O COMPORTAMENTO DA PERMEABILIDADE E DO CAMPO MAGNÉTICO EM FUNÇÃO DA INDUÇÃO MAGNÉTICA

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1. Resultados & Discussões

Este capítulo apresenta os resultados obtidos durante os testes no quadro Epstein. Foram feitas avaliações do comportamento da permeabilidade no sentido de laminação (0°), no sentido perpendicular à laminação (90°) e no sentido intermediário (45°) para as chapas E125, E170 e E230 do fabricante Aperam.

1. COMPORTAMENTO DA PERMEABILIDADE E DO CAMPO MAGNÉTICO EM FUNÇÃO DA INDUÇÃO MAGNÉTICA

Foi identificado um padrão nas curvas de permeabilidade (µ) e do campo magnético (H), ambas em função da indução magnética (B). Para uma indução magnética linear crescente, a maioria das curvas de permeabilidade apresentaram valores crescentes até 0,9 T (± 0,1 T) e decrescentes a partir deste valor, ou seja, até 0,9 T é a região de baixa indução e acima disto, alta indução.

Enquanto isso, as curvas dos campos magnéticos apresentaram um crescimento exponencial, com variações bruscas a partir de 1,5 T (± 0,1 T), indicando a saturação do material.

 As intersecções entre as curvas de permeabilidade e do campo magnético ocorreram sempre próximo a 1,6 T (± 0,2 T). Este comportamento justifica-se pelo vetor magnetização, que apresenta um comportamento dependente do alinhamento dos domínios magnéticos.

Figura 21 – Curvas µxB e HxB

[pic 1]

Fonte: A autora (2019)

Outra característica identificada em todas as curvas de µxB e HxB das chapas ensaiadas foi o melhor ponto de operação, que ocorre em 0,9 T (± 0,1 T). Neste valor de indução magnética há uma elevada permeabilidade e um baixo campo magnético. Esta informação aplicada a máquinas elétricas, devido a Lei Circuital de Ampère, nos indica a necessidade de correntes mais baixas, e consequentemente, menos perdas Joules nos condutores.

1. ANÁLISE DAS CURVAS DE PERMEABILIDADE E PERDAS DAS AMOSTRAS CORTADAS NO sentido de laminação (0°)

Neste item é apresentado o comparativo de permeabilidades entre as chapas E125, E170 e E230 do fabricante Aperam, cujo corte das amostras foi realizado no sentido de laminação (0°). Também é apresentada a análise de perdas a 60 Hz para estas mesmas chapas.

1. Comparativo de permeabilidades das chapas cujo corte das amostras ocorreu no sentido da laminação

O comparativo de permeabilidades permite avaliar a qualidade das chapas magnéticas. A chapa E125 apresentou o maior valor de permeabilidade magnética, que foi de 12467 Tm/A a 0,9 T e 57 A/m. Este resultado foi superior, mas ainda próximo dos 12340 Tm/A obtidos para a maior permeabilidade da chapa E170. A chapa E170 apresentou a melhor permeabilidade quando submetida a 1,0 T e 64 A/m, indicando que as propriedades magnéticas das duas chapas no sentido de laminação são parecidas. O mesmo não pode ser dito para a chapa E230, visto que a permeabilidade máxima foi de 9557 Tm/A para um campo de 75 A/m e uma indução de 0,9 T. Entende-se que as variações nos valores de permeabilidade são causadas pelas imperfeições dos materiais. Inclusões, presença de carbono, dificuldade de movimentação das paredes de Bloch, tratamentos térmicos diferenciados e variação da quantidade de silício presente nas chapas podem ser motivos para os resultados apresentados na Tabela 1.

A Figura 22 apresenta o comportamento das três chapas quando submetidas a induções magnéticas lineares e crescentes. Fica evidente que até 0,9 T, enquanto os campos magnéticos estão baixos, a chapa E125 apresenta o melhor desempenho. De 1,0 a 1,4 T a chapa E170 apresenta as maiores permeabilidades. E após 1,5 T, a chapa E230 apresenta valores de permeabilidade superiores as demais, entretanto, o campo magnético nesta região é elevadíssimo, o que significa trabalhar na região de saturação do material, tornando-o inutilizável na aplicação de máquinas elétricas.

Tabela 1 – Valores máximos de permeabilidade com o corte da amostra no sentido da laminação
B (T)	E125	E170	E230
Campo Magnético (A/m)	Permeabilidade Magnética (Tm/A)	Campo Magnético (A/m)	Permeabilidade Magnética (Tm/A)	Campo Magnético (A/m)	Permeabilidade Magnética (Tm/A)
0,90	57	12467	59	12123	75	9557
1,00	66	12026	64	12340	83	9543
Fonte: A autora (2019)

Sendo assim, a chapa E125 apresenta as melhores permeabilidades para os baixos campos magnéticos aplicados, tornando-se a chapa de melhor qualidade deste ensaio. Na prática, a escolha entre as chapas E125 e E170 deve levar em consideração o custo e os limites das propriedades magnéticas exigidas pela aplicação.

A chapa E230 apresentou os resultados mais baixos, entretanto, para aplicações não tão exigentes, ela torna-se adequada devido seu custo.

Figura 22 – Comparativo de permeabilidades com o corte no sentido da laminação

[pic 2]

Fonte: A autora (2019)

1. Comparativo de perdas das chapas cujo corte das amostras ocorreu no sentido da laminação

As perdas representam calor nos pacotes de chapas de motores e geradores, portanto, espera-se que os materiais ferromagnéticos utilizados nesta aplicação apresentem baixas perdas. As três chapas ensaiadas apresentaram perdas exponenciais em função da indução magnética. A chapa E125 apresentou as menores perdas, seguida pela chapa E170 e, por fim, com os valores mais significativos, a chapa E230. Os resultados apresentados na Figura 23 representam a soma das perdas por histerese, por Foucault e anômalas.