Rebobinar Autotransformador para usar no Power

[A.Sim]

Os transformadores de saída não "precisam" ser feitos com chapa GO ( ou não serão bons ). Quem disse isso ao colega ?

[marcao_cfh]

Não é que me disseram. É que sempre vejo anunciados os de saída com chapa de GO, então imaginei que era meio que uma regra.

[A.Sim]

Qualquer dia eu escrevo aquele paper que prometi já há anos, falando sobre o mito do GO em transformadores de saída. Num outro forum eu fiz uma relação entre expectativa de desempenho, expectativa de custo e qualidade de produto; vale a pena ler para ver onde o GO se qualifica.

Nós fabricamos transformadores de saída com GO, mas, francamente, EU ( ou melhor, o A.Sim ) não uso GO nos meus projetos. Eu prefiro direcionar o custo extra do núcleo rumo a um transformador GNO com resposta inferior menor, do que usar GO só por ser... GO !

[Finck]

Engatando no que escreveu o A.Sim, tenho que comentar que minha única experiência com um amplificador valvulado construído inteiro por mim, que foi o Baby Wonder, deu um resultado mais agradável  (para o MEU gosto, som mais cheio, saturado) com um transformador de saida que nem "de verdade" era (era um transformador de linha desses que se usa em som ambiente). GNO, enrolamentos não entrelaçados... Apenas remontei o núcleo para criar o "gap" e o menino está lá,  brilhando.

Em relação ao transformador correto para o projeto, o "errado" tem dimensões um pouco maiores (20%), o que, pelo pouco que entendo, influenciou positivamente os graves. Mas tem uma coisa que parece desafiar a lógica de tudo que li a respeito: os agudos, que deveriam ser sacrificados pelo enrolamento não entrelaçado, chegam até a ser exagerados.

Possivelmente, essas características que eu descrevi seriam péssimas num amplificador "hi fi". Mas num amplificador de guitarra acabaram sendo convenientes (de novo, para o meu gosto).

Talvez,  fórmulas consagradas (no caso, para a construção de transformadores de saída ) sejam muito mais importantes ao permitir replicar um certo resultado (exemplo, chegar próximo do timbre de um certo modelo "clássico") do que pelo fato de serem realmente "melhores". Penso até que há um certo "comportamento de manada", mas aí já seria filosofia pura...

[A.Sim]

Pois então, o ruído do GO que o vendedor se refere pode se manifestar de duas formas ( ambas já identificadas aqui na Schatz e de difícil solução ). Todas as duas são relacionadas ao uso de induções magnéticas muito acima do limite de operação linear do núcleo, que tanto para GO como GNO , situa-se em torno de 11500 G.

Como se sabe, o material GO apresenta perdas por histerese e por corrente parasita bastante inferiores ao material GNO. Isso faz com que o "pessoal" aproveite e dimensione transformadores de força usando induções de até 18000 G ( pasmem ! ). Com isso, o tamanho diminui, mas a corrente primária aumenta bastante e fica fortemente distorcida, com intenso conteúdo de 3a. harmônica que, na prática, representa uma corrente magnetizante com elevado valor de pico e baixo fator de forma. Com isso, duas coisas acontecem:

a) O ruído acústico aumenta, em função da maior vibração das lâminas e ferragens do transformador, exigindo uma montagem cuidadosa e uma impregnação "vigorosa". A solicitação mecânica no núcleo é imensa, devido ao elevado pico na corrente magnetizante, e qualquer pedacinho de aço que não esteja firmemente preso vibra.

b) A indução de tensões indesejáveis ( ronco ) de 60 Hz nos circuitos próximos aumenta, em função do aumento no campo disperso do transformador - que também se intensifica devido ao pico na corrente magnetizante. O campo disperso é às vezes tão intenso que faz vibrar partes de aço próximas ao transformador.

GO é uma boa solução para contornar o problema do aquecimento do transformador, especialmente quando a potência se torna elevada e a dissipação térmica começa a ficar difícil por conta do aumento na relação volume/área superficial. Todavia, é um material que deve ser usado com critério.

[Finck]

A.Sim, eu estava lendo agora há pouco uma matéria no Geofex onde o moço escreveu que é melhor usar um núcleo grande de "aço silício comum" (esse foi o termo exato, deduzo que seja o GNO) do que um pequeno de "aço especial de baixa perda" (GO, creio).

100% em linha com seus comentários e com o que eu notei na prática...

