--- title: "Aços elétricos: classes, propriedades magnéticas e controlo…" description: "Compare as classes de aço elétrico, as propriedades magnéticas, as normas e o controlo das perdas no núcleo para obter núcleos eficientes de…" canonical: https://steelequivalents.com/pt/wiki/fam%C3%ADlias-de-a%C3%A7o/a%C3%A7os-el%C3%A9tricos-classes-propriedades-magn%C3%A9ticas-e-controlo-das-perdas-no-n%C3%BAcleo language: pt robots: index, follow og_type: article type: wiki-article language_alternates: en: https://steelequivalents.com/wiki/steel-families/electrical-steels-grades-magnetic-properties-and-core-loss-control.md cs: https://steelequivalents.com/cs/wiki/skupiny-ocelí/elektrotechnické-oceli-jakosti-magnetické-vlastnosti-a-řízení-ztrát-v-jádře.md de: https://steelequivalents.com/de/wiki/stahlgruppen/elektrobleche-güten-magnetische-eigenschaften-und-kontrolle-der-kernverluste.md es: https://steelequivalents.com/es/wiki/familias-de-aceros/aceros-eléctricos-grados-propiedades-magnéticas-y-control-de-las-pérdidas-en-el-núcleo.md fr: https://steelequivalents.com/fr/wiki/familles-d-aciers/aciers-électriques-nuances-propriétés-magnétiques-et-maîtrise-des-pertes-fer.md hu: https://steelequivalents.com/hu/wiki/acélcsaládok/villamos-acélok-minőségek-mágneses-tulajdonságok-és-a-magveszteség-szabályozása.md it: https://steelequivalents.com/it/wiki/famiglie-di-acciai/acciai-elettrici-qualità-proprietà-magnetiche-e-controllo-delle-perdite-nel-nucleo.md nl: https://steelequivalents.com/nl/wiki/staalgroepen/elektrostaalsoorten-kwaliteiten-magnetische-eigenschappen-en-beheersing-van-kernverliezen.md pl: https://steelequivalents.com/pl/wiki/grupy-stali/stale-elektrotechniczne-gatunki-właściwości-magnetyczne-i-kontrola-strat-w-rdzeniu.md pt: https://steelequivalents.com/pt/wiki/fam%C3%ADlias-de-a%C3%A7o/a%C3%A7os-el%C3%A9tricos-classes-propriedades-magn%C3%A9ticas-e-controlo-das-perdas-no-n%C3%BAcleo.md ru: https://steelequivalents.com/ru/вики/группы-сталей/электротехнические-стали-марки-магнитные-свойства-и-контроль-потерь-в-сердечнике.md tr: https://steelequivalents.com/tr/wiki/çelik-grupları/elektrik-çelikleri-kaliteler-manyetik-özellikler-ve-nüve-kayıplarının-kontrolü.md zh: https://steelequivalents.com/zh/维基/钢材分类/电工钢-牌号-磁性能与铁芯损耗控制.md ja: https://steelequivalents.com/ja/ウィキ/鋼種の分類/電磁鋼板-種類-磁気特性-鉄損の制御.md ar: https://steelequivalents.com/ar/ويكي/مجموعات-الفولاذ/الفولاذ-الكهربائي-الدرجات-والخصائص-المغناطيسية-والتحكم-في-فاقد-القلب.md ko: https://steelequivalents.com/ko/위키/강종-계열/전기강판-등급-자기적-특성-및-철심-손실-제어.md pt-br: https://steelequivalents.com/pt-br/wiki/famílias-de-aços/aços-elétricos-classes-propriedades-magnéticas-e-controle-das-perdas-no-núcleo.md hi: https://steelequivalents.com/hi/विकी/स्टील-समूह/विद्युत-इस्पात-ग्रेड-चुंबकीय-गुणधर्म-और-कोर-हानि-नियंत्रण.md content_hash: sha256:d771a885a9344e65c829a533eaf2dc286fb639e18f14a4171325e43bab6ed21f generated: 2026-09-26 --- > **Machine-readable Markdown rendering.** This is a Markdown representation of a web page, > served for AI agents and crawlers as a token-efficient alternative to the full HTML. > Full interactive HTML version: https://steelequivalents.com/pt/wiki/fam%C3%ADlias-de-a%C3%A7o/a%C3%A7os-el%C3%A9tricos-classes-propriedades-magn%C3%A9ticas-e-controlo-das-perdas-no-n%C3%BAcleo > Canonical URL: https://steelequivalents.com/pt/wiki/fam%C3%ADlias-de-a%C3%A7o/a%C3%A7os-el%C3%A9tricos-classes-propriedades-magn%C3%A9ticas-e-controlo-das-perdas-no-n%C3%BAcleo > Available languages: en, cs, de, es, fr, hu, it, nl, pl, pt, ru, tr, zh, ja, ar, ko, pt-br, hi > Change detection: `content_hash` is the SHA-256 of this document's Markdown body — everything > below this block, whitespace-trimmed, excluding the front-matter. 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[Espessura, laminação e revestimentos isolantes como fatores de controlo das perdas](/pt/wiki/fam%C3%ADlias-de-a%C3%A7o/a%C3%A7os-el%C3%A9tricos-classes-propriedades-magn%C3%A9ticas-e-controlo-das-perdas-no-n%C3%BAcleo#espessura-laminação-e-revestimentos-isolantes-como-fatores-de-controlo-das-perdas "Espessura, laminação e revestimentos isolantes como fatores de controlo das perdas") - [Ensaios Magnéticos: Métodos de Epstein, de Folha Única e Unidirecional](/pt/wiki/fam%C3%ADlias-de-a%C3%A7o/a%C3%A7os-el%C3%A9tricos-classes-propriedades-magn%C3%A9ticas-e-controlo-das-perdas-no-n%C3%BAcleo#ensaios-magnéticos-métodos-de-epstein-de-folha-única-e-unidirecional "Ensaios Magnéticos: Métodos de Epstein, de Folha Única e Unidirecional") - [Como Ler uma Classe ou uma Ficha Técnica sem a Interpretar Incorretamente](/pt/wiki/fam%C3%ADlias-de-a%C3%A7o/a%C3%A7os-el%C3%A9tricos-classes-propriedades-magn%C3%A9ticas-e-controlo-das-perdas-no-n%C3%BAcleo#como-ler-uma-classe-ou-uma-ficha-técnica-sem-a-interpretar-incorretamente "Como Ler uma Classe ou uma Ficha Técnica sem a Interpretar Incorretamente") - [Variáveis de fabrico que alteram o desempenho magnético](/pt/wiki/fam%C3%ADlias-de-a%C3%A7o/a%C3%A7os-el%C3%A9tricos-classes-propriedades-magn%C3%A9ticas-e-controlo-das-perdas-no-n%C3%BAcleo#variáveis-de-fabrico-que-alteram-o-desempenho-magnético "Variáveis de fabrico que alteram o desempenho magnético") - [Conceber Núcleos de Transformadores e de Máquinas Rotativas em Função do Comportamento dos Materiais](/pt/wiki/fam%C3%ADlias-de-a%C3%A7o/a%C3%A7os-el%C3%A9tricos-classes-propriedades-magn%C3%A9ticas-e-controlo-das-perdas-no-n%C3%BAcleo#conceber-núcleos-de-transformadores-e-de-máquinas-rotativas-em-função-do-comportamento-dos-materiais "Conceber Núcleos de Transformadores e de Máquinas Rotativas em Função do Comportamento dos Materiais") - [Um quadro prático de comparação para classes de aço elétrico](/pt/wiki/fam%C3%ADlias-de-a%C3%A7o/a%C3%A7os-el%C3%A9tricos-classes-propriedades-magn%C3%A9ticas-e-controlo-das-perdas-no-n%C3%BAcleo#um-quadro-prático-de-comparação-para-classes-de-aço-elétrico "Um quadro prático de comparação para classes de aço elétrico") ## O que é o aço elétrico — e o que a designação da classe não lhe diz ### O aço elétrico como material de circuito magnético O aço elétrico é uma família de produtos de chapa e banda ferromagnéticos concebidos para transportar fluxo magnético alternado com perdas controladas. Não corresponde a uma única composição, textura ou condição de processamento. Este material constitui as lâminas ou a banda enrolada de motores, geradores, transformadores, reactores e outros circuitos magnéticos, nos quais o aço tem de ser magnetizado e desmagnetizado repetidamente sem converter demasiada energia eléctrica em calor. Esta função impõe requisitos diferentes dos aplicados ao aço estrutural. Um núcleo magnético necessita de elevada permeabilidade à indução de funcionamento prevista, perdas no núcleo limitadas à frequência prevista, resistência mecânica adequada ao manuseamento e uma superfície electricamente isolante entre lâminas adjacentes. Por isso, o aço é submetido a fusão, laminagem, recozimento, tratamento superficial e, por vezes, a tratamentos por deformação ou laser, para controlar a sua resposta magnética. #### Três classes de aço elétrico Não orientado totalmente processado Fornecido com a condição magnética pretendida já estabelecida e concebido para um comportamento magnético no plano relativamente semelhante. Não orientado semiprocessado Fornecido antes do tratamento térmico final de melhoria magnética realizado pelo utilizador. De grão orientado totalmente processado Fornecido com uma forte textura cristalográfica que favorece a magnetização ao longo da direção de laminagem. As classes de aço elétrico diferem quanto à textura, ao estado de fornecimento e ao circuito magnético pretendido. | Classe do material | Direcionalidade magnética | Condição de fornecimento | Contexto típico de conceção | |---|---|---|---| | Não orientado totalmente processado | Resposta no plano relativamente semelhante | Condição magnética final estabelecida | Máquinas rotativas | | Não orientado semiprocessado | Resposta no plano relativamente semelhante após o processamento final | É esperado processamento adicional pelo utilizador | Componentes de máquinas rotativas que requerem recozimento final | | De grão orientado totalmente processado | Forte preferência pela direção de laminagem | Totalmente processado antes do fornecimento | Percursos magnéticos de transformadores | Perfil de grão orientado Perfil qualitativo do aço de grão orientado: comportamento forte na direção de laminagem e uniformidade transversal limitada. Devem distinguir-se três classes de produtos. O aço eléctrico não orientado totalmente processado destina-se a apresentar um comportamento magnético relativamente semelhante em diferentes direcções no plano, sendo por isso comum em máquinas rotativas. O aço não orientado semiprocessado é fornecido prevendo-se uma melhoria magnética adicional durante a operação de recozimento final do utilizador. O aço eléctrico de grão orientado totalmente processado é produzido com uma textura cristalográfica forte, convencionalmente a textura de Goss, de modo que a magnetização ao longo da direcção de laminagem seja especialmente favorável. Trata-se de produtos de engenharia diferentes, e não simplesmente de pontos diferentes numa escala de teor de silício. #### Componentes das perdas no núcleo - **Perdas por histerese** Energia dissipada pelo movimento irreversível das paredes dos domínios durante os ciclos de magnetização. - **Perdas clássicas por correntes parasitas** Calor gerado por correntes circulantes induzidas no interior da chapa condutora. - **Perdas excedentes** Perdas dinâmicas adicionais associadas ao movimento das estruturas de domínios e às interações locais. Os mecanismos de perda explicam por que razão a chapa é laminada. O estudo de 2017 do Karlsruhe Institute of Technology divide as perdas no núcleo de transformadores em perdas por histerese, perdas clássicas por correntes de Foucault e perdas excedentes. As perdas por histerese resultam dos aspectos irreversíveis do movimento das paredes de domínio à medida que o campo magnético varia ciclicamente. O fluxo alternado também induz correntes circulantes no interior do aço; estas correntes de Foucault clássicas dissipam energia através da resistência eléctrica. As perdas excedentes representam perdas dinâmicas adicionais associadas ao movimento das estruturas de domínio e às suas interacções locais. A chapa fina reduz o percurso disponível para as correntes de Foucault. Um revestimento isolante separa electricamente uma lâmina da seguinte. O aumento do teor de silício e alumínio eleva geralmente a resistividade eléctrica, enquanto o processamento e o controlo da textura afectam o movimento das paredes de domínio e a permeabilidade. O alinhamento dos grãos pode reduzir as perdas ao longo de uma direcção preferencial. Nenhuma destas medidas constitui uma regra universal de classificação: a espessura, a composição química, a textura, o revestimento, o recozimento, as tensões e a indução de funcionamento actuam em conjunto. ### Designação da classe versus propriedade magnética medida Uma designação de classe só é significativa quando acompanhada da norma aplicável e da condição de fornecimento. Um nome impresso num certificado de fábrica não indica, por si só, uma única propriedade magnética que possa ser transferida sem alterações para qualquer projecto de núcleo. A designação identifica uma classe e um quadro de especificações; o resultado medido corresponde a uma condição de ensaio. Documentos ASTM selecionados organizam o aço elétrico por classe de material, revestimento e função de ensaio. | Norma | Âmbito | Fornecimento ou função | |---|---|---| | ASTM A677 | Aço elétrico não orientado totalmente processado | Especificação do material | | ASTM A683 | Aço elétrico não orientado semiprocessado | Especificação do material | | ASTM A876 | Aço elétrico de grão orientado totalmente processado | Especificação do material | | ASTM A976 | Revestimentos isolantes para aço elétrico | Classificação dos revestimentos | | ASTM A804/A804M | Medições magnéticas unidirecionais | Método de ensaio | A ASTM International disponibiliza um mapa útil das normas através do Subcommittee A06.02. A ASTM A677 abrange os aços eléctricos não orientados totalmente processados, a ASTM A683 abrange os aços eléctricos não orientados semiprocessados, a ASTM A876 abrange os aços eléctricos de grão orientado totalmente processados e a ASTM A976 classifica os revestimentos isolantes para aços eléctricos. A distinção entre A677 e A683 não é meramente cosmética. Uma descreve material fornecido numa condição magnética acabada, enquanto a outra diz respeito a material cujo processamento final pode alterar as suas propriedades magnéticas. #### Não desligue a condição de ensaio Um valor de perdas segundo a ASTM A677 é definido pela frequência de 60 Hz, pela indução de 1.5 T e pelo método de ensaio de Epstein. Um valor medido a outra frequência, indução ou geometria de provete responde a uma questão diferente. A ASTM A677 classifica os graus de aço elétrico não orientado totalmente processado pela perda máxima no núcleo a 60 Hz e 1.5 T, utilizando o método de Epstein. Strong evidence \[1\] \[1\] [**ASTM A677-07: Standard Specification for Nonoriented Electrical Steel**](https://store.astm.org/a0677-07.html). ASTM International. ASTM International standard, 2007.Ao abrigo da ASTM A677, as classes destinadas principalmente a dispositivos magnéticos de 50 e 60 Hz são classificadas pela perda máxima no núcleo, medida a 60 Hz e 1,5 T pelo método de ensaio de Epstein, conforme especificado na edição de 2007 aqui citada. Assim, um valor de perda indicado para A677 deve ser interpretado como «perda a 60 Hz, 1,5 T, Epstein», e não como uma constante independente da frequência. Um valor medido a 1,0 T ou a 400 Hz responde a uma pergunta diferente. A condição de indução deve permanecer associada ao comparar as propriedades de materiais de grão orientado. | Designação de grão orientado | Indução de ensaio especificada | |---|---| | Graus convencionais | 1.5 T | | Outros graus de grão orientado | 1.7 T | #### Compare indução com indução Uma perda numérica inferior a 1.5 T não é diretamente comparável com uma perda medida a 1.7 T. Preserve a frequência, a indução, a direção e o método antes de ordenar os graus. As designações de materiais de grão orientado exigem ainda mais cuidado. A ASTM A876, citada na sua edição de 2017, abrange aços de grão orientado de ferro-silício com baixo teor de carbono