noviembre 11, 2024
Aceros Eléctricos: procesos, tipos y propiedades.
Artículos técnicos
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La mayoría de las laminaciones de los rotores, estatores y armaduras utilizados en motores y generadores eléctricos industriales están hechas de aceros no orientados laminados en frío (dependiendo de la aplicación). Analizaremos las propiedades de los aceros eléctricos, así como los métodos utilizados para optimizar las características magnéticas de las laminaciones. Antes de examinar el proceso, es necesario revisar las características magnéticas de acero eléctrico.
Existen dos tipos de pérdidas en las cuales nos centraremos: histéresis y pérdidas por corrientes de Foucault, cuanto más bajas son estas así también serán las pérdidas, también existen otros tipos de pérdidas, por ejemplo de superficie de rotación y espacio de aire, pero éstas se relacionan más con el diseño físico y la fabricación.
Es la resistencia ofrecida por un material para ser magnetizado, o la energía gastada para magnetizar y desmagnetizar el núcleo de hierro, cuanto mayor sea la pérdida de histéresis, mayor es el calor generado dentro del núcleo cuando se energiza el motor.
Cuando circulan corrientes inducidas en un núcleo de hierro por la variación del flujo magnético, estas crean electroimanes con campos magnéticos que se oponen al efecto del campo magnético aplicado, cuanto más finas sean las laminaciones, menor será la pérdida de corriente parásita.
Determina la densidad de flujo que las laminaciones pueden soportar sin llegar a la saturación, es el nivel de la fuerza de magnetización que se requiere para alcanzar una densidad de flujo magnético dada. En núcleos hechos a partir de aceros con una alta permeabilidad, se necesita menos corriente para lograr una densidad de flujo dada por lo tanto menores pérdidas y mayor eficiencia.
La mayoría de las laminaciones para máquinas eléctricas son de carbono o acero magnético al silicio, los espesores comunes son 0,014 «, 0,0185», 0,025 «, 0,35 mm, 0,50 mm, y 0,65 mm.
El acero al carbono tienen alta permeabilidad, pero mayores pérdidas por corrientes parásitas e histéresis, Los aceros al silicio tienen menores pérdidas, pero más baja permeabilidad, también transfieren el calor de forma deficiente debido a las bajas vatios / lb (vatios / kg) pérdidas de aceros al silicio, que se utilizan con más frecuencia. Los productores de acero eléctrico han desarrollado aceros al silicio con permeabilidad y conductividad térmica características cercanas a las de los aceros al carbono.
son aquellos cuyas propiedades magnéticas son completamente desarrollados por el productor del acero. Las laminaciones están recubiertas con un aislamiento orgánico o inorgánico para aislar eléctricamente las laminaciones individuales, manteniendo las pérdidas por corrientes parásitas a un mínimo.
se entregan al usuario (típicamente el fabricante del motor) con el espesor correcto, pero no están completamente recocidos a las características magnéticas deseadas.
El recocido es el proceso de calentamiento de las láminas de acero perforadas a una temperatura que optimiza las propiedades magnéticas, estas son de baja pérdida en el núcleo y de alta permeabilidad. La presencia de carbono y otros elementos en el acero aumentará las pérdidas por corrientes de Foucault y de histéresis (malo), así como aumentar la permeabilidad (bueno). Durante el procesamiento de acero al silicio totalmente procesado, tratamientos térmicos se utilizan para reducir el contenido de carbono. En aceros semiprocesados, el carbono se elimina a través del proceso de recocido.
A través del proceso de recocido, el resultado para el acero de silicio debe ser inferior a 0,01% de carbono en situaciones ideales.
Generalmente este tipo de conceptos son ajenos a nuestro conocimiento, y aunque directamente no podamos incidir en el proceso de fabricación podemos tener claro el funcionamiento de los materiales que componen nuestros motores eléctricos.
Al final de todo este análisis lo que más nos interesa y compete directamente es el tema de eficiencia energética que nos puede generar el equipo, en los factores como factor de potencia, eficiencia, consumo de corriente, tamaño, entre otros, los cuales evidentemente conocemos y lidiamos a diario.
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