Spiegazione dettagliata: lamiere in acciaio al silicio per trasformatori

Un trasformatore è costituito principalmente da un nucleo di ferro e da conduttori. Il nucleo di ferro è realizzato principalmente con lamine di acciaio al silicio. Le lamine di acciaio al silicio sono lamiere con un contenuto di silicio compreso tra 0,8% e 4,8%, dotate di una forte permeabilità magnetica. In un trasformatore, le lamine di acciaio al silicio possono generare un’elevata intensità di induzione magnetica e le loro prestazioni determinano le dimensioni del trasformatore.

Le lamine di acciaio al silicio determinano la perdita di potenza di un trasformatore.

Quando un trasformatore è in funzione, genera perdite di potenza. Esistono due tipi principali di perdite: le perdite nel rame dovute alla resistenza delle bobine e le perdite nel ferro nelle lamine di acciaio al silicio, chiamate semplicemente “perdite nel ferro”. Ci sono due cause di perdite nel ferro nelle lamine di acciaio al silicio: “perdita per isteresi” e “perdita per correnti parassite”.

La perdita per isteresi è la perdita nel ferro generata durante il processo di magnetizzazione del nucleo a causa dell’esistenza di isteresi magnetica. 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, con conseguenti minori perdite per isteresi nel nucleo del trasformatore, che riduce significativamente la generazione di calore.

Curva di isteresi del trasformatore (Figura 1)

La perdita per correnti parassite è causata da correnti indotte generate nel nucleo, che circolano in un piano perpendicolare alla direzione del flusso magnetico. È anche la causa del riscaldamento del nucleo. Per ridurre questa perdita, le lamine di acciaio al silicio vengono sovrapposte per aumentare la resistenza nel percorso delle correnti parassite.

Perdita per correnti parassite del trasformatore (Figura 2)

Come le lamine di acciaio al silicio generano flusso magnetico e influenzano l’innalzamento e l’abbassamento della tensione

Le lamine di acciaio al silicio determinano la perdita di potenza del trasformatore. Come accennato sopra, le loro dimensioni e forma sono fattori importanti che influenzano la perdita di potenza. Teoricamente, più sottili sono le lamine di acciaio al silicio e più strette sono le strisce giuntate, migliore è l’effetto. Tuttavia, devono essere considerati anche l’efficienza e la sezione trasversale effettiva della laminazione. Generalmente, i nuclei dei trasformatori utilizzano lamine di acciaio al silicio laminate a freddo da 0,35 mm a forma di “日” o “口”.

Laminazione del nucleo del trasformatore (Figura 3)

I trasformatori sono realizzati basandosi sul principio dell’induzione elettromagnetica. Due avvolgimenti, un avvolgimento primario e un avvolgimento secondario, sono avvolti su un nucleo di ferro chiuso. Quando l’avvolgimento primario è collegato a un’alimentazione CA, una corrente alternata lo attraversa, creando una forza magnetomotrice (FMM). Sotto l’influenza di questa FMM, viene generato un flusso magnetico alternato nel nucleo di ferro.

Secondo la legge di Lenz, il flusso magnetico generato dalla corrente indotta si oppone alla variazione del flusso magnetico originale. All’aumentare della corrente indotta, il flusso magnetico generato è opposto al flusso magnetico originale, risultando in una tensione alternata di livello inferiore nell’avvolgimento secondario. Pertanto, il nucleo di ferro è la parte del circuito magnetico del trasformatore, il che spiega il suo principio di innalzamento e abbassamento della tensione.

Indicatori di prestazione per la selezione delle lamine di acciaio al silicio:

A. Basse perdite nel ferro: L’indicatore di qualità più importante. I paesi di tutto il mondo utilizzano i valori di perdita nel ferro per classificare i gradi; minore è la perdita nel ferro, più alto è il grado e maggiore è la qualità.

B. Elevata intensità di induzione magnetica: Le lamine di acciaio al silicio che raggiungono una maggiore induzione magnetica sotto lo stesso campo magnetico producono nuclei di motori o trasformatori più piccoli e leggeri, risparmiando lamine di acciaio al silicio, filo di rame e materiali isolanti.

C. Elevato fattore di impilamento. Le lamine di acciaio al silicio hanno uno spessore liscio, piatto e uniforme, che migliora il coefficiente di impilamento per la fabbricazione del nucleo.

D. Buone proprietà di stampaggio. Questo è ancora più importante per la fabbricazione di nuclei per motori piccoli e micro.

E. Buona adesione e saldabilità della superficie alla pellicola isolante.

F. Invecchiamento magnetico.
G. Le lamine di acciaio al silicio devono essere consegnate dopo ricottura e decapaggio.