e aproximadamente 3,2% de silício, incluindo classes convencionais, de elevada permeabilidade e com inscrição a laser. A prática ASTM distingue as classes convencionais de grão orientado, designadas para ensaio a 1,5 T, de outras classes de grão orientado, designadas para ensaio a 1,7 T. Uma classe associada a uma perda indicada inferior a uma determinada indução não pode ser declarada superior a outra classe ensaiada a uma indução diferente. A IEC 60404-8-3:2023 abrange a banda e a chapa de aço eléctrico não orientado laminadas a frio e fornecidas no estado semiprocessado. As suas espessuras nominais incluem 0,47, 0,50, 0,64, 0,65 e 0,79 mm, juntamente com requisitos relativos às propriedades magnéticas, dimensões, tolerâncias e inspecção. A IEC 60404-8-7:2017 abrange a banda e a chapa de grão orientado laminadas a frio e fornecidas totalmente processadas, incluindo material com textura de Goss e espessuras nominais de 0,23, 0,27, 0,30 e 0,35 mm. Estas designações de espessura descrevem produtos abrangidos por uma norma; não prevêem o comportamento completo das perdas de todos os núcleos montados. O teor de silício tem a mesma limitação. A descrição de aproximadamente 3,2% de silício da ASTM A876 identifica um intervalo de composição química importante para os aços de grão orientado abrangidos, mas a percentagem de silício, por si só, não revela a nitidez da textura, o refinamento dos domínios, o comportamento do revestimento, a sensibilidade às tensões ou a perda medida. Dois aços com teores de silício semelhantes podem responder de forma diferente porque a sua laminagem, recozimento, dimensão dos grãos e textura são diferentes. ### Por que razão a frequência, a indução, a direcção e o método de ensaio dos provetes são importantes A perda no núcleo é condicional. A frequência altera o número de ciclos de magnetização por segundo e modifica as contribuições relativas das perdas por histerese, das perdas por correntes de Foucault e das perdas excedentes. A indução altera a excursão magnética e pode levar o material para uma região em que o comportamento das paredes de domínio e a saturação local produzem perdas muito mais elevadas. A espessura é particularmente importante para as perdas por correntes de Foucault, mas não pode ser dissociada da resistividade e da qualidade do isolamento. A direcção é decisiva no caso do aço de grão orientado. O seu percurso magnético favorável situa-se substancialmente ao longo da direcção de laminagem, enquanto um percurso transversal ou oblíquo pode apresentar permeabilidade e perdas diferentes. O aço não orientado é menos direccional, mas não é perfeitamente independente da direcção. As arestas cortadas, as tensões de estampagem, a flexão, as uniões e a compressão também podem alterar o resultado relativamente ao valor medido numa chapa não deformada. A ASTM A804/A804M fornece medições unidirecionais em aço elétrico de grão orientado termicamente alisado, com resultados comparáveis aos do método de Epstein de 25-cm. Strong evidence A metodologia de ensaio dos provetes define a geometria e o circuito magnético utilizados para obter o valor. A ASTM A804/A804M, citada na edição de 2021, destina-se principalmente a medições magnéticas em corrente alternada unidireccional em aço eléctrico de grão orientado, nivelado termicamente, utilizado como material para lâminas de núcleos de transformadores. Os seus resultados são comparáveis aos do método de Epstein de 25 cm, mas esta afirmação não torna todos os ensaios magnéticos permutáveis. Um resultado obtido numa tira única ou numa medição unidireccional e um resultado de Epstein devem ser identificados pelo método, pela direcção e pela preparação do provete. #### Campos mínimos para uma comparação responsável 1. **Classe do material** Identifique o aço não orientado, de grão orientado ou não orientado semiprocessado. 2. **Norma e designação** Indique a especificação aplicável e o sistema de classificação do grau. 3. **Estado de fornecimento** Indique se o produto é totalmente processado ou semiprocessado. 4. **Espessura** Registe a espessura nominal separadamente do grau. 5. **Condições magnéticas** Indique a frequência, a indução de pico, a forma de onda quando relevante e a direção de laminagem quando relevante. 6. **Condições do ensaio e da superfície** Identifique o método do provete e a condição do revestimento. Por conseguinte, o formato seguro para uma comparação inclui a classe do material, a norma e a designação, o estado de fornecimento, a espessura nominal, a frequência, a indução de pico, a direcção de laminagem quando relevante, o método de ensaio do provete e a condição do revestimento. «Aço de grão orientado de 0,30 mm» é uma descrição incompleta. «Aço de grão orientado totalmente processado, IEC 60404-8-7:2017, 0,30 mm, medido ao longo da direcção de laminagem a uma frequência e indução indicadas, por um método especificado» pode ser comparado de forma responsável. #### Não utilize um valor de perdas sem contexto Associe sempre a classe do material, o estado de fornecimento, a espessura, a frequência, a indução de pico, a forma de onda quando relevante, o método do provete, a direção e a condição do revestimento a um resultado de perdas no núcleo. Um valor de perda no núcleo sem essas condições não constitui uma classificação de desempenho transferível. É apenas uma medição isolada. ## As três classes de materiais: não orientado, de grão orientado e semiprocessado O aço elétrico não constitui uma única categoria de material com uma classificação linear que vá de “baixo teor de silício” a “alto teor de silício”. A primeira distinção diz respeito à classe de fornecimento e à estrutura cristalográfica: aço elétrico não orientado totalmente processado, aço elétrico de grão orientado totalmente processado ou aço elétrico não orientado semiprocessado. Cada classe chega ao utilizador num estado metalúrgico diferente, é medida segundo diferentes direções magnéticas e condições de ensaio, e pode responder de forma diferente à estampagem, ao alívio de tensões, ao revestimento e à montagem. O Subcomité A06.02 da ASTM fornece uma orientação útil sobre as normas aplicáveis. A ASTM A677 abrange os aços elétricos não orientados totalmente processados; a ASTM A683 abrange os aços elétricos não orientados semiprocessados; a ASTM A876 abrange os aços elétricos de grão orientado totalmente processados; e a ASTM A976 classifica os revestimentos isolantes para aços elétricos. Os documentos IEC correspondentes acrescentam uma distinção importante: a IEC 60404-8-3:2023 abrange bandas e chapas de aço elétrico não orientado laminadas a frio e fornecidas no estado semiprocessado, enquanto a IEC 60404-8-7:2017 abrange bandas e chapas de aço elétrico de grão orientado laminadas a frio e fornecidas no estado totalmente processado. O resultado magnético não pode ser determinado apenas pelo nome da qualidade. A frequência, a indução de pico, o método de ensaio do provete, a direção de laminagem, a espessura, o revestimento e o estado de fornecimento devem acompanhar qualquer valor indicado de perdas no núcleo ou de permeabilidade. ### Aço elétrico não orientado totalmente processado O aço elétrico não orientado totalmente processado é concebido de modo a que as suas propriedades magnéticas estejam substancialmente estabelecidas antes de o material chegar ao fabricante do componente. Os seus grãos não apresentam o forte alinhamento preferencial característico do aço de grão orientado para transformadores. Em vez disso, a resposta magnética no plano é aproximadamente isotrópica: o fluxo pode percorrer diferentes direções da chapa sem a grande vantagem na direção de laminagem associada a uma textura de Goss. “Aproximadamente” é um termo importante. O processamento continua a produzir textura, tensões residuais, efeitos de bordo e diferenças direcionais; por isso, não orientado não significa perfeitamente independente da direção. A ASTM A677, citada pela ASTM International em 2007, abrange aços elétricos não orientados totalmente processados utilizados principalmente em dispositivos magnéticos de 50 e 60 Hz. As suas qualidades são classificadas pela perda máxima no núcleo medida a **60 Hz e 1,5 T**, utilizando o método de ensaio de Epstein. Essa designação é uma classificação baseada num ensaio, e não um valor universal de perdas aplicável a todos os motores, geradores ou indutores. Um provete ensaiado com outra indução, frequência ou forma de onda pode produzir um resultado diferente. O resultado de Epstein também não prevê automaticamente o comportamento magnético de um núcleo estampado e montado, no qual as tensões de corte, as rebarbas, as juntas, a fixação e a distorção local do fluxo afetam as perdas. A chapa não orientada está, por isso, associada a circuitos magnéticos nos quais o fluxo muda de direção em torno da máquina ou do componente. Os estatores de motores e geradores constituem o exemplo mais conhecido, embora a própria classe do material não determine um projeto específico de máquina. A ausência de um forte alinhamento numa única direção torna a resposta média no plano mais útil quando o trajeto do fluxo roda ou ocupa várias direções da chapa. As perdas no núcleo têm fontes físicas distintas. O estudo de 2017 do Karlsruhe Institute of Technology separa as perdas no núcleo de transformadores em contribuições de histerese, de correntes parasitas clássicas e de perdas excedentes. As perdas por histerese acompanham o movimento das paredes dos domínios à medida que a magnetização se inverte. As perdas por correntes parasitas clássicas surgem quando um fluxo variável induz correntes circulantes na chapa condutora. As perdas excedentes representam efeitos dinâmicos adicionais associados ao movimento das estruturas de domínios e às suas interações locais. A perda no núcleo indicada para uma qualidade é a medição combinada nas condições especificadas, e não uma medição direta de um único mecanismo. A espessura está especialmente relacionada com a contribuição das correntes parasitas clássicas, uma vez que as laminações mais finas limitam o tamanho dos circuitos de corrente. O isolamento elétrico entre laminações desempenha a mesma função elétrica básica ao nível do empilhamento. O aumento do teor de silício e de alumínio pode elevar a resistividade elétrica, reduzindo as perdas por correntes parasitas, mas a composição também afeta a indução de saturação, a ductilidade, a resposta ao processamento e a textura. A percentagem de silício é, portanto, uma variável de projeto, e não um substituto da classificação do material ou da perda medida. O material totalmente processado pode ainda sofrer alterações das suas propriedades durante o fabrico. A estampagem introduz deformação plástica e tensões residuais junto dos bordos cortados. A soldadura, a fixação e as dobras acentuadas podem alterar a permeabilidade local e aumentar as perdas. A palavra “processado” descreve o estado de fornecimento do aço; não garante que um núcleo acabado mantenha o resultado do ensaio da chapa fornecido pelo fabricante. ### Aço elétrico de grão orientado totalmente processado Textura de Goss **Textura de Goss** Textura cristalográfica do aço elétrico de grão orientado que posiciona uma direção favorável de fácil magnetização aproximadamente ao longo da direção de laminagem. O aço elétrico de grão orientado totalmente processado é deliberadamente concebido para apresentar uma forte preferência cristalográfica. Na textura habitual orientada para transformadores, a direção de magnetização fácil está estreitamente alinhada com a direção de laminagem. O comportamento magnético é, consequentemente, fortemente direcional: a permeabilidade é elevada e as perdas são comparativamente favoráveis quando o fluxo segue a direção de laminagem, enquanto o comportamento transversal ou na direção perpendicular à laminagem pode ser substancialmente diferente. Uma qualidade de grão orientado nunca deve ser descrita por um único valor magnético sem direção definida. \[2\] \[2\] [**ASTM A876-17: Standard Specification for Flat-Rolled, Grain-Oriented, Silicon-Iron, Electrical Steel**](https://store.astm.org/a0876-17r26.html). ASTM International. ASTM International standard, 2017. \[3\] \[3\] [**IEC 60404-8-7:2017**](https://webstore.iec.ch/en/publication/32891). International Electrotechnical Commission. IEC standard, 2017. A ASTM A876, identificada pela ASTM International em 2017, abrange aços de grão orientado de silício-ferro com baixo teor de carbono, contendo aproximadamente **3,2% de silício**, e inclui qualidades convencionais, de elevada permeabilidade e com marcação a laser. A IEC 60404-8-7:2017 abrange bandas e chapas de grão orientado laminadas a frio fornecidas no estado totalmente processado. As suas espessuras nominais indicadas incluem **0,23, 0,27, 0,30 e 0,35 mm**, substancialmente inferiores às espessuras nominais semiprocessadas de aço não orientado especificadas na IEC 60404-8-3:2023. Essas espessuras não constituem uma escala universal de desempenho. A orientação dos grãos, o refinamento dos domínios, o revestimento, o estado de tensão e a condição do ensaio magnético contribuem todos para o resultado. A marcação a laser, por exemplo, é um tratamento de controlo dos domínios destinado a modificar o comportamento magnético; não transforma uma chapa de grão orientado numa chapa não orientada. A prática da ASTM também distingue as qualidades convencionais de grão orientado, designadas para ensaio a **1,5 T**, de outras qualidades de grão orientado, designadas para ensaio a **1,7 T**. A indução deve ser indicada juntamente com o valor da propriedade. A expressão “perda no núcleo de uma qualidade de grão orientado” é incompleta se não indicar a frequência, a indução, o método de ensaio do provete e a direção. A ASTM A804/A804M:2021 destina-se principalmente a medições magnéticas de corrente alternada unidirecionais em aço elétrico de grão orientado termicamente aplanado, utilizado como material para laminações de núcleos de transformadores. Os seus resultados são comparáveis aos do método de Epstein de 25 cm, mas essa comparação continua a depender do provete e do procedimento definidos. A orientação dos grãos favorece projetos de núcleos de transformadores nos quais o trajeto principal do fluxo pode ser disposto ao longo da direção de laminagem. As juntas interrompem esse trajeto e, junto aos cantos ou nas regiões de sobreposição escalonada, o fluxo local pode atravessar a chapa. A