Atps Materiais Eletrônicos

ETAPA 1

Passo 1

Representar por um desenho manuscrito os principais itens de um transformador elétrico, indicando suas diversas funções e propriedades.

Esquema básico de um transformador.

Compreende as bobinas (enrolamentos do primário e do secundário) e o núcleo ferromagnético. Para que haja um funcionamento eficaz, é necessário que seus componentes sejam prensados e devidamente calçados, a fim de suportarem as mais diferentes condições ambientais a que são submetidos.

Os enrolamentos são constituídos de fios de cobre, de seção retangular ou circular, isolados com esmalte ou papel. Os enrolamentos de BT e AT (Figura 8.3) normalmente são concêntricos, onde a BT ocupa a parte interna e a AT a parte externa, sendo estes fracionados em bobinas de menor número de espiras, chamadas “panquecas”, por motivo de isolação, facilidade de manutenção e retirada das derivações para conexão ao comutador.

O núcleo é constituído de lâminas de material ferromagnético, contendo em sua composição o silício, que possui excelentes características de magnetização (temporário), baixas perdas por histerese e por mudança de temperatura. O empilhamento das lâminas, isoladas entre si e do núcleo, é feito para minimizar a ação das correntes parasitas provenientes da variação de fluxo ocorridos sobre o material, que é condutor.

Passo 2

Pesquisar sobre as principais ligas metálicas utilizadas em transformadores elétricos, indicando as formas de obtenção e preços médios encontrados.

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.

Os núcleos são constituídos dos seguintes elementos:

- Ferro e silício

- Ferrite

- Epóxi com esmalte vinilico

- Ligas amorfas

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.

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.

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 Fe78B13Si9.

Uma fórmula geral é do tipo MaYbZc com a+b+c = 100

Passo 3

Elencar valores de resistividade para a temperatura para a temperatura ambiente para cada liga pesquisada do item anterior.

Passo 4

Organizar as informações num fluxograma indicando qual seria a melhor liga para ser utilizada em transformadores elétricos (em termos de resistividade), e indicar qual seria de menor custo, e qual delas pondera-se melhor em custo benefício, observando fatores como preço, reatividade, dissipação de energia etc.

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.

ETAPA 2

Passo 1

Selecionar os materiais para fazer as análise metrológicas:

1- Fio que fará parte da bobina (fio de cobre esmaltado), uma trena para medir seu comprimento (terá melhores resultados com fio de extensão acima de 2 metros);

2- Um multímetro para medição de correntes pequenas;

3- Termômetro para a medição da temperatura ambiente;

4- Uma fonte de baixa tenção continua (controlável) 12V;

5- Um micrômetro para medir o diâmetro de seção transversal.

Passo 2

Pesquisar sobre a Segunda Lei de Ohm e a equação que relaciona a resistividade com o aumento de temperatura. Explicar as causas