No fluxo de energia do mundo industrial, existem dois tipos de equipamentos principais que desempenham silenciosamente o papel fundamental: um é o transformador, que é como um "despachante de tensão" constante, parado e convertendo os níveis de tensão de forma eficiente; O outro é o motor, que, como incontáveis "braços de saída de energia", aciona tudo, desde ventiladores até trilhos de alta-velocidade. O desempenho da alma de-alta eficiência e silêncio-depende em grande parte de um material metálico aparentemente comum, mas na verdade preciso: o aço silício.
1. Princípio fundamental: Por que o aço silício é necessário?
O aço silício é basicamente ferro com 1% a 3% de silício misturado. Pode parecer uma coisa simples, mas adicionar silício resolve dois grandes problemas de desperdício de energia em dispositivos elétricos.
(1) Perda de ferro:
Quando o campo magnético no núcleo de ferro muda continuamente, ele aquece devido à histerese e às correntes parasitas. Essa energia desperdiçada é chamada de perda de ferro. Se você adicionar silício, realmente melhora a resistência do material ao fluxo elétrico, o que reduz a corrente parasita e reduz muito a perda de energia.
(2) Força magnética:
O aço silício pode obter uma força magnética mais forte do que o aço normal usando o mesmo campo magnético. Isso significa que os dispositivos podem produzir o mesmo campo magnético, ou potência, mas serem menores e usarem menos material, o que torna as coisas menores e funcionam melhor.
Portanto, o aço silício não é apenas uma escolha; é a melhor maneira de garantir que as coisas economizem-energia, não fiquem muito quentes, não sejam barulhentas e sejam baratas.
2. Cenário de aplicação real: Como “usar” aço silício para transformadores e motores
(1) No transformador: o “núcleo de ferro” que busca extremo silêncio e baixo consumo.
O objetivo dos transformadores é movimentar energia, não consumi-la. O ferro interno é movimentado para frente e para trás pela potência de 50/60 Hz, e é daí que vem a maior parte da perda. Essa perda se transforma diretamente em calor.
- Como é feito: Eles pegam chapas especiais de aço silício e as moldam em formas, empilhando-as como blocos e, em seguida, prendendo-as com materiais como epóxi ou tiras. Essa coisa em camadas ajuda a impedir que correntes estranhas fluam.
- O que significa orientação: o aço silício-orientado laminado a frio está dentro da maioria dos transformadores. O material é tratado de forma que os pequenos grãos se alinhem, facilitando a magnetização de uma forma. Quando eles fazem o transformador, eles garantem que a direção fácil esteja alinhada com o campo magnético interno. Portanto, magnetizá-lo é super fácil e há menos perdas à medida que ele gira para frente e para trás. Pense nisso como uma rodovia magnética para a eletricidade, para que ela não precise lutar tanto.
(2) No motor: o “núcleo do estator e do rotor” que equilibra desempenho e custo.
Os motores são muito mais complicados que os transformadores. Em vez de um campo magnético que vai e volta, os motores têm um que gira super rápido. O núcleo de ferro lida com mudanças rápidas na magnetização e no estresse da rotação constante.
- Como é feito: os estatores do motor (a parte externa-móvel) e os rotores (o centro giratório) usam chapas de aço silício não-orientadas. Eles são estampados no formato correto, empilhados e depois prensados.
- Por que a não-orientação é importante: dentro de um motor, o campo magnético está sempre girando e mudando. Não existe uma direção fácil para o magnetismo. É por isso que precisamos de aço silício-laminado a frio e não{4}}orientado. Ele atua como um quadrado magnético, com praticamente as mesmas propriedades magnéticas em todas as direções. Isso mantém a resistência baixa e estável, não importa de que forma ela esteja magnetizada.