propriedade medida na direção de laminagem descreve, portanto, uma direção crítica do material, e não todos os pontos de um núcleo montado. ### Aço elétrico não orientado semiprocessado A rota semiprocessada desenvolve as propriedades magnéticas ao longo da sequência de fabrico do utilizador. O aço elétrico não orientado semiprocessado chega ao fabricante antes de estar estabelecida a condição magnética final. As operações subsequentes — normalmente a estampagem seguida de um tratamento térmico especificado — continuam a ser relevantes para a estrutura dos grãos, as tensões residuais, o controlo do carbono, o estado do isolamento e as perdas magnéticas. O estado de fornecimento faz parte da descrição da qualidade, não sendo uma observação secundária. \[4\] \[4\] [**IEC 60404-8-3:2023**](https://webstore.iec.ch/en/publication/68450). International Electrotechnical Commission. IEC standard, 2023. A IEC 60404-8-3:2023 abrange bandas e chapas de aço elétrico não orientado laminadas a frio e fornecidas no estado semiprocessado, com espessuras nominais de **0,47, 0,50, 0,64, 0,65 e 0,79 mm**. A norma aborda as propriedades magnéticas, as tolerâncias dimensionais e os procedimentos de inspeção. A ASTM A683 ocupa a posição correspondente ao aço não orientado semiprocessado no mapa de normas ASTM A06.02. Semiprocessado **Semiprocessado** Condição de fornecimento em que se espera que o utilizador realize processamento adicional, habitualmente uma operação de recozimento final, antes de a condição magnética pretendida ser estabelecida. A propriedade medida numa chapa semiprocessada antes do tratamento térmico do fabricante não é necessariamente igual à propriedade após esse tratamento. A estampagem pode introduzir deformação e danos nos bordos; o ciclo térmico subsequente pode reduzir parte das tensões e alterar a resposta magnética final. A temperatura, o tempo, a atmosfera, as práticas do forno, a geometria do componente e a resistência do revestimento podem ser relevantes. Assim, dois núcleos fabricados a partir da mesma designação de fornecimento podem diferir se os seus históricos de fabrico forem diferentes. Esta classe é frequentemente confundida com o aço não orientado totalmente processado, porque ambos são não orientados e ambos podem ser utilizados em circuitos magnéticos de máquinas rotativas. A distinção reside no facto de a rota de processamento magnético permanecer inacabada. A espessura, o teor de silício e a expressão “não orientado” não permitem determinar se é esperado um tratamento posterior. Deve verificar-se primeiro a norma aplicável e o estado de fornecimento; só depois a frequência, a indução, a direção, o método de ensaio do provete e as componentes das perdas permitem uma comparação significativa. ## Como as Normas ASTM e IEC Organizam os Graus de Aço Elétrico As normas relativas aos aços elétricos não constituem uma única tabela universal de graus. Dividem os materiais por classe magnética, estado de processamento, forma do produto, condição de ensaio e isolamento superficial. Por conseguinte, uma designação presente num documento não pode ser interpretada como um substituto direto de uma designação presente noutro. A principal estrutura da ASTM provém do Subcomité A06.02. A ASTM A677 abrange os aços elétricos não orientados totalmente processados; a ASTM A683 abrange os aços elétricos não orientados semiprocessados; a ASTM A876 abrange os aços elétricos de grão orientado totalmente processados; e a ASTM A976 classifica os revestimentos isolantes para aços elétricos. Estes documentos têm funções diferentes. A A677 e a A876 são especificações de materiais, a A976 diz respeito à classificação dos revestimentos e normas de ensaio como a ASTM A804/A804M definem a forma de medir determinadas propriedades magnéticas. Os documentos IEC organizam os materiais de forma semelhante, mas não idêntica. A IEC 60404-8-3:2023 abrange bandas e chapas de aço elétrico não orientado, laminadas a frio, fornecidas no estado semiprocessado. A IEC 60404-8-7:2017 abrange bandas e chapas de aço elétrico de grão orientado, laminadas a frio, fornecidas no estado totalmente processado. As normas identificam as categorias de produtos permitidas e as propriedades exigidas; não transformam a espessura, o teor de silício ou uma classe de revestimento numa classificação universal de desempenho. ### ASTM A677 e os graus não orientados totalmente processados A ASTM A677 é a especificação aplicável aos aços elétricos não orientados totalmente processados, utilizados principalmente em dispositivos magnéticos de 50 e 60 Hz. «Não orientado» significa que as propriedades magnéticas não estão concentradas numa única direção de laminagem deliberadamente desenvolvida, como acontece no aço de transformadores de grão orientado. O material é fornecido numa condição magnética acabada, pelo que não se espera que o comprador realize o recozimento final de alívio de tensões que caracteriza a prática de semiprocessamento. Ao abrigo da ASTM A677, os graus são classificados pela perda máxima no núcleo, medida a 60 Hz e 1,5 T através do método de ensaio de Epstein, de acordo com a descrição da ASTM International registada em 2007. Esta afirmação contém quatro qualificadores necessários: perda máxima, 60 Hz, 1,5 T e provetes Epstein. Se qualquer um deles for omitido, a comparação entre graus fica incompleta. Uma perda medida a 50 Hz, a uma indução diferente ou com uma geometria de provete diferente não corresponde à mesma propriedade declarada. A designação «totalmente processado» também não diz, por si só, nada sobre a divisão exata entre perdas por histerese, perdas clássicas por correntes de Foucault e perdas excedentes. O estudo de 2017 do Karlsruhe Institute of Technology trata-as como contribuições distintas para as perdas do núcleo do transformador. O movimento das paredes de domínio contribui para a perda por histerese. O fluxo alternado induz correntes circulantes no interior da chapa, produzindo perdas clássicas por correntes de Foucault, enquanto a perda excedente representa processos dinâmicos adicionais dos domínios. O tamanho do grão, a textura, as tensões residuais, a espessura da lâmina, e o isolamento elétrico afetam este equilíbrio. Por conseguinte, a A677 deve ser entendida como um quadro definido de especificação e ensaio, e não como uma afirmação de que todos os graus não orientados apresentam um comportamento idêntico num motor, num reator ou num componente de alta frequência. A indução de ensaio de 1,5 T faz parte da classificação do grau. Não constitui um limite geral de funcionamento. A ASTM A683 ocupa a categoria adjacente: aço elétrico não orientado semiprocessado. A sua inclusão na estrutura de normas A06.02 é importante porque a chapa semiprocessada é fornecida numa condição que requer um tratamento de processamento subsequente, normalmente uma operação de recozimento final, antes de se estabelecer o estado magnético pretendido. Assim, a A677 e a A683 distinguem tanto o estado de fornecimento como a classe magnética. Designar ambos os produtos simplesmente como «aço elétrico não orientado» oculta uma distinção de fabrico que pode alterar o resultado medido após a etapa de processamento realizada pelo utilizador. ### ASTM A876 e as designações de grão orientado A ASTM A876 abrange os aços elétricos de ferro-silício de grão orientado, de baixo teor de carbono e totalmente processados, contendo aproximadamente 3,2% de silício, de acordo com a descrição da ASTM International de 2017. A sua textura cristalográfica é desenvolvida de modo a que o comportamento magnético seja fortemente favorável ao longo da direção de laminagem. Trata-se de uma classe de material diferente do aço não orientado totalmente processado, e não simplesmente de uma versão com maior teor de silício. A especificação inclui graus de grão orientado convencionais, de elevada permeabilidade e submetidos a marcação por laser. A categoria submetida a marcação por laser indica uma via de processamento destinada a modificar a estrutura dos domínios e a perda magnética; não significa que o material possa ser comparado com um grau não marcado sem utilizar as mesmas condições de ensaio. A prática de identificação de graus da ASTM também distingue os graus convencionais de grão orientado designados para ensaio a 1,5 T de outros graus de grão orientado designados para ensaio a 1,7 T. A indução deve ser indicada juntamente com a propriedade declarada. Um valor numérico de perda sem a respetiva indução especificada fica incompleto. A direção de laminagem é especialmente importante no aço de grão orientado. Um resultado medido paralelamente à direção de laminagem não pode ser transferido diretamente para uma região transversal ou de bordo cortado num núcleo fabricado. O corte, a estampagem, a dobragem, o desenho das juntas e as tensões aplicadas podem perturbar o comportamento magnético que a especificação mede em provetes controlados. A ASTM A804/A804M é principalmente uma norma de medição das propriedades magnéticas de corrente alternada unidirecional do aço elétrico de grão orientado termicamente aplanado. Os seus resultados são comparáveis aos obtidos através do método de Epstein de 25 cm, conforme indicado pela ASTM no registo da edição de 2021. Não substitui a especificação de material da A876 e não deve ser tratada como uma família de graus independente. Fornece um método de ensaio para uma classe relevante de material de núcleo de grão orientado. ### IEC 60404-8-3:2023 e IEC 60404-8-7:2017 A IEC 60404-8-3:2023 especifica bandas e chapas de aço elétrico não orientado, laminadas a frio e fornecidas no estado semiprocessado. A sua série de espessuras nominais indicada é de 0,47, 0,50, 0,64, 0,65 e 0,79 mm. O documento aborda as propriedades magnéticas, as tolerâncias dimensionais e os procedimentos de inspeção como parte da especificação do produto. Essas espessuras não são designações de graus permutáveis. A espessura afeta a perda clássica por correntes de Foucault, porque um percurso elétrico mais estreito restringe a distância ao longo da qual as correntes circulantes se podem desenvolver; contudo, a perda no núcleo medida também depende da resistividade, do isolamento, da frequência, da indução, da textura, das tensões e da condição de processamento final. Um produto de 0,50 mm não é automaticamente superior a um produto de 0,65 mm em todas as condições de ensaio ou de aplicação. A IEC 60404-8-7:2017 abrange bandas e chapas de aço elétrico de grão orientado, laminadas a frio e fornecidas no estado totalmente processado. Inclui material com textura de Goss em espessuras nominais de 0,23, 0,27, 0,30 e 0,35 mm, juntamente com classes convencionais e de elevada permeabilidade. A textura de Goss alinha as direções cristalográficas favoráveis com a direção de laminagem, o que explica o forte carácter direcional do material. Os documentos IEC e ASTM devem ser comparados pelo âmbito e pelas condições de ensaio, e não através de uma tentativa de traduzir literalmente cada designação. A IEC 60404-8-3 diz respeito a chapa não orientada semiprocessada, enquanto a ASTM A677 diz respeito a aço não orientado totalmente processado. A IEC 60404-8-7 diz respeito a chapa de grão orientado totalmente processada, enquanto a ASTM A876 aborda aço de ferro-silício de grão orientado totalmente processado. Palavras semelhantes não eliminam a diferença no estado de fornecimento. A ASTM A976 acrescenta outra camada ao classificar os revestimentos isolantes. O revestimento limita o contacto elétrico entre as lâminas e, por conseguinte, afeta as correntes de Foucault interlaminares, mas uma classe de revestimento não é um grau de aço magnético. Do mesmo modo, o aumento do teor de silício ou de alumínio, a redução da espessura da chapa, o alinhamento dos grãos e o isolamento superficial são mecanismos de controlo das perdas, e não indicadores universais do comportamento de um material. A designação da norma só permanece significativa quando acompanhada da respetiva classe, do estado de fornecimento, da frequência, da indução, do método de ensaio dos provetes e — quando aplicável — da direção de laminagem. ## Aço Elétrico Não Orientado: Classes, Processamento e Utilização Magnética ### O significado de aço não orientado totalmente processado O aço elétrico não orientado totalmente processado é um aço magnético laminado a frio, com silício, fornecido pelo produtor com o seu estado magnético final estabelecido. Os seus grãos não estão dispostos segundo uma única direção cristalográfica predominante. Em vez disso, o material é processado de modo a que as propriedades magnéticas permaneçam razoavelmente semelhantes quando o fluxo se desloca em diferentes direções no plano da chapa. Assim, “não orientado” descreve a textura magnética, enquanto “totalmente processado” descreve o estado de fornecimento. Nenhum dos termos, por si só, especifica o teor de silício, a espessura ou um determinado valor de perdas no núcleo. Esta distinção é importante porque as designações dos aços elétricos estão associadas a normas e condições de ensaio. A ASTM A677 abrange aços elétricos não orientados totalmente processados, utilizados principalmente em dispositivos magnéticos de 50 e 60 Hz. Segundo esta especificação, as classes são classificadas pela perda máxima no núcleo, medida a 60 Hz e 1,5 T através do método de ensaio de Epstein (ASTM International, 2007). Consequentemente, a designação de uma classe corresponde a um limite determinado por um procedimento de medição específico, e não a uma previsão universal das perdas a qualquer frequência, indução, forma de onda, temperatura ou direção de magnetização. O resultado de Epstein também requer contexto. O ensaio utiliza uma disposição definida dos provetes e uma condição magnética alternada especificada; não reproduz todos os esforços, juntas, arestas resultantes da estampagem, revestimentos ou distorções locais do fluxo num estator de motor. As perdas no núcleo medidas a 60 Hz e 1,5 T devem ser comunicadas juntamente com essas condições. Um valor sem indicação da frequência, da indução e do método utilizado nos provetes pode conduzir a uma comparação enganadora. A chapa não orientada totalmente processada é diferente da chapa não orientada semiprocessada. O Subcomité A06.02 da ASTM identifica a ASTM A677 para aço não orientado totalmente processado e a ASTM A683 para aço não orientado semiprocessado. A IEC 60404-8-3:2023 abrange bandas e chapas de aço elétrico