MX2008013085A

MX2008013085A - Procedimiento para laminar una banda electrica para nucleos de transformadores.

Info

Publication number: MX2008013085A
Application number: MX2008013085A
Authority: MX
Inventors: Jochen Christian
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 2006-04-12
Filing date: 2007-04-10
Publication date: 2008-10-27
Also published as: BRPI0709987A2; CA2649201A1; CN101438358A; JP2009533855A; US20090280338A1; WO2007116047A1; DE102006017762B4; DE102006017762A1; EP2005451A1

Abstract

La invención se relaciona con un procedimiento para la producción de láminas núcleo ferromagnéticas para máquinas eléctricas. Asimismo, la invención se relaciona a laminas núcleo ferromagnéticas. Laminas núcleo capas muy delgadas de bandas eléctricas individuales pueden ser producidas por una estructura formada de las capas de las bandas eléctricas individuales, estando conectadas las capas de las bandas eléctricas por medio de una capa de conexión, en particular una capa de unión. Esto hace posible producir núcleos formados de capas de láminas núcleo para máquinas electromagnéticas, cuyas pérdidas por reimanación son reducidas.

Description

PROCEDIMIENTO PARA LAMINAR UNA BANDA ELÉCTRICA PARA NÚCLEOS DE TRANSFORMADORES CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a un procedimiento para producir láminas ferromagnéticas núcleo para máquinas eléctricas . ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La operación de una máquina electromagnética, como por ejemplo un transformador de potencia o una válvula, requiere una concepción exacta de la máquina eléctrica en lo que respecta a la construcción y los materiales usados. Los núcleos de los transformadores de potencia y distribuidores por lo tanto consiste frecuentemente de acero al silicio ferromagnético de grano orientado. Esto es necesario porque el flujo magnético que se extiende con el tiempo en el núcleo también produce pérdidas eléctricas. Por un lado las pérdidas de reimanación se generan por medio de la inversión cíclica del sentido magnético en el núcleo. Igualmente en el núcleo se inducen corrientes parásitas, que están orientadas perpendicular al flujo magnético que se está extendiendo. Para evitar las pérdidas por corrientes parásitas se producen núcleo para transformadores de forma no masiva sino también en forma de laminas individualmente aplicadas de un acero al silicio ferromagnético con grano orientado. Para evitar las pérdidas por reimanación en las laminas núcleo se tratan de una manera tal que se obtiene una mejor orientación del grano y un tratamiento superficial de las láminas eléctricas para producir una capa aislante similar al vidrio por ejemplo de fosterita. La banda eléctrica con grano orientado se forma en una banda caliente laminada en frío. EL laminado en frío se produce con cocción de decoquificación, cristalización y de relajación produce una estructura cristalina metalúrgica regular con una marcada orientación principal de la magetización . Un tratamiento superficial con óxido de magnesio durante la cocción de cristalización conduce a la formación de una capa cristalina aislante (fosterita) . La subsecuente aplicación de una solución de fósforo con un subsecuente secado forma una capa aislante final (fosfato) . Esta capa aislante en la mayoría de los casos se aplica a ambas superficies de la banda eléctrica con grano orientado. Una reducción de las pérdidas de reimanación se garantiza por medio de una orientación de grano mejorada y una refinación por medio de láser, corrosión o tratamiento mecánico. La reducción de las pérdidas por corrientes parásitas sufre la influencia en esencial del grosor magnético efectivo de la lámina núcleo. Entre más delgada sea la lámina núcleo menor serán las pérdidas por corrientes parásitas. Para evitar las pérdidas por corrientes parásitas no se utiliza ningún núcleo de transformador masivo, sino que el núcleo se construye en capas con láminas eléctricas delgadas correspondientes. Habitualmente el proceso de terminado es tal que se produce una banda eléctrica con grano orientada como parte de una banda caliente laminadas en frío varias veces y con igniciones de decoquificación, cristalización y de relajación intermedias con una marcada orientación de la magnetización. El tratamiento superficial produce una capa de cubierta cristalina aislante antes descrita (fosterita y fosfato) . La banda eléctrica así producida y tratada se corta desde un rollo de una sola capa en rollos parciales en una instalación de división longitudinal adecuada. A continuación se realiza la división transversal o recorte de las láminas de núcleo finales para el núcleo de transformador. El proceso de recorte se realiza ya sea dentro de la línea de procesamiento de división longitudinal de una banda eléctrica o en el marco de un proceso de recorte separado. Las láminas de núcleo así recortadas finalmente se cubren manual o automáticamente en un dispositivo para láminas núcleo formando un núcleo de transformador .