[A.Sim]

O ferro silício GO é o material de escolha na construção de transformadores de distribuição, a fim de aumentar o rendimento ( imagina a economia; o transformador ligado 24 h / dia, 365 dias / ano... ). Há esquemas de ligação do primário que minimizam o problema da 3a harmônica da corrente magnetizante em transformadores trifásicos. Mas nos pequenos transformadores usados em Eletrônica, é preciso levar em conta os efeitos que mencionei.

Mas o pior de tudo é ter gente achando que o uso de núcleo GO reduz o tamanho dos transformadores de saída, assim como o faz com os de força.

[Ramsay]

O fato é que se você pegar um transformador de saída com núcleo GNO e trocar por um núcleo GO, com as mesmas dimensões, a indutância vai subir e ficar acima do dobro do valor o que vai causar alterações no som obtido, alterações essas que podem ser para melhor ou para pior.

[A.Sim]

O fato é que se você pegar um transformador de saída com núcleo GNO e trocar por um núcleo GO, com as mesmas dimensões, a indutância vai subir e ficar acima do dobro do valor o que vai causar alterações no som obtido, alterações essas que podem ser para melhor ou para pior.

A mudança no núcleo, de GNO para GO, aproximadamente, dobra a indutância primária. Isso faz com que a frequência de corte inferior caia à metade, mas para potências até cerca de 25% da potência máxima. Para plena potência há pouca alteração, pois o ponto de saturação dos dois materiais é mais ou menos o mesmo. Há uma melhora aparente na resposta de graves ( e nenhuma piora na resposta do transformador ). Entretanto, como a resposta de graves exige potência ( devido à resposta deficiente das caixas / alto-falantes / ouvido humano na faixa de frequência mais baixa ), a melhoria pode resultar desapercebida, pois os sons graves nunca são " pequenos sinais "...

[A.Sim]

Olá.

O assunto do "ferro de baixo carbono" não foi esquecido...eu finalmente consegui as análises e em breve devo postar os resultados !

Enquanto isso, deixo aqui uma curva de magnetização DC que obtive agora à noite. A foto está ruim e a forma de onda, ruidosa, mas é interessante demais para deixar para depois !



O valor de pico da indução magnética ( eixo vertical ) é de 12000 G. Observa-se claramente a baixa permeabilidade inicial do núcleo, junto à origem.

[Matec]

Olá
Interessante. Qual o equipamento que você utilizou, acoplado ao osciloscópio, para obter essa curva? Seria interessante ter mais detalhes de como conseguir as características de um núcleo desconhecido.

 

[A.Sim]

Olá, Matec :

O processo é simples, mas só possível com o osciloscópio mostrado. Isso porque ele usa um TRC especial, que memoriza onde o feixe incide na tela. A curva é obtida através de sucessivas laços de histerese; ajustando-se o brilho da imagem consegue-se memorizar apenas as pontas do laço de histerese visto que ela são mais brilhantes do que o restante do traçado.

O traçado da curva de histerese foi obtido de forma clássica; uma bobina de teste padronizada com número de espiras conhecido; um integrador para obter a informação de fluxo magnético e um sensor de corrente para obter a informação da intensidade de campo magnético. Todos os lotes de lâminas que adquirimos são testados com esse método.

[Matec]

Faz um tempo, pensei em um método para obter essa curva com meu osciloscópio, utilizando alguns esquemas básicos de medidores, porém ficou apenas na simulação. Acabei por não  prosseguir com o experimento. Talvez mais para frente eu retome esse projeto.

 

[A.Sim]

Olá.

Pois então, eu falei antes que iria retomar o assunto do "ferro de baixo carbono". Só que parece estar faltando uma informação importante, a qual não encontrei neste tópico e que "juro" que postei em algum lugar. Eu procurei no fórum inteiro e não achei o texto, então, vamos a ela.

Ali em 30/07/2017 nós estávamos falando sobre os aços de baixo carbono, vendidos como "aço elétrico" e utilizados pela indústria de motores. Naquela época, eu já havia ouvido falar que um material mais barato do que a lâmina de ferro-silício estaria sendo usado pela indústria de transformadores como meio de baratear o produto, mas eu ainda não tinha visto "ao vivo" o tal material.