não orientado laminadas a frio, fornecidas no estado semiprocessado, incluindo espessuras nominais de 0,47, 0,50, 0,64, 0,65 e 0,79 mm. O material semiprocessado pode receber um recozimento final após a estampagem, frequentemente como parte do processo de fabrico do fabricante, pelo que o seu estado magnético de fornecimento não é equivalente ao da chapa totalmente processada. Esta distinção evita um erro comum: tratar uma espessura ou um teor nominal de silício como se fosse uma classe. Duas chapas com a mesma espessura podem diferir quanto à textura, ao tamanho de grão, às tensões residuais, ao revestimento e às perdas medidas. Inversamente, uma chapa mais fina não apresenta automaticamente perdas totais inferiores se o processamento ou as condições do ensaio magnético forem diferentes. ### O papel do historial de laminagem e recozimento #### Variáveis de fabrico que afetam a resposta magnética - **Redução a frio** Introduz deslocações, deformação armazenada e alterações da textura. - **Recuperação e recristalização** Aliviam a deformação e estabelecem novas estruturas de grão. - **Crescimento dos grãos** Altera a densidade dos limites de grão e os percursos das paredes dos domínios magnéticos. - **Corte e puncionamento** Adicionam deformação plástica local e tensão residual. - **Fixação e empilhamento** Aplicam tensão mecânica e podem danificar o isolamento entre lâminas. A laminagem cria a geometria da chapa, mas também altera o estado interno do metal. A deformação plástica introduz deslocações, modifica a textura cristalográfica e armazena energia de deformação. Antes do recozimento, estes efeitos dificultam geralmente o movimento das paredes dos domínios e aumentam as perdas magnéticas. A estampagem, o corte, a dobragem e a montagem podem acrescentar tensões locais, sobretudo junto às arestas cortadas. A propriedade final é, portanto, o resultado do processamento, e não simplesmente da composição química. O recozimento permite a recuperação e a recristalização. Durante a recuperação, parte da energia de deformação armazenada é libertada. Durante a recristalização, formam-se e crescem novos grãos relativamente isentos de deformação. O tamanho de grão e a textura cristalográfica dependem então das temperaturas, dos tempos, das condições de aquecimento e arrefecimento, do esquema de redução e das etapas anteriores de produção do aço. O crescimento dos grãos pode reduzir o número de fronteiras de grão encontradas pelas paredes dos domínios em movimento, mas um crescimento excessivo ou mal controlado pode afetar o comportamento mecânico e produzir uma textura inadequada. O estado magnético útil é um equilíbrio estabelecido por todo o processo. O teor de silício e de alumínio influencia a resistividade elétrica e o comportamento magnético; contudo, a composição química, por si só, não determina o desempenho. Uma resistividade mais elevada pode reduzir as correntes parasitas circulantes, enquanto a laminagem e o recozimento determinam a forma como essa composição se manifesta através da textura, do tamanho de grão e do estado de tensão. É por isso que duas classes nominalmente semelhantes podem apresentar perdas diferentes quando uma delas foi sujeita a deformação durante o fabrico ou foi ensaiada após um recozimento diferente. As próprias perdas têm componentes distintos. Um estudo de 2017 do Karlsruhe Institute of Technology descreve as perdas no núcleo de transformadores através de contribuições de histerese, de correntes parasitas clássicas e de perdas excedentes. As perdas por histerese estão associadas ao movimento irreversível das paredes dos domínios e às alterações de magnetização. As perdas clássicas por correntes parasitas resultam da indução de correntes elétricas no interior do aço por um fluxo alternado. As perdas excedentes representam efeitos dinâmicos adicionais associados ao movimento e à interação dos domínios magnéticos. Estes componentes respondem de forma diferente à frequência, à indução, à resistividade, à estrutura dos grãos e às tensões. A espessura da chapa diz respeito principalmente ao percurso disponível para as correntes parasitas, razão pela qual as lâminas mais finas podem reduzir essa contribuição. Não elimina as perdas por histerese nem as perdas excedentes. Do mesmo modo, uma classe nominalmente de baixas perdas não mantém necessariamente o comportamento verificado no ensaio se a estampagem deixar tensões residuais severas ou se as lâminas ficarem eletricamente ligadas por danos no revestimento. O isolamento superficial faz parte do sistema magnético. Um revestimento isolante aumenta a resistência elétrica entre lâminas adjacentes e limita a corrente interlaminar. A ASTM A976 aborda a classificação dos revestimentos isolantes para aço elétrico. O tipo de revestimento, a cobertura, a aderência, a cura e os danos ocorridos durante o corte ou o empilhamento podem afetar as perdas no núcleo montado. O substrato de aço e o seu revestimento devem, portanto, ser considerados em conjunto. ### Por que razão o comportamento não orientado é importante nos circuitos magnéticos rotativos Um transformador conduz geralmente o fluxo segundo uma direção preferencial, permitindo ao aço elétrico de grão orientado tirar partido de um forte alinhamento cristalográfico. Um motor ou gerador é diferente. À medida que o rotor se move, os dentes e a coroa do estator são atravessados por um fluxo magnético cuja direção se altera em torno da máquina. O fluxo também muda localmente de direção junto às raízes dos dentes, às ranhuras, aos cantos e às juntas. Uma chapa com perdas reduzidas apenas numa direção privilegiada não proporcionaria essa propriedade em todo o circuito rotativo. O aço não orientado resolve este problema direcional limitando a disparidade entre as respostas magnéticas no plano da chapa. O objetivo não é obter um comportamento idêntico em todas as direções; a textura real e o processamento continuam a produzir diferenças direcionais. Pretende-se obter uma resposta magnética adequada ao longo dos percursos variáveis do fluxo presentes nas máquinas rotativas. \[5\] \[5\] [**ASTM A804/A804M-04(2021): Standard Test Method for Alternating-Current Magnetic Properties of Thermally Treated Grain-Oriented Electrical Steel**](https://store.astm.org/a0804_a0804m-04r21.html). ASTM International. ASTM International standard, 2021. A distinção relativamente ao aço de grão orientado é explícita no conjunto de normas aplicáveis. A ASTM A876 abrange aços de silício-ferro de baixo carbono e de grão orientado, com aproximadamente 3,2% de silício, incluindo classes convencionais, de alta permeabilidade e riscadas a laser. A IEC 60404-8-7:2017 abrange chapas de grão orientado totalmente processadas com espessuras nominais de 0,23, 0,27, 0,30 e 0,35 mm. As classes convencionais de grão orientado são designadas para ensaios a 1,5 T, enquanto as restantes classes de grão orientado são designadas para ensaios a 1,7 T. A ASTM A804/A804M destina-se principalmente a medições unidirecionais em aço de grão orientado aplainado termicamente, com resultados comparáveis aos do método de Epstein de 25 cm. Esses resultados não devem ser transferidos diretamente para uma classe não orientada destinada a máquinas rotativas. Para materiais não orientados, os engenheiros comparam as perdas e a permeabilidade relevantes à frequência, à indução, à forma de onda, à direção de laminagem, ao método de ensaio dos provetes e ao estado de fornecimento correspondentes à aplicação. A questão correta não é saber se uma chapa tem mais silício ou se é mais fina. É saber se a sua estrutura magnética processada, o isolamento e as perdas medidas continuam a ser adequados quando o fluxo muda repetidamente de direção através do núcleo acabado. ## Aço elétrico de grão orientado e textura de Goss ![Aços elétricos: classes, propriedades magnéticas e controlo das perdas no núcleo](/images/uploads/a61fffef-ac45-49ba-9380-aad412302165/wiki-inline-goss-textured-grain-oriented-electrical-steel-showing-crystal-orientation-and-ro-1520x1920.jpg)[](/images/uploads/a61fffef-ac45-49ba-9380-aad412302165/wiki-inline-goss-textured-grain-oriented-electrical-steel-showing-crystal-orientation-and-ro-2027x2560.avif "Ampliar imagem — Aços elétricos: classes, propriedades magnéticas e controlo das perdas no núcleo")Grain-oriented steel gains its magnetic advantage from texture aligned with the rolling direction. ### Textura de Goss e magnetização na direção de laminação O aço elétrico de grão orientado não é definido apenas pelo teor de silício ou pela espessura da chapa. A sua característica definidora é uma textura cristalográfica controlada, produzida por laminação, recozimento e recristalização secundária. Na orientação de Goss pretendida, o cristal de ferro cúbico de corpo centrado apresenta aproximadamente o plano \\(\\{110\\}\\) paralelo à superfície da chapa e a direção \\(\\langle001\\rangle\\) paralela à direção de laminação. A notação é frequentemente escrita como \\(\\{110\\}\\langle001\\rangle\\). Esta orientação é importante porque a magnetização é mais fácil ao longo das direções cúbicas \\(\\langle001\\rangle\\) do que ao longo das direções cristalográficas mais difíceis. Quando muitos grãos posicionam uma direção fácil próxima da direção de laminação, os domínios magnéticos podem crescer e as paredes de domínio podem deslocar-se com um campo aplicado menor. O resultado é uma permeabilidade elevada e perdas por histerese mais baixas quando o fluxo alternado segue a direção de laminação. Ao longo da chapa, o mesmo material pode apresentar um comportamento magnético substancialmente diferente. Um valor medido transversalmente à direção de laminação não é, portanto, intercambiável com um valor medido na direção de laminação. A textura nunca é perfeitamente uniforme. Os grãos desviam-se da orientação de Goss ideal, e a distribuição desses desvios afeta a permeabilidade, o campo coercivo e as perdas. A textura local, o tamanho dos grãos, as tensões residuais, o estado da superfície e a interação magnética entre grãos adjacentes contribuem todos para esse comportamento. Por si só, a designação de um tipo de aço não consegue expressar estas variáveis. A chapa de grão orientado é normalmente utilizada com o percurso magnético alinhado com a direção de laminação, como acontece nos braços e jugos dos transformadores. O corte, o desenho das juntas, a deformação provocada pela estampagem, a dobragem e a fixação podem perturbar o comportamento pretendido. Uma tira medida como provete não danificado e totalmente processado pode, por isso, apresentar perdas inferiores às de um núcleo acabado que contenha arestas cortadas, juntas e tensões aplicadas. As perdas no núcleo também devem ser separadas nas suas contribuições físicas. O estudo do Karlsruhe Institute of Technology publicado em 2017 considera as perdas no núcleo de um transformador como a soma das perdas por histerese, das perdas clássicas por correntes de Foucault e das perdas excedentes. As perdas por histerese estão associadas ao movimento irreversível e à rotação das paredes de domínio durante cada ciclo de magnetização. As perdas clássicas por correntes de Foucault resultam das correntes induzidas pela variação do fluxo magnético, enquanto as perdas excedentes representam perdas dinâmicas adicionais associadas ao movimento não uniforme das paredes de domínio e a processos magnéticos localizados. Uma chapa fina reduz os percursos disponíveis para as correntes de Foucault. Um revestimento eletricamente isolante aumenta ainda mais a resistência elétrica entre as lâminas, limitando a circulação de corrente através do empilhamento do núcleo. O silício e o alumínio podem aumentar a resistividade elétrica, mas os seus efeitos também interagem com a textura, o processamento, a ductilidade, a estrutura dos grãos e o recozimento. Nenhuma destas medidas, por si só, identifica as perdas totais de um tipo de aço. As condições de ensaio devem acompanhar todas as declarações relativas às propriedades. “Perdas no núcleo” sem frequência, indução de pico, método de ensaio do provete e direção é uma especificação incompleta. Para medições unidirecionais, a norma ASTM A804/A804M-04(2021) destina-se principalmente ao aço elétrico de grão orientado termicamente alisado e produz resultados comparáveis aos do método de Epstein de 25 cm. A sua medição é particularmente relevante para o material laminado destinado a núcleos de transformadores, nos quais se pretende que o fluxo percorra uma direção, em vez de rodar como acontece em muitos núcleos de motores. ### Classes convencionais e de elevada permeabilidade A norma IEC 60404-8-7:2017 abrange tiras e chapas de aço elétrico de grão orientado laminadas a frio, fornecidas no estado totalmente processado. O seu âmbito inclui material com textura de Goss, com espessuras nominais de 0,23, 0,27, 0,30 e 0,35 mm, e distingue classes convencionais e de elevada permeabilidade. “Totalmente processado” significa que o processamento magnético, incluindo o recozimento final e o tratamento de isolamento especificados para o produto, foi concluído antes do fornecimento; não se espera que o utilizador desenvolva as propriedades magnéticas através de um recozimento final adicional. As designações convencional e de elevada permeabilidade descrevem classes de desempenho magnético no âmbito dos aços de grão orientado. Não significam que todas as chapas de elevada permeabilidade apresentem perdas inferiores em qualquer indução, frequência, direção ou construção de núcleo possíveis. A permeabilidade depende do campo e da indução, enquanto as perdas no núcleo variam com a frequência, a indução de pico, a forma de onda, as tensões, a geometria do provete e o isolamento entre lâminas. A norma ASTM A876 diz respeito a aços de grão orientado de ferro-silício com baixo teor de carbono, contendo aproximadamente 3,2% de silício. A norma inclui categorias convencional, de elevada permeabilidade e com riscagem a laser. A prática da ASTM de identificação dos tipos de aço também distingue os tipos convencionais de grão orientado designados para ensaio a 1,5 T de outros tipos de grão orientado designados para ensaio a 1,7 T. Essas designações de indução são essenciais: um valor de perdas a 1,5 T não pode ser comparado diretamente com um valor a 1,7 T e ser tratado como uma classificação do aço por si só. Esta é uma das razões pelas quais os números dos tipos de aço e as espessuras constituem substitutos inadequados