Así el documento US2002/0158744 Al describe un dispositivo y un procedimiento para la producción de grandes transformadores con láminas núcleo recubiertas. Además el documento US 6,416,879 Bl describe una composición de materiales que contienen hierro como material de partida para la producción de láminas de núcleo para con esto minimizar las perdidas por reimanación y las pérdidas por corrientes parásitas en un núcleo recubierto con ese material. Lo mismo se aplica para el documento DE 43 37 605 Al, que describe un procedimiento para producir bandas eléctricas con grano orientado y los núcleos magnéticos producidos con ellas. En todos los procedimientos y estructuras de lámina núcleo utilizadas en el estado de la técnica en que la anchura de la láminas núcleo así producidas no debe ser menor que un grosor mínimo de 0.23 mm, ya que en caso contrario durante el proceso de producción del núcleo el material es sometido a fuertes esfuerzos mecánicos. Esto conduciría a la reducción de las propiedades electromagnéticas de las láminas núcleo sometidas a esos esfuerzos mecánicos. Debido a esas limitaciones técnicas hasta ahora no había sido posible reducir aun más las pérdidas por corrientes parásitas asociadas a la anchura de la lámina núcleo en los núcleos de transformadores recubiertos con esas láminas núcleo. SUMARIO DE LA INVENCIÓN La tarea de la presente invención es por lo tanto el presentar un procedimiento que permite la producción de láminas núcleo con grosores reducidos, que también en el caso de esfuerzos mecánicos como los que se presentan durante el proceso de formación del núcleo, no se reduzcan sus propiedades electromagnéticas . La tarea de la invención se resuelve por medio de las características d la reivindicación 1. De acuerdo con la invención se provee que una primera banda eléctrica y cuando menos una segunda banda eléctrica de un material ferromagnético está rodeada cuando menos parcialmente con cuando menos una capa aislante y la capa aislante de la primera banda eléctrica de la capa aislante está unida con la segunda banda eléctrica por medio de una capa de unión. Por medio del uso de una capa de unión entre las bandas eléctricas individuales se obtiene la ventaja de que las láminas núcleo así producidas presentan una construcción estratificada y con esto se reducen claramente los núcleos recubiertos con las láminas núcleo de acuerdo con la invención. Contrariamente a las láminas núcleo formadas solo por una banda eléctrica, las láminas núcleo producidas de acuerdo con el procedimiento de acuerdo con la invención están formadas de una capa de bandas eléctricas. La capa aislante asegura que las juntas de las bandas eléctricas de una lámina núcleo también soporta los esfuerzos mecánicos de la lámina núcleo, como por ejemplo los que se presentan durante el proceso de producción o durante la aplicación de tensión y con esto también soporta el esfuerzo mecánico del núcleo. En una modalidad ventajosa del procedimiento la capa aislante es una capa de cubierta producida metalúrgicamente, en especial de fosterita o fayalita. Se considera como ventajoso que la capa de unión entre las capas aislantes sea una capa adhesiva. El uso de una sustancia de fijación entre las bandas eléctricas individuales garantiza un enlace permanente entre las capas aislantes y asi entre las bandas eléctricas individuales. Esta construcción de las láminas de núcleo garantiza simultáneamente que las láminas de núcleo presentan una elevada estabilidad mecánica y pueden utilizarse en el proceso de producción sin limitaciones . Una capa de unión debe ser prolongadamente resistente frente el aceite mineral, el liquido para transformadores conocido como idel y la silicona, resistente a la temperatura en el rango de -75°C a +200°C y debe ser fuertemente adherente a la banda eléctrica. Los laminados de laminas eléctricas fijadas deben ser flexibles y poderse procesar en procesos de visión longitudinal y transversal generales habituales. En una modalidad ventajosa del procedimientos se prevé que la capa de unió de una capa producida metalúrgicamente se encuentre entre las capas aislantes, que en especial se producen por medio de cocción de cristalización temporal. Una capa aislante sobre una banda eléctrica para láminas núcleo habitualmente se obtiene por medio de un procesamiento metalúrgico de la superficie de la banda eléctrica, por ejemplo por medio de la aplicación de sustancias corrosivas o cáusticas. Ya que también se requieren los tratamientos térmicos de las bandas eléctricas para producir una capa aislante sobre la superficie, los métodos de producción hasta ahora utilizados también pueden usarse para la producción de una capa de unión entre las capas aislantes individuales. Ventajosamente la capa aislante y/o la capa de unión presentan una estructura mecánica, que contribuye a la estabilidad mecánica de la lámina de núcleo. Por medio de la aplicación de una estructura reticular como por ejemplo en la construcción de iones, en la capa de unión puede elevarse la estabilidad mecánica de la capa de unión. Esto se aplica igualmente para el uso de diferentes materiales como sustancia de fijación para producir una capa de unión. También la capa aislante puede reforzarse mecánicamente por medio de la adición de otra capa reticular y/o por medio del tratamiento superficial dependiente de la zona de las bandas eléctricas . Se considera ventajoso que la primera banda eléctrica esté rodeada por una capa aislante, a continuación sobre el lado superior e inferior de la banda eléctrica sobre las capas aislante se aplica una capa de unión y sobre el lado superior o inferior de las capas aislantes de la banda eléctrica se aplica una segunda banda eléctrica con una capa aislante que la rodea la cual se comprime sobre la primera banda eléctrica por medio de rodillos de compresión. Ventajosamente varia la banda eléctrica y/o la capa aislante y/o la capa de