Rebobinar Autotransformador para usar no Power

[Guilherme]

A Norma DIN-VDE 0550 é "a Norma" para transformadores elétricos de baixa potencia, tenho cópia original há mais de trinta anos.

Quem atende a 0550 atende todas as demais, inclusive a CSA, IEC-EN, UL etc.e tal.

Na seção 0550-3, exige-se isolamento compativel para cada 30Vac entre camadas adjacentes.

Quem segue a 0550 não se furta a fornecer especificações completas daquilo que produz, bem além das informações técnicas do tipo "feijão com arroz genérico" e do "consulte".

Foi seguindo a 0550 que consegui certificação CSA (Canadian Standard Association) para vários transformadores de potencia 

Enfim, sugiro fortemente a 0550. Além de tudo, economiza-se no blá, blá, blá de salda de aula 

[A.Sim]

http://www.atltransformers.co.uk/pages/standards.htm

Transformer Safety Standards
Transformer Standards EN61558-1
The old VDE 0550 and VDE 0551 transformer standards do not exist anymore. The previous EN 60742 (VDE 0551) transformer standards is outdated now also.

The up-to-date standards for transformers are now BS EN 61558 IEC 61558 (VDE 0570). Part 1 of the standard explains general requirements and tests. Part 2 lists special transformer types like safety isolating transformers (part 2-6) or SMPS transformers (part2-17) a separate standard, which still has a connection to part 1, for general requirements.

[Finck]

Apenas um adendo: hoje a indústria brasileira de condutores de cobre em geral vem adotando o uso do cobre "refinado" (reciclado com uso de um processo bem mais simples que o eletrolítico, que consegue manter constantes 98% de pureza e 96% IACS). Bem mais barato. De novo, isso não é necessariamente ruim, desde que padrões normatizados de resistência elétrica máxima sejam respeitados. Então,  de um tempo para cá,  fios esmaltados (ao menos as bitolas maiores) podem ter ficado mais grossos (não posso afirmar que marcas de esmaltados já adotaram esse material, mas a tendência é real, não se dêem ao trabalho de perguntar porque todos vão negar).

IACS é uma associação internacional de produtores de cobre, que criou um padrão para indicar a condutividade de diversos metais e ligas usadas na fabricação de condutores, sempre comparando com o cobre eletrolítico, que seria o "100%". Um metal com menos de 100% IACS tem condutividade pior que o cobre eletrolítico. Prata tem "cento e alguma coisa". Alumínio para condutores elétricos é 60% IACS.

Sobre o uso de alumínio em pequenos transformadores, não vejo boa viabilidade econômica, pelos motivos técnicos que o A.Sim mencionou. Mas em grandes transformadores industriais (como os usados em subestações e cabines primárias) o uso de alumínio é uma realidade há anos.

[A.Sim]

Olá, Finck :

Excelente contribuição. IACS significa International Annealed Copper Standard, adotado pela IEC em 1913. É composto por um fio de cobre recozido com 1,0 m de comprimento e seção transfversal de 1,0 mm² tendo a resistência de 0,17421 ohms a 20º C e, por consequencia, uma resistividade de 0,17421 x 10^-8 ohm-m representando 100% IACS ( Laughton, M. A., Warne, D. F. "Electrical Engineer's Reference Book 16a edição, pág 5-3 ). Permita-me comentar que a condutividade do cobre é fortemente influenciada pela presença de impurezas. Vejamos a imagem abaixo, da mesma referência :




As impurezas mais danosas à resistividade do cobre são o fósforo, o arsênico, o antimônio e o níquel, que são ditos "comumente encontrados no cobre". Tomando-se o mais "bonzinho" ( níquel ) como referência, 0,3% desse contaminante faz com que a resistência do cobre aumente quase 20% em relação ao cobre puro.

Assim, um teor de 2% de impurezas parece meio exagerado. O valor é esse mesmo ?

[Finck]

No processo de "refino" da sucata as empresas de reprocessamento apenas conseguem separar contaminantes muito óbvios, como metais ferrosos e materiais isolantes. Parte da sucata processada contém estanho e já é oriunda de processos de refino anteriores. Isso explica o motivo da pureza menor.

A sucata já previamente limpa (para isso usam-se processos diversos, começando com moagem e separação por gravidade, depois por magnetismo, depois decantação em meio líquido) é então derretida em forno de indução e retira-se alguma escória. A sucata refinada, que a esta altura está o mais "limpa" possível (mas com pureza abaixo do metal eletrolítico) é então transformada em vergalhão e volta a abastecer o mercado.

Você está correto sobre a questão da influência das impurezas, mas, falando em termos bem leigos (não sou químico nem metalurgista), o gráfico reflete a influência da dispersão de impurezas em nível "molecular" (posso estar cometendo algum crime químico). As impurezas do cobre refinado são mais "metalúrgicas" (podemos fazer uma analogia com uma mistura de água e areia, a areia não afeta quimicamente a água, mas não tem como negar que ela está na composição da mistura).