para dados magnéticos medidos. Uma lâmina mais fina reduz normalmente as perdas clássicas por correntes de Foucault quando as restantes condições permanecem comparáveis, mas o resultado medido também reflete a qualidade da textura, a resistividade, a resistência do revestimento, a estrutura dos domínios e a forma de onda da indução aplicada. Uma designação de elevada permeabilidade indica uma classe definida pelos requisitos da norma aplicável; não transforma a espessura num índice universal de desempenho. O conjunto de normas reforça a distinção entre classes de aços. O Subcomité A06.02 da ASTM identifica a ASTM A677 para aço elétrico não orientado totalmente processado, a ASTM A683 para aço elétrico não orientado semiprocessado, a ASTM A876 para aço elétrico de grão orientado totalmente processado e a ASTM A976 para a classificação dos revestimentos isolantes de aços elétricos. Estes documentos não descrevem uma única família de materiais intercambiáveis. O aço de grão orientado é processado para favorecer uma direção específica do fluxo, enquanto o aço não orientado é concebido para proporcionar um comportamento magnético mais semelhante no plano da chapa. Para comparação, a ASTM A677 abrange aços elétricos não orientados totalmente processados, utilizados principalmente em dispositivos magnéticos de 50 e 60 Hz. Os seus tipos são classificados pelas perdas máximas no núcleo medidas a 60 Hz e 1,5 T através do método de ensaio de Epstein. Essa classificação não pode ser transferida para um tipo de aço de grão orientado da ASTM A876 sem manter a classe do aço, o método de ensaio do provete, a direção, a indução e o estado de fornecimento. ### Tipos de aço de grão orientado com riscagem a laser A riscagem a laser é um tratamento de refinamento dos domínios, não um sinónimo de elevada permeabilidade. Um laser cria linhas muito próximas entre si, normalmente transversais ao fluxo principal na direção de laminação, através da produção de alterações térmicas ou de tensão localizadas à superfície. Estas linhas subdividem os domínios magnéticos ou limitam a sua largura. Domínios mais pequenos podem reduzir o movimento dinâmico das paredes de domínio e, nas condições de ensaio especificadas, diminuir as perdas totais no núcleo. O tratamento não substitui a textura de Goss. Um produto com riscagem a laser continua a ser um aço de grão orientado cujo comportamento na direção de laminação depende do seu alinhamento cristalográfico, do historial de processamento e do estado de tensão magnética. A riscagem a laser também não coloca automaticamente o material na classe de elevada permeabilidade. A ASTM A876 enumera os tipos com riscagem a laser como uma categoria distinta, a par dos tipos convencionais e de elevada permeabilidade, porque a classificação descreve a via de processamento ou a categoria resultante, e não um nível universal de permeabilidade. O efeito depende das condições. A riscagem pode reduzir as perdas a uma determinada frequência e indução, produzindo simultaneamente uma alteração diferente da permeabilidade, da magnetostrição ou das perdas a outra indução. O espaçamento entre as linhas, a profundidade, a energia aplicada, o estado do revestimento e as tensões subsequentes podem ser relevantes. A montagem do núcleo também pode alterar o resultado: o corte e o empilhamento podem interromper o padrão de domínios pretendido, e as tensões de fixação podem aumentar as perdas. Uma especificação adequada indica, portanto, a classe, a espessura nominal, o estado de fornecimento, a direção de laminação, a indução de ensaio, a frequência e o método. Por exemplo, uma chapa com textura de Goss, totalmente processada, ensaiada na direção de laminação a 1,5 T segundo o procedimento aplicável de Epstein ou unidirecional constitui uma medição definida. “Aço de elevada permeabilidade, fino, com 3,2% de silício” não constitui. A primeira descrição preserva as variáveis que controlam o comportamento magnético; a segunda reduz a textura, o processamento, o refinamento dos domínios e as condições de ensaio a uma designação enganadora. ## Silício, Alumínio, Carbono e a Metalurgia das Perdas Magnéticas ### Silício e resistividade elétrica O silício é adicionado ao ferro principalmente porque aumenta a resistividade elétrica e altera o comportamento magnético da liga. Uma resistividade mais elevada reduz a corrente que pode circular no interior de uma chapa de aço quando o fluxo magnético varia. Essas correntes circulantes constituem a componente clássica das correntes parasitas das perdas no núcleo. Para uma determinada forma de onda de indução e frequência, tanto as lâminas mais finas como a maior resistividade limitam a dimensão desses percursos de corrente, embora nenhuma das duas elimine totalmente as perdas por correntes parasitas. O silício também altera as características cristalinas e magnéticas do ferro. Em geral, reduz a indução de saturação e pode dificultar o processamento quando a concentração se torna elevada; por isso, a composição representa um compromisso, e não uma escala de qualidade unidirecional. O efeito sobre a resistividade elétrica continua a ser importante: a adição de silício distingue o comportamento do aço elétrico do comportamento do ferro estrutural de baixo teor de carbono, no qual a menor resistividade permite uma corrente induzida mais elevada. A designação do grau deve, ainda assim, ser interpretada em conjunto com a respetiva condição de ensaio. A ASTM A677, citada pela ASTM International em 2007, abrange aços elétricos não orientados, totalmente processados, utilizados principalmente em dispositivos magnéticos de 50 e 60 Hz. Os seus graus são classificados pela perda máxima no núcleo, medida a 60 Hz e 1,5 T pelo método de ensaio de Epstein. Uma perda indicada nessas condições não constitui uma constante universal do material. Descreve um determinado aço, estado de fornecimento, disposição das provetes, frequência e indução. O teor de silício associado ao aço de grão orientado também é frequentemente simplificado de forma incorreta. A ASTM A876 descreve aços de ferro-silício de baixo teor de carbono e de grão orientado com aproximadamente 3,2% de silício. Esse valor identifica a composição química geral da classe; por si só, não estabelece a permeabilidade nem a perda no núcleo. O aço de grão orientado obtém grande parte da sua vantagem magnética através da textura cristalográfica, sobretudo do alinhamento das direções cristalinas favoráveis com a direção de laminagem. O silício contribui para o projeto elétrico e magnético, mas não cria, por si só através da composição química, a textura de Goss. A frequência torna mais relevante a vantagem proporcionada pela resistividade. A perda clássica por correntes parasitas aumenta significativamente com a frequência e depende da espessura da lâmina, da resistividade e da forma de onda local do fluxo. Uma chapa mais espessa fabricada com aço de maior resistividade pode ainda apresentar uma perda diferente da de uma chapa mais fina fabricada com aço de menor resistividade, enquanto as perdas por histerese e as perdas excedentes podem variar de forma independente. Assim, “mais silício” não substitui a indicação da espessura, da frequência, da indução e da componente de perda medida ou da perda total. ### Alumínio, controlo do carbono e efeitos secundários O alumínio pode aumentar a resistividade e contribui para a metalurgia de processamento dos aços elétricos. Nos graus de grão orientado, os precipitados que contêm alumínio, em particular o nitreto de alumínio, podem atuar como inibidores durante a sequência de tratamentos térmicos de recozimento que controla o crescimento anormal dos grãos. A textura final pretendida depende da interação entre a composição, a laminagem a quente, a redução a frio, o recozimento e a estabilidade dos precipitados. Consequentemente, na produção de aço de grão orientado, o alumínio é mais do que um simples aditivo para aumentar a resistividade. O seu efeito é condicional. A quantidade, a forma e a história térmica das partículas que contêm alumínio são importantes, assim como o azoto, o manganês, o enxofre e o ciclo de recozimento. Uma análise química que indique o teor de alumínio sem especificar o estado dos precipitados diz pouco sobre a possibilidade de a estrutura final dos grãos produzir a resposta magnética pretendida. Se os inibidores forem demasiado fracos, demasiado grosseiros ou se dissolverem na fase errada, a recristalização secundária e o desenvolvimento da textura podem alterar-se. O controlo do carbono é igualmente importante. Um baixo teor de carbono permite a descarbonização durante o processamento final e reduz o risco de envelhecimento magnético. O carbono residual pode combinar-se com o ferro e com elementos de liga para formar carbonetos, e os átomos intersticiais podem dificultar o movimento das paredes dos domínios ou alterar-se com o tempo e a temperatura. Esses efeitos podem aumentar a perda por histerese ou tornar as propriedades magnéticas menos estáveis. No aço de grão orientado, totalmente processado, o carbono é removido até um nível baixo antes de se estabelecer o estado final de isolamento e de propriedades magnéticas; o ponto relevante é o resultado do processamento, e não um valor universal de carbono aplicável a todas as normas. O carbono também afeta indiretamente o crescimento dos grãos e a textura. Influencia a recristalização, a precipitação de carbonetos e as condições nas quais os grãos incorporam os seus vizinhos. Uma composição com baixo teor de carbono não garante grãos grandes e favoravelmente orientados. Cria uma composição química capaz de suportar a rota de processamento necessária. O resultado final depende de a deformação de laminagem, o recozimento, os inibidores e a descarbonização produzirem ou não a estrutura de grãos pretendida. O mecanismo das perdas explica por que razão estes pormenores são importantes. O estudo de 2017 do Karlsruhe Institute of Technology separa as perdas no núcleo de transformadores em contribuições de perdas por histerese, perdas clássicas por correntes parasitas e perdas excedentes. A perda por histerese reflete o movimento irreversível das paredes dos domínios à medida que a magnetização se inverte. A perda clássica por correntes parasitas resulta das correntes induzidas pela variação do fluxo. A perda excedente representa processos dinâmicos adicionais dos domínios que não são abrangidos pelo termo clássico. O silício e o alumínio contribuem principalmente através do aumento da resistividade e da influência na microestrutura, enquanto o controlo do carbono afeta o comportamento das paredes dos domínios, a estrutura dos grãos e o envelhecimento magnético. Os seus efeitos sobrepõem-se, mas não são permutáveis. O isolamento constitui outra variável química e de processamento. Um revestimento entre as lâminas aumenta a resistência elétrica através dos contactos entre chapas e limita a corrente interlaminar. A ASTM A976 classifica os revestimentos isolantes para aço elétrico; não transforma a designação do revestimento numa classificação direta da perda total no núcleo. A espessura do revestimento, a cobertura, a aderência, os danos provocados pela estampagem e a tensão de aperto resultante podem todos afetar um núcleo acabado. ### A composição como uma entre várias variáveis O aço elétrico não constitui uma única categoria de materiais. O aço não orientado, totalmente processado, o aço não orientado, semiprocessado, e o aço de grão orientado, totalmente processado, seguem diferentes rotas de fabrico e não devem ser comparados apenas através da percentagem de silício. O Subcomité A06.02 da ASTM identifica a ASTM A677 para aço não orientado, totalmente processado, a ASTM A683 para aço não orientado, semiprocessado, a ASTM A876 para aço de grão orientado, totalmente processado, e a ASTM A976 para a classificação dos revestimentos isolantes. A IEC 60404-8-3:2023 abrange tiras e chapas laminadas a frio, não orientadas, fornecidas no estado semiprocessado, incluindo as espessuras nominais de 0,47, 0,50, 0,64, 0,65 e 0,79 mm. A IEC 60404-8-7:2017 abrange chapas de grão orientado, totalmente processadas, com espessuras nominais de 0,23, 0,27, 0,30 e 0,35 mm. Essas espessuras são importantes porque a perda por correntes parasitas responde fortemente à espessura da lâmina; contudo, a espessura não permite prever a perda total sem o restante da descrição do ensaio. O tamanho dos grãos, a nitidez da textura, a tensão residual, o estado da superfície, os danos provocados pela estampagem, o revestimento e a tensão aplicada podem alterar o movimento das paredes dos domínios e, consequentemente, as perdas por histerese ou as perdas excedentes. Uma chapa de grão orientado com marcação a laser pode controlar os domínios de forma diferente de um grau convencional ou de elevada permeabilidade com uma composição química nominal semelhante. A direção do ensaio e a indução são essenciais. A ASTM A804/A804M destina-se principalmente a medições de corrente alternada unidirecional em aço elétrico de grão orientado, achatado termicamente, utilizado como material para lâminas de núcleos de transformadores, com resultados comparáveis aos do método de Epstein de 25 cm. A ASTM A876 inclui graus convencionais, de elevada permeabilidade e com marcação a laser, ensaiados a 1,5 ou 1,7 T. A prática de identificação dos graus da ASTM distingue os graus convencionais de grão orientado designados para ensaio a 1,5 T dos graus designados para ensaio a 1,7 T. Uma perda indicada a 1,5 T não pode ser tratada como equivalente a outra medida a 1,7 T. A mesma disciplina aplica-se ao aço não orientado. Um valor classificado segundo a ASTM A677 significa perda máxima no núcleo a 60 Hz e 1,5 T pelo método de Epstein, e não desempenho a todas as frequências de motores, induções ou formas de onda. O material semiprocessado ao abrigo da IEC 60404-8-3:2023 pode exigir um recozimento final ou outro processamento definido pelo fabricante antes de as suas propriedades magnéticas representarem o estado de serviço pretendido. A composição contribui para o desempenho magnético, mas não o determina. O silício e o alumínio podem reduzir a perda por correntes parasitas através do aumento da resistividade, e os precipitados que contêm alumínio podem ajudar a controlar o desenvolvimento dos grãos. Um baixo teor de carbono favorece a descarbonização, a estabilidade do processamento e a resistência ao envelhecimento