unión en la lámina núcleo de tal forma que puedan tomarse en cuenta particularidades constructivas y/o electromecánicas durante la construcción de la capa de las láminas núcleo. La laminación puede integrarse en procesos de de producción existentes. Ya sea como laminación de dos o más rollos completos de una o varias capas para producir un rollo total laminado, con lo cual el rodillo completo laminado sirve como material de partida para el proceso de división longitudinal. Alternativamente puede realizarse la laminación de dos o varios rodillos de anchos parciales con dos o más capas, los cuales se encuentran cortados a un ancho dado, para producir un rodillo de ancho parcial laminado, siendo el rodillo de ancho parcial laminado el material de partida para el subsecuente proceso de división transversal (proceso de troquelado) . Igualmente es posible la laminación de dos o más hojas individuales troqueladas para producir una hoja núcleo laminada. El procedimiento de acuerdo con la invención ofrece la ventaja de que un grosor de lámina reducido como el que habitualmente se utiliza (grosores de lámina <0.23 mm) . Asi puede obtenerse una reducción sistemática de las corrientes parásitas en el núcleo con un esfuerzo de construcción y terminado que permanece constante. El procedimiento de acuerdo con la invención por lo tanto no requiere ninguna modificación de los procesos de producción de láminas núcleo hasta ahora utilizados y de los procedimientos existentes para la aplicación de núcleos. La tarea se resuelve igualmente por medio de las características de la reivindicación 14. De acuerdo con la invención se provee que la lámina núcleo (60) esté construida de bandas eléctricas individuales, presentando las bandas eléctricas una capa aislante y las capas aislantes están unidas entre sí por medio de una capa aislante. En una modalidad ventajosa de la lámina núcleo ferromagnética se provee que la capa de unión sea una capa adhesiva. Alternativamente la capa unión es una unión metalúrgica entre las capas aislantes de la banda eléctrica. También son posibles combinaciones de diferentes tipos de unión para diferentes capas de unión de la lámina núcleo. BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Otras medidas ventajosas se describen en las reivindicaciones dependientes; la invención se ilustrará detalladamente con la ayuda de ejemplos de realización y las siguientes figuras: La figura 1 muestra una representación esquemática del procedimiento de producción de acuerdo con la invención para bandas eléctricas laminadas ; La figura 2 muestra una representación esquemática del proceso de laminación de láminas núcleo ya troqueladas; La figura 3 muestra esquemáticamente la construcción de una capa de tres bandas eléctricas tratadas metalúrgicamente con una capa aislante, que están unidas entre si con una capa adhesiva; La figura 4 muestra la construcción esquemática de una lámina núcleo de acuerdo con la invención con tres bandas eléctricas colocadas en paralelo, que están unidas entre si por medio de una unión metalúrgica como capa de unión. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La figura 1 muestra una vista esquemática del procedimiento de producción de acuerdo con la invención para bandas eléctricas laminadas, 10, 11, 12. Una banda eléctrica media 10, que presenta ya sea una superficie tratada metalúrgicamente o una capa aislante 20 aplicada de otra forma (no representada), se rocía con un medio de fijación 50. Esa substancia adhesiva aplicada sobre la capa aislante de la banda eléctrica media 10 forma una capa de unión 30, que se aplica sobre el lado superior e inferior de otras bandas eléctricas 11, 12 en relación a la banda eléctrica media 10. Entre las capas aislantes 20, 22, 22 de las bandas eléctricas 10, 11, 12 se compacta la capa de unión 30 asi formada, por medio de rodillos de compresión 40 y por lo tanto forma una capa de unión 30 permanente y duradera, entre las bandas eléctricas individuales 10, 11, 12. Con esto se obtiene por un lado una estabilidad mecánica de las láminas núcleo producidas 60. Además la construcción estratificada de las bandas eléctricas 10, 11, 12 para producir una lámina núcleo 60 reduce los limites técnicos actuales de 0.23 mm para las láminas núcleo 60, de tal forma que se reducen adicionalmente en estos casos las pérdidas por corrientes parásitas. La figura 2 muestra la aplicación del procedimiento de acuerdo con la invención durante la producción de bandas eléctricas ya troqueladas 10, 11, 12 es el punto de partida para la producción de láminas núcleo 60. Como en el procedimiento de acuerdo con la figura 1 sobre una capa aislante 20 (no representada) de una banda eléctrica 10 troquelada se aplica a ambos lados una sustancia de unión 50, que forma la capa de unión. Sobre esa capa de unión 30 se colocan otras bandas eléctricas correspondientes 11, 12 por encima o por debajo de la banda eléctrica 10 y se comprimen con rodillos de compresión 40. Asi la lámina núcleo correspondiente 50 obtiene una construcción estratificada. En las figuras 3 y 4 se muestra una construcción esquemática de las láminas de núcleo 60 asi producidas. En la figura 3 están adheridas entre si las bandas eléctricas individuales 10, 11, 12 de la lámina de núcleo 60 por medio de una sustancia de fijación 50. Ya que el adhesivo produce un efecto aislante de la capa de enlace 30, es posible, omitir la capa aislante 20 de las bandas eléctricas, ya que las propiedades aislantes se garantizan exclusivamente por medio de la capa de unión 30 y las capas aislantes 21 y 22. Alternativamente la capa de unión 30 entre las bandas eléctricas 10, 11, 12 de la lámina núcleo 60 también puede garantizarse por medio de un proceso metalúrgico como por ejemplo una precocción de las bandas eléctricas individuales 10, 11, 12 entre si. Para esto las capas aislantes individuales 20, 21, 22 producen una unión metalúrgica entre si.

