidade de fluxo de saturação (Bs) | 2,03T | 1,95 - 2,00T | 1,56T |
| Fluxo operacional de projeto (Bop) | 1,65 - 1,72 toneladas | 1,55 - 1,65T | 1,30 - 1,35T |
| Perda específica @ 1,5 T, 50 Hz | 0,95 - 1,15 W/kg | 0,65 - 0,78 W/kg | 0,18 - 0,22 W/kg |
| Redução de perdas sem carga | Linha 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.*
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