magnético. No entanto, a propriedade do produto acabado resulta da combinação da composição química com a textura, o tamanho dos grãos, a tensão, a espessura, o revestimento, o estado de fornecimento e as condições de medição. Qualquer comparação que omita essas variáveis compara rótulos, e não comportamento magnético. ![Aços elétricos: classes, propriedades magnéticas e controlo das perdas no núcleo](/images/uploads/e8bdf6df-267f-47d5-a7af-9a972baa4fe2/wiki-inline-three-physical-sources-of-core-loss-in-a-laminated-electrical-steel-sheet-hyster-1920x1094.jpg)[](/images/uploads/e8bdf6df-267f-47d5-a7af-9a972baa4fe2/wiki-inline-three-physical-sources-of-core-loss-in-a-laminated-electrical-steel-sheet-hyster-1920x1094.avif "Ampliar imagem — Aços elétricos: classes, propriedades magnéticas e controlo das perdas no núcleo")Core loss combines irreversible magnetization, induced currents, and dynamic domain effects. ## Perdas no Núcleo Decompostas: Histerese, Correntes Parasitas e Perdas Excedentes A perda no núcleo é a potência elétrica convertida em calor quando um núcleo ferromagnético conduz um fluxo magnético alternado. O valor medido não constitui uma constante única do material. Depende da frequência, da indução máxima, da forma de onda, da geometria da provete, da direção de laminagem, da espessura das lâminas, do isolamento, da tensão mecânica e do estado de fornecimento do aço. Um valor de perda indicado a 60 Hz e 1,5 T não pode ser comparado diretamente com outro indicado a 50 Hz e 1,7 T, mesmo quando ambas as provetes apresentam a mesma designação de grau. \[6\] \[6\] [**Transformer-core loss separation study**](https://publikationen.bibliothek.kit.edu/1000066142/4047647). Karlsruhe Institute of Technology. Karlsruhe Institute of Technology publication, 2017. O estudo de 2017 do Karlsruhe Institute of Technology (KIT) separa as perdas no núcleo de transformadores em três contribuições: perda por histerese, perda clássica por correntes parasitas e perda excedente ou anómala. Esta divisão constitui um enquadramento físico, e não três propriedades impressas de forma independente num certificado normalizado. O total medido resulta da combinação das três: Ptotal=Ph+Pcl+Pex Os termos podem interagir através do processamento e da microestrutura. O tamanho de grão, a textura cristalográfica, a tensão residual, a resistência do revestimento e o refinamento dos domínios podem alterar simultaneamente mais do que uma contribuição. ### Perdas por histerese e movimento das paredes de domínio A perda por histerese é a energia dissipada durante ciclos irreversíveis de magnetização. Quando um campo alternado muda de direção, os domínios magnéticos não regressam ao longo da mesma trajetória de magnetização. A área delimitada pelo ciclo de histerese magnética representa a energia perdida por ciclo e por unidade de volume. Multiplicar essa energia pela frequência dá uma contribuição para a perda de potência. Parede de domínio **Parede de domínio** Região de transição que separa domínios magnéticos com diferentes direções de magnetização. A baixa indução, a magnetização começa frequentemente através do movimento das paredes de domínio. Uma parede de domínio separa regiões cujos momentos magnéticos apontam em direções cristalográficas diferentes. Num cristal perfeito, um pequeno campo aplicado poderia deslocar uma parede com pouca resistência. O aço elétrico real contém deslocações, fronteiras de grão, inclusões, tensão residual, irregularidades superficiais e variações locais de textura. Estas características fixam ou deformam as paredes. O campo tem então de aumentar antes de uma parede se libertar, produzindo saltos irreversíveis e dissipação de energia. A induções mais elevadas, o movimento das paredes de domínio é acompanhado pela rotação da magnetização em direção ao campo aplicado. O equilíbrio entre o movimento das paredes e a rotação depende da orientação cristalográfica. É por isso que a textura é importante. O aço elétrico de grão orientado totalmente processado desenvolve uma forte textura de Goss, colocando muitos grãos numa orientação que favorece uma magnetização de baixas perdas ao longo da direção de laminagem. A sua baixa perda aplica-se à direção e às condições de ensaio especificadas; isso não significa que a chapa tenha a mesma resposta magnética em todas as direções. O aço elétrico não orientado é processado para reduzir as diferenças direcionais, em vez de criar uma única direção fácil dominante. O material não orientado totalmente processado é abrangido pela ASTM A677 para aplicações que utilizam principalmente dispositivos magnéticos de 50 e 60 Hz. Segundo essa norma, os graus são classificados pela perda máxima no núcleo, medida a 60 Hz e 1,5 T pelo método de ensaio de Epstein. A designação do grau comunica, portanto, um resultado obtido num ensaio definido, e não um valor universal de perda por histerese para qualquer indução e frequência. O estado de fornecimento também altera o movimento das paredes. A chapa totalmente processada recebeu o recozimento final e o tratamento superficial destinados a estabelecer o seu estado magnético. A chapa não orientada semiprocessada, abrangida pela ASTM A683 e pela IEC 60404-8-3:2023, é fornecida para um tratamento posterior realizado pelo utilizador. O corte, a estampagem, o recozimento de alívio de tensões e o recozimento final podem alterar a fixação das paredes de domínio. Uma designação de material semiprocessado não pode ser tratada como uma versão de menor resolução de um grau totalmente processado. O silício e o alumínio podem aumentar a resistividade elétrica e modificar o comportamento magnético, mas a composição química, por si só, não determina a perda por histerese. O recozimento, o crescimento de grão, a textura e o controlo das tensões podem ter um efeito maior na forma do ciclo do que o sugerido por uma simples comparação das percentagens nominais de silício. A mesma cautela se aplica à espessura: uma chapa mais fina pode reduzir a perda por correntes de Foucault, enquanto a perda por histerese continua a ser determinada sobretudo pela textura, pelos defeitos e pela fixação das paredes de domínio. ### Perdas clássicas por correntes de Foucault em chapas laminadas A variação do fluxo magnético induz campos elétricos no interior de uma chapa de aço condutora. Esses campos geram correntes circulantes, denominadas correntes de Foucault, em planos que envolvem o fluxo variável. As correntes encontram a resistência elétrica do aço e dissipam potência sob a forma de calor. Esta é a contribuição clássica das correntes de Foucault. Num modelo simples de chapa laminada submetida a excitação sinusoidal, a perda clássica por correntes de Foucault aumenta aproximadamente com o quadrado da frequência, com o quadrado da indução de pico e com o quadrado da espessura da chapa, diminuindo à medida que a resistividade elétrica aumenta. Esta relação não autoriza uma comparação da espessura isoladamente. O coeficiente depende da geometria, da distribuição do fluxo, da forma de onda e do grau em que o isolamento interrompe os percursos das correntes. As chapas laminadas reduzem a área disponível para as correntes circulantes. Um revestimento eletricamente isolante em cada chapa acrescenta resistência entre camadas adjacentes, impedindo que um grande circuito de corrente atravesse o empilhamento. A ASTM A976 classifica os revestimentos isolantes para aço elétrico; a designação do revestimento faz, portanto, parte da construção magnética e não é apenas uma descrição do acabamento superficial. Um revestimento danificado, fino, descontínuo ou eletricamente condutor pode aumentar a perda no empilhamento, mesmo quando o aço de base cumpre o seu grau magnético especificado. O silício aumenta a resistividade, e o alumínio pode contribuir para a mesma estratégia de controlo das perdas quando está presente dentro do sistema de composição e processamento aplicável. Uma resistividade mais elevada suprime as correntes clássicas de Foucault, mas também pode afetar a ductilidade, o desenvolvimento da textura, o crescimento de grão e o comportamento de saturação. O teor de silício é, consequentemente, uma variável de projeto e não uma regra de equivalência entre graus. “Mais silício” não identifica um determinado grau normativo nem garante uma menor perda total medida. A espessura deve igualmente ser interpretada em conjunto com a condição de ensaio. A IEC 60404-8-3:2023 abrange bandas e chapas de aço elétrico não orientado laminado a frio, fornecidas no estado semiprocessado, incluindo as espessuras nominais de 0,47, 0,50, 0,64, 0,65 e 0,79 mm. A IEC 60404-8-7:2017 abrange material de grão orientado totalmente processado com espessuras nominais de 0,23, 0,27, 0,30 e 0,35 mm. Estes intervalos ilustram uma diferença de construção, mas não estabelecem que toda a chapa de 0,23 mm tenha uma perda total inferior à de toda a chapa de 0,35 mm. As contribuições da histerese e excedentes continuam presentes, e a indução de ensaio pode ser diferente. O corte e o empilhamento também afetam o resultado prático. As rebarbas podem criar pontes elétricas entre as chapas laminadas. A estampagem introduz deformação plástica e tensão residual junto às arestas, aumentando a perda por histerese local e alterando os padrões dos domínios. Um recozimento de alívio de tensões pode restaurar parte do desempenho magnético, mas o seu efeito depende da classe do aço, do revestimento, da atmosfera e do ciclo térmico. ### Perdas excedentes ou anómalas e microestrutura real A perda excedente é a contribuição dinâmica adicional associada à estrutura dos domínios e à magnetização não uniforme. Não é simplesmente o termo clássico das correntes de Foucault calculado a partir da espessura e da resistividade. Durante a excitação alternada, as paredes de domínio deslocam-se em passos descontínuos, em vez de avançarem como uma única frente suave e uniforme. Cada parede em movimento cria alterações locais no fluxo magnético e, consequentemente, correntes de Foucault locais. Estas correntes interagem com o movimento das paredes, produzindo uma perda dinâmica superior à do cálculo clássico idealizado. O padrão real dos domínios controla esta contribuição. As fronteiras de grão, as inclusões, os campos de tensão, os danos superficiais e o espaçamento e a forma dos domínios criam regiões que comutam a campos e em momentos diferentes. À medida que a frequência aumenta, as paredes dispõem de menos tempo para responder antes de o campo aplicado mudar novamente. A magnetização não uniforme resultante aumenta a componente excedente. O refinamento dos domínios pode reduzir a dimensão das alterações locais do fluxo e encurtar os percursos das correntes em torno das paredes em movimento, razão pela qual são utilizados tratamentos de controlo dos domínios em alguns produtos de grão orientado. O aço elétrico de grão orientado demonstra a importância de separar estes mecanismos. A ASTM A876 abrange aços de ferro-silício de baixo teor de carbono e de grão orientado com aproximadamente 3,2% de silício, incluindo graus convencionais, de elevada permeabilidade e riscados a laser. A prática de identificação dos graus ASTM distingue os graus convencionais de grão orientado designados para ensaio a 1,5 T dos graus designados para ensaio a 1,7 T. Uma perda comunicada deve manter essa condição de indução. A ASTM A804/A804M destina-se principalmente a medições de corrente alternada unidirecional em aço de grão orientado termicamente planificado, com resultados comparáveis ao método de Epstein de 25 cm; a sua configuração unidirecional não é intercambiável com um ensaio isotrópico. O riscamento a laser altera localmente a estrutura dos domínios e pode reduzir a perda em condições especificadas, mas não elimina os efeitos das tensões, do corte, do empilhamento ou do fluxo transversal. Do mesmo modo, o alinhamento dos grãos pode reduzir a perda medida ao longo da direção de laminagem, produzindo simultaneamente uma resposta diferente fora dessa direção. O aço de grão orientado totalmente processado segundo a IEC 60404-8-7:2017 e o aço não orientado totalmente processado segundo a ASTM A677 pertencem, portanto, a classes magnéticas diferentes, mesmo que um único resultado de ensaio faça com que as suas perdas totais pareçam semelhantes. A conclusão prática é precisa: o controlo das perdas no núcleo exige adequar a classe do aço, o estado de fornecimento, a espessura, o revestimento, a orientação, a frequência, a indução, a forma de onda e o método de ensaio do provete à aplicação. A perda por histerese descreve a ciclagem irreversível, a perda clássica por correntes de Foucault descreve as correntes induzidas pelo fluxo variável e a perda excedente capta os efeitos dinâmicos da estrutura dos domínios e da magnetização não uniforme. A perda total medida contém as três. Tratá-la como se fosse apenas uma delas produz uma explicação errada e pode conduzir à escolha incorreta do material ou do processo. ## Espessura, laminação e revestimentos isolantes como fatores de controlo das perdas A espessura do aço elétrico, a espessura do revestimento e as dimensões do núcleo montado descrevem características físicas diferentes. Tratá-las como intercambiáveis conduz a previsões incorretas das perdas do núcleo. A espessura da chapa corresponde à espessura de uma lâmina de aço. A espessura do revestimento corresponde à espessura da película eletricamente resistiva existente na sua superfície. A geometria do empilhamento inclui o número de lâminas, a sua sobreposição e as respetivas juntas, o fator de empilhamento, a direção do fluxo e o circuito magnético montado. Um núcleo fabricado com chapa mais fina não apresenta automaticamente perdas totais inferiores se os danos de corte, um isolamento deficiente, uma compressão excessiva ou um tipo de aço magnético inadequado anularem a redução das perdas por correntes de Foucault. O estudo do KIT publicado em 2017 separa as perdas do núcleo de transformador em perdas por histerese, perdas clássicas por correntes de Foucault e perdas excedentes. O movimento das paredes de domínio está associado às perdas por histerese; um fluxo magnético alternado induz correntes circulantes; e o contributo dinâmico remanescente é tratado como perda excedente. A conceção da laminação e do revestimento atua mais diretamente sobre os termos relacionados com as correntes, não substituindo uma textura cristalográfica adequada, a composição química, o