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCION Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES 1. Un procedimiento para la producción de láminas núcleo (60) ferromagnéticas para máquinas eléctricas, caracterizado porque, una primera banda eléctrica (10) y cuando menos una segunda capa eléctrica (11) de material ferromagnético están unidas entre sí por medio de una capa de unión (30) .
2. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque las bandas eléctricas (10, 11) están rodeadas cuando menos parcialmente por medio de una capa aislante (20, 21) y la capa aislante (20) la primera banda eléctrica (10) está unida con la capa aislante (21) de la segunda banda eléctrica (11) por medio de una capa de unión (30) .
3. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la capa aislante (20) es una capa de cubierta producida metalúrgicamente en especial de fosterita o fayalita.
4. El procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la capa de unión (30) entre las capas aislantes (20, 21, 22) es una capa adhesiva.
5. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque la capa d unión (30) se adhiere a la banda eléctrica de una forma altamente adhesiva.
6. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4 o 5, caracterizado porque la capa de unión (30) puede cortarse mecánicamente y es flexible.
7. El procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque la capa de unión (30) es resistente a la temperatura en el rango de -75°C a +200°C.
8. El procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 4 a 7, caracterizado porque la capa de unión (30) es resistente frente al aceite mineral, el liquido para transformadores conocido como Midel y la silicona.
9. El procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la capa de unión (30) es una capa producida metalúrgicamente entre las capas aislantes (20, 21, 22), que en especial se produce por medio de la cocción de cristalización temporal.
10. El procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la capa de unión (30) presenta una orientación de grano.
11. El procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la capa aislante (20) y/o la capa de unión (30) presentan una estructura mecánica y con esto contribuye a la estabilidad mecánica de la lámina núcleo ( 60 ) .
12. El procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque la primera banda eléctrica (10) está rodeada con una capa aislante (20), a continuación se aplica sobre el lado superior e inferior de la banda eléctrica (10) una capa de unión (30) y sobre el lado superior e inferior de la banda eléctrica (10) y una segunda banda eléctrica (11,12) con una capa aislante rodeante (21,22) se comprime sobre la primera banda eléctrica (10) por medio de rodillos de compresión (40) .
13. El procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque la banda eléctrica (10) y/o la capa aislante (20) y/o la capa de unión (30) varían en la lámina núcleo (60) .
14. Una lámina núcleo ferromagnética (60) para máquinas eléctricas, caracterizada porque la lámina núcleo está conformada por bandas eléctricas individuales (10, 11, 12), en donde las bandas eléctricas (10, 11, 12) presentan una capa aislante 820, 21, 22) y las capas aislantes ( 20 , 21, 22) están unidas entre si por medio de una capa de unión (30) .
15. La lámina núcleo (50) de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizada porque la capa de unión (30) es una capa de adhesivo.
16. La lámina núcleo (50) de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizada porque la capa de unión (30) es una unión metalúrgica entre las capas aislantes (20, 21, 22) de las bandas eléctricas (10, 11, 12) .
17. La lámina núcleo (50) de acuerdo con la reivindicación 15 o 16, caracterizada porque como capa de unión (30) pueden utilizarse diferentes tipos de unión.