MATERIAIS MAGNÉTICOS USADOS EM TRANSFORMADORES E INDUTORES DE BAIXA E ALTA FREQÜÊNCIA

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1 MATERIAIS MAGNÉTICOS USADOS EM TRANSFORMADORES E INDUTORES DE BAIXA E ALTA FREQÜÊNCIA

2 Introdução O indutor é um componente que se opõe a variações de corrente elétrica. Ele é composto por um enrolamento de fio em torno de um núcleo que pode ser feito de material magnético ou não-magnético. O transformador é um dispositivo constituído por dois ou mais enrolamento magneticamente acoplados. Estes enrolamento são similares a indutores. Os núcleos magnéticos ajudam na diminuição das perdas do transformador.

3 Material Magnético Uma das principais características do uso de materiais magnéticos no núcleo é aumento de fluxo devido ao abaixamento da relutância do meio a ser percorrido pelo fluxo magnético.

4 Os núcleos são constituídos dos seguintes elementos: Ferro e silício Ferrite Epóxi com esmalte vinilico Ligas amorfas

5 Para altas freqüências é utilizado o ferrite. Em dispositivos de freqüência acima de 10 khz as perdas por correntes parasitas não permitem o uso de aços e ligas metálicas. São então utilizados ferrites diversos como os hexagonais (estrutura do BaFeO19), os espinélios (MFe2O4) e as granadas (do tipo do YIG - Y3Fe5O12), nos quais ainda hoje há atividades de pesquisa básica.

6 Para baixas freqüências é utilizado ferro silício e ligas amorfas. Núcleos de Ferro-Silício: são constituídos de Si 0,25% a 4,75% e o restante de Ferro. O ferro possuí as característica magnéticas, que ajudam no desempenho e o silício atua como um isolante do núcleo.

7 Ligas amorfas Os materiais amorfos possuem propriedades únicas. Feitos a partir da rápida solidificação de ligas metálicas, apresentam fácil magnetização devida ao fato de seus átomos se encontrarem arranjados de maneira aleatória, facilitando a orientação dos domínios magnéticos. Atualmente são formadas por Fe 78 B 13 Si 9. Uma fórmula geral é do tipo M a Y b Z c com a+b+c = 100

8 Ligas amorfas X Aço silício As ligas Amorfas apresentam algumas vantagens em relação as ligas de ferro silício, contudo ainda não são largamente utilizadas. Algumas características: Núcleos formados com ligas amorfas, apresentam perdas totais 60% menores dos constituídos por ferro silício Podem ser laminadas 10 vezes mais finas e terem uma indução de saturação 20% menor. Porém para manter o mesmo fluxo magnético é necessário uma área maior, elevando o peso em cerca de 15%, ligas amorfas possuem alto grau de dureza dificultando na laminação, e possuem um custo de emprego 20% a 25% maior.

9 Ligas amorfas X Aço silício

10 Conclusão O material magnético mais utilizado na construção de núcleos tanto de indutores quanto de transformadores é a liga de Ferro-silício. Os mesmos são laminados, (cerca de 0,3 mm de espessura por lâmina), e cada lâmina é isolada de outra, assim cria-se um resistência diminuindo as perda pela corrente de Focault ou corrente induzida. Os núcleos possuem uma região de atuação linear, conforme o campo magnético (H) aumenta a densidade de fluxo magnético (B) também aumenta. Contudo acima da temperatura de Curie, a região não é mais linear, e o aumento de (B) não é mais tão relevante quanto o de (H), saturando o núcleo e prejudicando seu funcionamento.

11 TRANSFORMADORES

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