controlo das tensões ou as condições de ensaio apropriadas. ### Por que razão uma chapa mais fina normalmente reduz os percursos das correntes de Foucault interlaminares Um fluxo magnético variável produz um campo elétrico. Num núcleo de aço maciço, esse campo pode conduzir correntes circulantes através de circuitos que se estendem pelo material. Estas correntes dissipam potência através da resistência elétrica do aço, produzindo perdas clássicas por correntes de Foucault e alterando o campo magnético local. Quanto maior for a dimensão disponível do circuito na direção afetada pelo fluxo variável, maior será a tensão induzida em torno desse circuito. Um núcleo laminado divide um grande volume condutor em numerosas chapas finas. Cada chapa transporta o fluxo principalmente no seu plano, enquanto as interfaces entre as chapas interrompem o fluxo de corrente de uma lâmina para a seguinte. No caso da componente clássica das correntes de Foucault, a relação simplificada habitual contém o quadrado da espessura da lâmina: mantendo constantes a frequência, a indução, a resistividade e a forma de onda, a redução da espessura produz geralmente uma redução desproporcionalmente grande dessa componente. Esta afirmação representa uma tendência, não uma garantia independente do tipo de aço. As perdas reais incluem também os termos de histerese e de excesso, e as tensões resultantes do fabrico podem aumentá-los. O benefício físico resulta de dois efeitos relacionados. Em primeiro lugar, uma chapa mais fina oferece uma dimensão mais curta para os circuitos de corrente induzida. Em segundo lugar, um empilhamento de chapas individualmente isoladas impede que esses circuitos se unam através das faces largas de lâminas adjacentes. Se as interfaces ficarem eletricamente ligadas, a dimensão efetiva do circuito pode aproximar-se da altura ou da largura de uma parte substancial do núcleo, anulando grande parte do efeito da conceção laminada. Os valores de espessura especificados por uma norma de produto só são, portanto, significativos quando associados à classe do material e ao seu estado de fornecimento. A IEC 60404-8-3:2023 abrange bandas e chapas de aço elétrico não orientado, laminado a frio, fornecidas no estado semiprocessado, com espessuras nominais de 0,47, 0,50, 0,64, 0,65 e 0,79 mm. Estas são espessuras de produto definidas por uma norma, e não classificações universais de desempenho. Uma chapa não orientada semiprocessada com uma dessas espessuras deve ainda ser avaliada nas condições especificadas de ensaio magnético e de processamento. A IEC 60404-8-7:2017 abrange aço elétrico de grão orientado, laminado a frio, fornecido no estado totalmente processado, incluindo espessuras nominais de 0,23, 0,27, 0,30 e 0,35 mm. O material de grão orientado é normalmente utilizado com o fluxo principalmente alinhado com a direção de laminagem, pelo que a espessura e a textura atuam em conjunto. Uma chapa de grão orientado de 0,27 mm e uma chapa não orientada semiprocessada de 0,50 mm não podem ser comparadas apenas com base na espessura, porque diferem quanto à textura, ao tratamento térmico, à direção magnética e ao estado de fornecimento. As lâminas mais finas também aumentam o número de interfaces numa determinada altura de empilhamento. Isso pode reduzir o volume de aço por unidade de dimensão exterior, uma vez que os revestimentos e as pequenas folgas ocupam parte do empilhamento. O fator de empilhamento resultante é importante: um pacote nominalmente com 100 mm de altura não contém 100 mm de aço magnético. O corte e a estampagem introduzem outra ressalva. As rebarbas podem ligar eletricamente lâminas vizinhas, enquanto as tensões residuais junto às arestas cortadas podem aumentar as perdas por histerese e as perdas excedentes. Assim, um material mais fino pode reduzir as perdas clássicas por correntes de Foucault, enquanto um fabrico deficiente aumenta as restantes componentes. ### O papel elétrico do isolamento superficial O revestimento não é apenas uma barreira contra a corrosão ou um acabamento destinado ao manuseamento. A sua função elétrica consiste em manter uma resistência elevada através das faces largas de lâminas adjacentes, de modo que uma corrente induzida permaneça confinada, em grande medida, à sua própria chapa. O revestimento não precisa de impedir a circulação de corrente ao longo de uma lâmina; isso seria impossível sem alterar o próprio aço. Deve limitar a corrente que atravessa a interface entre lâminas. Esta distinção explica por que razão a continuidade do revestimento é importante. Uma pequena área danificada, uma aresta exposta, um contaminante condutor ou uma rebarba de estampagem podem criar uma ligação através de várias chapas. Uma única ligação não provoca necessariamente um curto-circuito em todo o núcleo, mas muitas ligações podem formar percursos interlaminares extensos. A pressão de aperto também pode comprimir ou danificar o revestimento, e os processos de soldadura ou colagem podem criar ligações condutoras locais. A montagem do núcleo afeta, portanto, as perdas, mesmo quando a chapa de aço e o seu revestimento nominal permanecem inalterados. A espessura do revestimento e a espessura da chapa têm consequências diferentes. O aumento da espessura da chapa altera a região de aço através da qual se desenvolvem o fluxo e as correntes de Foucault. O aumento da espessura do revestimento aumenta sobretudo a separação elétrica e reduz a fração de um empilhamento fixo ocupada pelo aço. Não transforma uma lâmina espessa numa lâmina fina. Inversamente, um revestimento muito fino aplicado a uma chapa fina não é equivalente a uma chapa mais espessa com a mesma espessura total do pacote. O isolamento também deve resistir aos processos de fabrico e térmicos especificados. O aço de grão orientado totalmente processado pode receber tratamentos controlados de alívio de tensões ou outros tratamentos associados à sua especificação; o aço não orientado semiprocessado é fornecido para processamento posterior, que pode alterar as propriedades magnéticas. A resistência elétrica, a aderência, a tolerância à temperatura e a resposta ao corte ou ao recozimento devem ser consideradas em conjunto, mas uma designação de revestimento não deve ser tratada como um valor numérico de perdas do núcleo. A ASTM A976 é a especificação ASTM relevante para a classificação dos revestimentos isolantes de aço elétrico. A ASTM não utiliza a A976 como substituto das normas de produto relativas ao aço magnético. O Subcomité A06.02 da ASTM identifica a ASTM A677 para aço elétrico não orientado totalmente processado, a ASTM A683 para aço elétrico não orientado semiprocessado, a ASTM A876 para aço elétrico de grão orientado totalmente processado e a ASTM A976 para a classificação dos revestimentos isolantes. A classificação do revestimento identifica o tipo ou a classe de revestimento no âmbito da estrutura normativa aplicável; por si só, não estabelece as perdas do núcleo de um determinado aço a uma frequência e indução não especificadas. As classes de revestimento e o desempenho medido devem, portanto, ser obtidos na edição aplicável da ASTM A976, e não inferidos ou atribuídos com base no aspeto da chapa. As comparações das perdas do núcleo continuam dependentes das condições de medição. A ASTM A677, por exemplo, abrange aços elétricos não orientados totalmente processados, utilizados principalmente em dispositivos magnéticos de 50 e 60 Hz, com classes definidas pela perda máxima do núcleo medida a 60 Hz e 1,5 T através do método de ensaio de Epstein. A ASTM A804/A804M destina-se principalmente a medições de corrente alternada unidirecional em aço elétrico de grão orientado termicamente alisado, com resultados comparáveis aos do método de Epstein de 25 cm. As designações das classes de grão orientado distinguem também as classes convencionais ensaiadas a 1,5 T de outras classes designadas para ensaio a 1,7 T. Uma perda indicada sem a respetiva frequência, indução, método de ensaio dos provetes, direção de laminagem, quando aplicável, e estado de fornecimento está incompleta. A espessura e o revestimento controlam os percursos elétricos; não eliminam essas condições de medição. ## Ensaios Magnéticos: Métodos de Epstein, de Folha Única e Unidirecional Uma propriedade magnética não é um número independente. Está associada a uma condição de ensaio: classe do material, estado de fornecimento, geometria do provete, circuito magnético, frequência, indução de pico, direção relativamente à laminagem e isolamento elétrico entre as lâminas. Comunicar a «perda no núcleo» sem estes detalhes pode fazer com que duas medições válidas pareçam contraditórias. A distinção é importante porque os aços elétricos não constituem uma única categoria de materiais. O aço elétrico não orientado totalmente processado, o aço elétrico não orientado semiprocessado e o aço elétrico de grão orientado totalmente processado têm texturas, tratamentos térmicos, aplicações previstas e convenções de ensaio diferentes. O Subcomité A06.02 da ASTM traduz estas distinções em normas separadas: a ASTM A677 abrange o aço não orientado totalmente processado, a ASTM A683 abrange o aço não orientado semiprocessado, a ASTM A876 abrange o aço de grão orientado totalmente processado e a ASTM A976 classifica os revestimentos isolantes. A perda medida também tem várias origens físicas. O estudo de 2017 do Karlsruhe Institute of Technology separa a perda no núcleo de transformadores em perda por histerese, perda clássica por correntes parasitas e perda excedente. A perda por histerese surge quando as paredes de domínio se deslocam através de defeitos e locais de ancoragem durante a inversão da magnetização. A perda clássica por correntes parasitas é causada pelas correntes induzidas no aço quando o fluxo alternado varia. A perda excedente representa uma perda dinâmica adicional associada ao movimento não uniforme das paredes de domínio e a processos magnéticos localizados. Um método de ensaio regista o seu efeito combinado sob uma forma de onda e uma frequência especificadas; não identifica uma qualidade apenas pela sua composição química. ### O método de Epstein de 25 cm e os provetes em tira Os métodos de ensaio magnético descrevem diferentes geometrias de provetes e não devem ser tratados como intercambiáveis. | Abordagem de ensaio | Percurso magnético | Utilização mais relevante | |---|---|---| | Epstein de 25-cm | Conjunto definido de bandas com resposta direcional média | Comparação normalizada de chapas | | Folha única ou unidirecional | Direção selecionada definida | Medições direcionais de materiais de grão orientado | | Medição do núcleo acabado | Juntas reais, empilhamento, tensão e montagem | Validação ao nível do componente | O método de Epstein de 25 cm utiliza tiras estreitas e retangulares montadas num circuito magnético quadrado. O comprimento do provete é convencionalmente de 25 cm, e as tiras são dispostas de modo que o circuito magnético inclua material cortado nas principais direções de ensaio. O ensaio resultante não é uma medição realizada num segmento de chapa isolado. Trata-se de uma montagem controlada na qual a força magnetizante aplicada, a tensão induzida, o fluxo e a massa ou o volume do provete estão relacionados com as grandezas magnéticas comunicadas. Para chapas não orientadas, esta disposição fornece uma resposta média normalizada do material recolhido em diferentes direções. Esta média é útil porque o aço elétrico não orientado é concebido para limitar as diferenças direcionais, em vez de concentrar o seu desempenho magnético numa única direção cristalográfica. Ainda assim, o resultado depende do corte, das rebarbas, do estado do provete, do empilhamento, do isolamento e da forma como a excitação é controlada. A ASTM A677 é o exemplo central. Abrange aços elétricos não orientados totalmente processados, utilizados principalmente em dispositivos magnéticos de 50 e 60 Hz, e classifica as qualidades pela perda máxima no núcleo medida a **60 Hz e 1,5 T utilizando o método de ensaio de Epstein**. A frequência e a indução fazem parte do critério de classificação da qualidade. Um valor medido a 50 Hz ou a 1,0 T não constitui o mesmo resultado de classificação segundo a ASTM A677, mesmo quando as tiras e o instrumento não são alterados. As tiras devem também representar o estado de fornecimento especificado. A chapa totalmente processada recebeu o recozimento final e o tratamento de isolamento necessários para estabelecer o seu estado magnético de fornecimento. O aço não orientado semiprocessado é diferente: o seu desenvolvimento magnético final pode depender do processamento efetuado pelo utilizador, que inclui normalmente um recozimento de alívio de tensões. A IEC 60404-8-3:2023 abrange tiras e chapas de aço elétrico não orientado laminadas a frio, fornecidas no estado semiprocessado, incluindo espessuras nominais de 0,47, 0,50, 0,64, 0,65 e 0,79 mm. Estas designações de espessura não se convertem automaticamente em qualidades de aço totalmente processado segundo a ASTM A677. A espessura afeta a perda, mas não substitui a designação da qualidade. A redução da espessura das lâminas geralmente encurta o percurso disponível para as correntes parasitas circulantes. O isolamento elétrico na superfície interrompe adicionalmente essas correntes, enquanto as adições de silício e alumínio aumentam a resistividade elétrica. No entanto, a perda final também depende da textura, do tamanho do grão, das tensões, do revestimento, da forma de onda e da frequência. Uma chapa fina ensaiada num determinado estado não pode ser classificada, apenas com base na espessura, em relação a uma chapa mais espessa ensaiada segundo outra norma. ### ASTM A804/A804M para chapas de grão orientado O aço elétrico de grão orientado exige uma ênfase diferente, porque o seu comportamento magnético é deliberadamente direcional. No material de grão orientado termicamente estabilizado, a direção de laminagem está associada a uma forte textura de Goss, pelo que a magnetização nessa direção pode diferir acentuadamente da magnetização transversal. Um ensaio que faça a média das direções pode ocultar a propriedade relevante num núcleo de transformador. A ASTM A804/A804M destina-se principalmente a medições magnéticas unidirecionais em corrente alternada, realizadas em aço elétrico de grão orientado termicamente estabilizado utilizado como material para lâminas de núcleos de transformadores. Ao contrário de uma