Pois em Março de 2018 eu tive a necessidade de produzir uma fonte de alimentação para uso na fábrica ( aquela que fiz em um fim-de-semana http://www.handmades.com.br/forum/index.php?topic=4852.msg189001#msg189001) e veio a genial ideia de usar o gabinete de um estabilizador para computador daqueles mais antigos, que teria o formato certinho para ser deixado em cima da mesa de testes. Então; numa visita ao Túnel do Descarte, lá na Escola, achei vários estabilizadores descartados inteirinhos e que, de quebra, vinham com um transformador cujo núcleo era suficiente para a fonte que eu me propunha a projetar.

Ao desmontar o estabilizador e limpar o transformador, observei que as lâminas eram.. recozidas ! Isso era bom demais; poderia aproveitar tudo inclusive as lâminas de ( alta ) qualidade do transformador , cuja furação para fixação já estava até pronta no gabinete. A Schatz, normalmente, não reaproveita lâminas, mas essas pareciam boas demais para serem jogadas fora. E, melhor ainda, o fabricante tinha posto pouco verniz, de forma que desmontar e limpar as lâminas foi bastante fácil. Em questão de horas, lá estava eu, feliz com meu pacote de lâminas recozidas reaproveitado, em mãos !

Próxima etapa; projetar e bobinar o transformador a ser usado na fonte. O núcleo serviu com folga, e o desenvolvimento do protótipo da fonte foi andando. Só que...

Durante o trabalho eu notei que o núcleo do transformador aquecia em vazio e, com o passar do tempo, isso começou a me deixar com a pulgas atrás da " ovelha ". O aquecimento era discreto, mas os transformadores Schatz não aquecem a vazio, a não ser que sejam realmente grandes ( lâmina 38 mm ou maior ) e aquele aquecimento não estava " normal " para o tamanho da peça. Assim, na primeira oportunidade, levei o transformador de volta à fábrica para medir a perda a vazio.

Não deu outra : a lâmina recuperada apresentou estonteantes 4,77 W/kg a 10.000 G, valor que contrasta com o valor médio de 1,60 W/kg da lâmina recozida. Com certeza, havia alguma coisa errada com a lâmina " recuperada ". Como em Março de 2018 nós ainda tínhamos alguma lâmina não-recozida em estoque, foi possível levantar a perda em função da indução magnética para três pacotes de lâminas de mesmas dimensões : não-recozida, recozida e recuperada. Os resultados seguem abaixo :



Observa-se a leve vantagem da lâmina recozida sobre a não-recozida no tocante a perdas, e a grande diferença entre a perda da lâmina recuperada em relação à lâmina de ferro-silício tradicional. Seria essa lâmina recuperada a tal lâmina de baixo carbono, cuja existência tinha sido discutida aqui alguns meses antes ??

Para fundamentar a conclusão de que a lâmina recuperada era de aço baixo carbono, eu pedi ao laboratório de Química da Escola que analisasse uma lâmina recuperada e determinasse o seu teor de carbono. Para aproveitar a viagem, encaminhei uma segunda lâmina, guardada de um transformador de força antigo, provavelmente da década de 1960, que nos fora enviado para rebobinagem em algum momento anterior. A composição do Fe-Si que utilizamos é conhecida, fornecida pela Aperam. A tabela abaixo apresenta os teores das impurezas nas três lâminas :



Conclusão : a lâmina recuperada não é Fe-Si, pois o teor de silício é mínimo ( 0,07 % ). Ela tem um teor de carbono muito acima da lâmina Fe-Si e deve estar classificada com aço 1006 ( com teor de carbono até 0,06 % ). Observe-se que a composição da lâmina " antiga " também não é muito boa; é aço 1006 com um pouco mais de silício. Para aqueles que acreditam piamente que os antigos utilizavam materiais melhores que os atuais, fica o aviso : cuidado com as lâminas antigas !

Por fim, não é fácil identificar uma lâmina de aço baixo carbono, pois a aparência engana facilmente o observador desavisado :



À esquerda, a lâmina recuperada e à direita, uma lâmina Fe-Si recozida. Ambas apresentam as iridescências próprias do recozimento ( sim ! aço baixo carbono só se usa recozido ! ).

Pelo menos, uma característica física pode ser facilmente avaliada : a lâmina de aço baixo carbono é mais espessa do que a lâmina Fe-Si, tendo sido medida uma espessura de 0,61 mm para a primeira, contra os 0,50 mm de espessura que a lâmina Fe-Si normalmente tem.

E então ? Quem mais estará usando lâmina de baixo carbono por aí ??