Três aspectos interessantes, técnicos e econômicos sobre este estória:

1) Ao contrário do vergalhão de cobre reciclado porcamente que se via há alguns anos, o vergalhão refinado tem constância em sua composição (claro que pode variar de um lote para outro, dependendo da qualidade da sucata que o originou). Isso significa que o vergalhão não terá pontos de contaminação mais ou menos intensa ao longo de sua extensão. O fabricante de condutor torna-se capaz de prever o resultado final e ajustar seu processo para compensar a composição (ou seja, "engrossa" o condutor para manter a resistência máxima especificada).

2) Normas ICEA e ASTM (americanas) baseiam-se mais em dimensional e menos em resistência máxima, ao contrário da ABNT (brasileira) e IEC (internacional/europeia). Ou seja, as duas primeiras não estão preparadas para contornar o uso de metal com pureza abaixo da eletrolítica. Como fabricantes de fios esmaltados normalmente se baseiam nas normas americanas (até por conta da tradicional adoção da escala AWG), eventuais fabricantes picaretas podem deixar de compensar a pureza mais baixa do metal e mesmo assim alegar atendimento à norma.

3) Há alguma limitação de uso no cobre refinado com relação ao diâmetro mínimo possível de ser trefilado, por que ele não tem a mesma ductibilidade do cobre eletrolítico. Até agora nunca vi nada abaixo de 0,1 mm.

4) O grande truque do barateamento está na cadeia de impostos, na maneira como eles incidem nas etapas de logística (não vou entrar em detalhes para não fugir ao tópico, a estória é longa, triste e complicada, como tudo relacionado ao tema em nosso país...) e não no processo de reciclagem em si.



 

[A.Sim]

Pois é...

No caso de fios com isolamento plástico, o fabricante poderia ajustar a bitola do fio ou dos fios que compõe o cabo para corrigir a resistência por metro e compensar na espessura do isolamento. Mas no caso do fio esmaltado, que é vendido pela bitola AWG ou métrica, não vejo como resolver a questão. Ao aumentar o diâmetro, o fabricante muda a bitola do fio, pura e simplesmente. E, para isso, precisa alterar a fieira, a qual não sei se permite tal tipo de "ajuste". Veja que uma contaminação de 0,3% de níquel, a mais "boazinha", aumenta a resistência do cobre em 20%. Isso dá quase uma bitola de fio a menos, já que, em média, elas diferem entre si de aproximadamente 30% na resistência por metro. Se a contaminação for por estanho, o aumento na resistência é ainda maior, veja o gráfico. Nós controlamos a resistência dos fios que adquirimos e eles concordam com os valores típicos tabelados. Parece-me que o fabricante precisa ser muito pé-de-chinelo para usar o tal cobre refinado nos seus produtos; um consumidor de fio esmaltado iria reclamar do material não-conforme.

Embora haja, neste mundo, produtos bons e produtos ruins. E consumidores para produtos ruins.

Quanto à presença de contaminantes no cobre, cada impureza se solubiliza no metal principal conforme a sua natureza. Há elementos que se solubilizam mais, outros menos. Aquilo que não solubiliza, precipita. É como dissolver açúcar na água para uns, ou álcool na água para outros. Em ambos os casos, a resistividade do cobre será alterada.

Para discutir em sala de aula: o produto ruim elimina o produto bom do mercado. Verdade ou mentira ? Até que ponto ?

[Guilherme]

A Norma VDE 0550 existe sim, custa por volta de R$ 40,00 e pode ser comprada em:

https://www.vde-verlag.de/standards/0550002/din-vde-0550-3-vde-0550-3-1969-12.html

A Norma DIN 41300 também existe mas é mais cara, talvez uns R$ 400,00. Pode ser comprada em:

http://www.techstreet.com/standards/din-41300-1?product_id=1049136

As atuais Normas vigentes na União Europeia que versam sobre "Low Voltage Devices", transformadores de baixa potencia inclusive, estão contidas na EN-61558.

A EN-61558 junto com as Normas IEC (International Electrotechnical Commission) formam a IEC-EN 61558, certamente a de maior aceitação global porque envolve os Estados Unidos e a União Européia.

As Normas VDE 0550 e DIN 41300 estão integralmente representadas dentro da IEC-EN 61558.

É por esse motivo que as indico claramente nas minhas fichas técnicas o atendimento a essas Normas:

http://www.audiolink.com.br/audiolink/imagens/tf350.gif

Foi atendendo, e superando, as exigencias dessas  Normas que consegui certificação CSA para fornecimento de kits de transformadores para uma empresa bastante exigente em termos de atendimento de Normas Técnicas:

https://www.youtube.com/watch?v=z3dX8jBwtq0

Investir nesses documentos, e atender plenamente o que neles está contido, é o melhor atestado de qualidade que um profissional pode oferecer aos seus clientes e amigos. Vale a pena.

[kem]

Para discutir em sala de aula: o produto ruim elimina o produto bom do mercado. Verdade ou mentira ? Até que ponto ?

Já to imaginando um transformador feito com núcleo de ferro carbono e fio reciclados... 

[Finck]

Para discutir em sala de aula: o produto ruim elimina o produto bom do mercado. Verdade ou mentira ? Até que ponto ?

Infelizmente, 100% verdade. A coisa começa com algum espertalhão querendo se dar bem, compra insumos vagabundos (ou simplesmente economiza na construção) e vende produto acabado ruim como sendo "coisa de primeira". No segundo momento, o cara se vê com dificuldade para fechar pedidos e começa a repassar a "economia" para os clientes, baixando o preço. No terceiro momento, concorrentes sérios do indivíduo se veem obrigados a acompanhar seus  preços, para não perderem negócios. Finalmente, os sérios começam também a usar artifícios para evitar que seu lucro caia demais. Pronto, círculo vicioso instalado.

No caso do cobre, que citamos, fabricantes de fios e cabos de potência sérios tem realmente a possibilidade de ajustar seu processo, porque as normas dão a possibilidade de "engordar" os condutores e a resistência ôhmica máxima especificada para cada bitola/seção é até que bem folgada. Fabricantes menos sérios farão ajustes menos... sérios. E tem milhares de fabricantes "piratas" no Brasil, sobre esses é melhor nem comentar.

Quando o governo criou as certificações compulsórias para diversos tipos de condutores elétricos, era para ser uma coisa boa. Só que tudo que o governo brasileiro faz, faz mal feito, sem falar no "jeitinho brasileiro", de modo que a coisa desandou rapidamente. O Inmetro (na verdade, acreditadoras por ele homologadas) audita os fabricantes uma vez por ano, concede o "selo de qualidade" e vai embora. Se esse fabricante não for muito honesto, basta o auditor virar as costas que a coisa sai da linha... Para complicar, todo fabricante que tem o "selo do Inmetro" é visto pelo consumidor como tendo a mesma "qualidade".  A cereja do bolo vem na forma de "selos do Inmetro" falsificados...

No caso dos esmaltados talvez a coisa seja mais amena, porque os fabricantes mais tradicionais mantém contratos com grandes empresas que consomem seus produtos em OEM, então não podem vacilar. Mas se aparecer alguma empresa com pouco histórico... foge, Bino, é cilada.

Sobre a questão da "pureza x condutividade", como disse, não posso entrar em discussão técnica profunda sobre o "como funciona", não sou especialista no assunto. A única certeza que tenho é que realmente a condutividade não cai abaixo dos 96% mesmo com a "pureza" na casa dos 98% (segundo análises de laboratório). Tem uma outra coisa que esqueci, que afeta a condutividade: a têmpera do metal. Forçando a têmpera a ficar mais mole, a condutividade melhora um pouco. Como não é imposto limite mínimo de carga mecânica para a têmpera mole do cobre, pode estar aí uma parte da explicação (em teoria, condutores de cobre mole não são feitos para suportar tração elevada, para isso existem as têmperas mais duras).

[A.Sim]

Para discutir em sala de aula: o produto ruim elimina o produto bom do mercado. Verdade ou mentira ? Até que ponto ?

Já to imaginando um transformador feito com núcleo de ferro carbono e fio reciclados... 

Não será Schatz, disso podes ter certeza.

[A.Sim]

Vamos voltar ao tema "aço elétrico" ? Eu queria, agora, citar a resposta de um vendedor do ML ( transformadores muito bonitos, por sinal ) quanto ao material "ferro GO". Alguém perguntou " Qual a real necessidade de se usar grão orientado num transformador de força ?" e veio a resposta : " Usar GO em transformadores de força reduz seu tamanho mas fica com ruído de 60Hz. Eu prefiro usar GNO pra justamente não ter este problema. ".

Essa afirmação só confirma o resultado das nossas experiências com GO, mas eu gostaria de ouvir a opinião dos colegas quanto ao assunto. Alguém mais notou esse problema ?

[Finck]

A.Sim, achas que faria sentido pensar que o uso de aço com melhores propriedades magnéticas poderia levar o transformador a "copiar" (com maior facilidade), no secundário, ruídos existentes na rede?
Divagando:
Se isso fizer sentido, seria o caso de pensar que há limite superior e inferior para a a qualidade do núcleo em transformadores de força: não poderia ser ruim a ponto de sacrificar rendimento, nem bom a ponto de transferir "muito" ruído (ou seja, o próprio núcleo atuaria como um "filtro").

[xformer]

" Usar GO em transformadores de força reduz seu tamanho mas fica com ruído de 60Hz. Eu prefiro usar GNO pra justamente não ter este problema. ".

Eu não entendi a resposta do vendedor. Qual o problema de se ter "ruído" de 60Hz num transformador de força ? Mesmo porque ele funciona com a frequência de rede em 60Hz, então não seria ruído, mas a própria tensão/corrente alternada circulando nos enrolamentos (com GO ou GNO).

[Finck]

Pensei isso também,  mas daí achei que seria óbvio demais... Talvez o vendedor tenha colocado daquela forma para não "complicar" a explicação...

[marcao_cfh]

Eu acho que ele quis dizer que o amplificador terá esse ruído na forma audível caso seja usado transformador com chapas de GO.

Aproveitando o assunto, uma pergunta/dúvida: por que os transformadores de saída devem ser feitos com chapas de GO ao invés de GNO? Pelo tamanho, ou tem algo a mais?