montagem convencional de Epstein, o método foi concebido para medir o material numa direção magnética definida. A ASTM International declara que os resultados da ASTM A804/A804M são comparáveis aos resultados do método de Epstein de 25 cm, mas «comparáveis» não significa que a disposição do provete e a informação direcional sejam intercambiáveis. O método deve continuar a ser indicado juntamente com o resultado. Um ensaio de folha única ou unidirecional pode revelar mais diretamente o comportamento, na direção de laminagem, do material de grão orientado do que uma montagem multidirecional de tiras. O provete é magnetizado ao longo de uma direção selecionada, e a indução alternada é estabelecida a partir da tensão induzida. A perda comunicada tem, por isso, um significado direcional: um valor na direção de laminagem não deve ser interpretado como uma média isotrópica da chapa, e um resultado na direção transversal não deve ser utilizado em sua substituição. A ASTM A876 abrange aços de silício-ferro de grão orientado e baixo teor de carbono, com aproximadamente 3,2% de silício. Inclui qualidades convencionais, de alta permeabilidade e com marcação a laser. A IEC 60404-8-7:2017 abrange tiras e chapas de aço elétrico de grão orientado laminadas a frio, fornecidas no estado totalmente processado, incluindo material com textura de Goss e espessuras nominais de 0,23, 0,27, 0,30 e 0,35 mm. Estes documentos descrevem classes e condições de fornecimento; o método de ensaio fornece o contexto de medição que torna significativa uma propriedade magnética indicada. ### Interpretação das condições de indução e frequência A indução, geralmente expressa em tesla, não é intercambiável com a intensidade do campo magnético. Num ensaio em corrente alternada, a forma de onda da indução e o seu valor de pico determinam até que ponto o material é levado ao longo da sua curva de magnetização. A induções mais elevadas, os processos de domínio e os efeitos de saturação podem aumentar substancialmente a perda. A frequência altera o número de inversões da magnetização por segundo e aumenta as contribuições dinâmicas, sobretudo a perda por correntes parasitas e a perda excedente. É por isso que a prática da ASTM distingue as designações de materiais de grão orientado ensaiados a **1,5 T** das ensaiadas a **1,7 T**. As qualidades convencionais de grão orientado são designadas para ensaio a 1,5 T, enquanto outras qualidades de grão orientado são designadas para ensaio a 1,7 T. A designação identifica a indução prescrita para a classificação ou para a propriedade comunicada; não é simplesmente um ponto de funcionamento preferencial. Comparar um resultado a 1,5 T com um resultado a 1,7 T como se fossem o mesmo ensaio de classificação pode inverter as classificações aparentes. A mesma precaução se aplica à frequência. A condição de classificação da ASTM A677 é 60 Hz e 1,5 T, refletindo a sua utilização principal em dispositivos de 50 e 60 Hz. Um ensaio a 400 Hz mede um equilíbrio diferente entre a perda por histerese, a perda clássica por correntes parasitas e a perda excedente. Mesmo que o material, a espessura e o método de ensaio do provete permaneçam constantes, o valor não pode ser transferido sem um modelo de frequência justificado e pressupostos correspondentes quanto à forma de onda. Por conseguinte, um relatório defensável indica a norma aplicável ao material e a designação da qualidade, o estado de fornecimento, a espessura nominal, o método de ensaio do provete, a frequência, a indução de pico, a forma de onda quando relevante, o estado do isolamento e a direção do ensaio. Para o aço de grão orientado, a direção de laminagem deve ser explicitada. «Perda no núcleo: 1,5 W/kg» é incompleto; «perda no núcleo medida pelo método de Epstein de 25 cm a 60 Hz e 1,5 T em aço não orientado totalmente processado» identifica um resultado utilizável. Numa medição unidirecional em aço de grão orientado, a direção e o método ASTM A804/A804M são igualmente essenciais. O método de ensaio faz parte da propriedade — não é uma nota de rodapé acrescentada posteriormente. ## Como Ler uma Classe ou uma Ficha Técnica sem a Interpretar Incorretamente #### Sequência de leitura da ficha técnica 1. **1. Identifique a norma** Encontre o documento ASTM ou IEC aplicável. 2. **2. Identifique o estado de fornecimento** Determine se a chapa é totalmente processada ou semiprocessada. 3. **3. Identifique a família do material** Distinga o aço não orientado do aço de grão orientado. 4. **4. Registe as condições do ensaio** Registe a frequência, a indução, a direção, o método do provete e a forma de onda quando relevante. 5. **5. Verifique as condições de fabrico** Analise a espessura, o revestimento, o corte, o alívio de tensões, o empilhamento e a fixação. A designação de uma classe não constitui uma especificação magnética completa. Identifica um material no âmbito de uma norma, mas o comportamento indicado também depende do estado de fornecimento, da espessura, da frequência de ensaio, da indução, da direção do provete e do método de medição. Uma sequência de leitura disciplinada evita o erro comum de tratar a percentagem de silício ou uma espessura nominal reduzida como substitutos diretos do desempenho magnético. ### Descodificar a norma, o estado de fornecimento e a família da classe Comece pela norma aplicável, não pelo número da classe. A ASTM A677, por exemplo, abrange aços elétricos não orientados totalmente processados, destinados principalmente a dispositivos magnéticos de 50 e 60 Hz. As suas classes são classificadas pela perda máxima no núcleo, medida a 60 Hz e 1,5 T através do método de ensaio Epstein, conforme especificado na ASTM A677-07 (ASTM International, 2007). Essa classificação não descreve todas as condições de funcionamento possíveis. Em seguida, identifique o estado de fornecimento. O material totalmente processado recebeu o tratamento térmico magnético exigido pela sua especificação e é fornecido com as suas propriedades magnéticas estabelecidas. O material semiprocessado é fornecido para processamento adicional pelo utilizador, normalmente incluindo um recozimento final. O seu comportamento magnético no estado de fornecimento não deve ser considerado equivalente ao de uma chapa totalmente processada. O mapa das normas ASTM torna explícita esta distinção. O Subcomité A06.02 da ASTM indica a ASTM A677 para aço não orientado totalmente processado, a ASTM A683 para aço não orientado semiprocessado e a ASTM A876 para aço de grão orientado totalmente processado. A ASTM A976 aborda a classificação dos revestimentos isolantes. Uma ficha técnica que indique apenas “aço elétrico” omitiu a informação necessária para posicionar o material neste mapa. Em seguida, determine a família do aço. O aço elétrico não orientado foi concebido para proporcionar um comportamento magnético relativamente semelhante em diferentes direções no plano, embora não seja perfeitamente independente da direção. O aço elétrico de grão orientado apresenta uma forte textura cristalográfica, normalmente associada à orientação de Goss, e é geralmente avaliado na direção de laminagem ou noutra direção especificada. As duas famílias destinam-se a projetos diferentes de circuitos magnéticos e não devem ser comparadas através de uma única hierarquia de números de classe. A ASTM A876 abrange aço de grão orientado de ferro-silício com baixo teor de carbono, contendo aproximadamente 3,2% de silício. Inclui classes convencionais, de alta permeabilidade e riscadas a laser. A IEC 60404-8-7:2017 abrange bandas e chapas de aço elétrico de grão orientado, laminadas a frio e fornecidas no estado totalmente processado, incluindo espessuras nominais de 0,23, 0,27, 0,30 e 0,35 mm. Essas espessuras são entradas características dessa norma de produto; por si só, não constituem uma classificação de desempenho. Para materiais não orientados semiprocessados, a IEC 60404-8-3:2023 especifica espessuras nominais de 0,47, 0,50, 0,64, 0,65 e 0,79 mm, juntamente com propriedades magnéticas, tolerâncias dimensionais e procedimentos de inspeção. A presença de uma espessura nesta lista não torna uma chapa equivalente a uma classe de aço não orientado totalmente processado com a mesma espessura. Registe a espessura nominal separadamente da classe. Registe também a informação relativa ao revestimento ou isolamento. Um revestimento eletricamente isolante aumenta a resistência interlaminar e reduz a corrente que circula entre lâminas adjacentes; a ASTM A976 fornece o quadro de classificação aplicável aos revestimentos. O silício e o alumínio podem aumentar a resistividade elétrica, enquanto o controlo da textura e o processamento afetam a histerese e a permeabilidade. Nenhuma destas características, considerada isoladamente, determina o valor final das perdas no núcleo. ### Interpretar corretamente as classificações de perda máxima no núcleo Uma classe de perda máxima no núcleo é um limite de conformidade sob condições especificadas, não uma constante universal de perda. Se a ASTM A677 atribuir uma classe com base na perda máxima a 60 Hz, 1,5 T e através de ensaio Epstein, o valor aplica-se a essa medição definida. Não prevê automaticamente a perda a 400 Hz, a 1,0 T, sob fluxo rotativo ou após um processo diferente de puncionamento e alívio de tensões. Uma transcrição útil mantém as condições junto do número: “perda total específica máxima, \[frequência\], \[indução\], ensaio Epstein”. Remover as condições entre parênteses retos transforma um resultado qualificado numa informação enganadora. A mesma disciplina aplica-se às classes de grão orientado. A prática da ASTM distingue as classes convencionais, designadas para ensaio a 1,5 T, de outras classes de grão orientado, designadas para ensaio a 1,7 T (ASTM International, 2024). Comparar os seus limites numéricos sem conservar a indução de ensaio é inválido. O método utilizado no provete também pode alterar o resultado. A ASTM A804/A804M destina-se principalmente a medições de corrente alternada unidirecional em aço elétrico de grão orientado termicamente aplanado, utilizado como material para lâminas de núcleos de transformadores. Os seus resultados são comparáveis aos do método Epstein de 25 cm, mas “comparável” não significa que todas as geometrias de ensaio produzam leituras idênticas. Por conseguinte, a ASTM A804/A804M-04, reafirmada em 2021, deve ser identificada sempre que as suas medições apareçam numa ficha técnica. As perdas no núcleo incluem, por si só, várias contribuições físicas. O estudo do Karlsruhe Institute of Technology publicado em 2017 separa as perdas no núcleo de transformadores em perdas por histerese, perdas clássicas por correntes parasitas e perdas excedentes. O movimento das paredes dos domínios através da estrutura magnética contribui para as perdas por histerese. A variação do fluxo induz correntes parasitas no aço, produzindo perdas clássicas por correntes parasitas; a estrutura dos domínios e os percursos localizados da corrente contribuem para as perdas excedentes. Uma chapa de aço elétrico mais fina não apresenta automaticamente perdas inferiores quando a textura, o processamento, o revestimento, a tensão ou as condições de ensaio diferem. Limited evidence A espessura afeta principalmente a contribuição das correntes parasitas, porque percursos elétricos mais curtos reduzem as perdas associadas à circulação de corrente. Uma perda mais baixa também pode resultar de uma resistividade mais elevada, de um isolamento adequado, de tensões reduzidas ou de um melhor alinhamento dos grãos. Uma chapa mais fina pode ainda assim apresentar perdas totais medidas mais elevadas se a sua textura, o estado de processamento, o revestimento ou a condição de ensaio forem diferentes. “0,27 mm” é uma espessura, não uma classe magnética completa. ### Distinguir permeabilidade, indução e perdas A permeabilidade descreve a quantidade de indução magnética produzida para um determinado campo magnetizante. De forma simplificada, a permeabilidade relativa compara a resposta do material com a do espaço livre. Uma ficha técnica pode indicar a permeabilidade inicial, a permeabilidade máxima ou a permeabilidade a uma indução especificada. Trata-se de grandezas diferentes que não devem ser reduzidas a um único número. A indução é a densidade de fluxo magnético, normalmente expressa em tesla. É o ponto de funcionamento ou de ensaio em que uma propriedade é medida. Um aço de grão orientado de alta permeabilidade pode atingir uma determinada indução com um campo magnetizante inferior ao de outro aço; contudo, as suas perdas totais continuam a depender da frequência, da forma de onda, da espessura, da textura, das tensões e do isolamento. A facilidade de magnetização não é o mesmo que uma baixa dissipação de energia por ciclo. As perdas no núcleo correspondem à potência dissipada por unidade de massa ou de volume sob uma excitação magnética alternada definida. O seu valor depende fortemente tanto da frequência como da indução. Duas chapas podem apresentar permeabilidades semelhantes a uma determinada indução e, ainda assim, perdas diferentes; ou perdas semelhantes num determinado ponto de ensaio e permeabilidades diferentes noutro ponto da curva de magnetização. Leia cada propriedade como um conjunto completo: estado de fornecimento, família da classe, espessura nominal, frequência, indução, direção, método de ensaio do provete e propriedade indicada. No caso do aço de grão orientado, acrescente a direção de laminagem e indique se o ensaio é longitudinal, transversal ou realizado noutra direção especificada. Numa comparação, altere uma variável de cada vez. Uma ficha técnica sem estas condições pode ainda identificar uma família de produtos, mas não permite uma comparação magnética sólida. ## Variáveis de fabrico que alteram o desempenho magnético O aço elétrico não adquire o seu comportamento magnético apenas devido ao teor de silício ou à espessura nominal. O historial de laminagem, o recozimento, a orientação dos grãos, as tensões residuais, o isolamento superficial e o estado em que a chapa chega à oficina de fabrico do núcleo afetam o resultado medido. A distinção entre aço não orientado totalmente processado, aço não orientado semiprocessado e aço de grão orientado totalmente processado é, por conseguinte, uma distinção de fabrico, além de ser uma distinção entre normas. O Subcomité A06.02 da ASTM identifica a norma ASTM A677 para aço não orientado totalmente processado, a ASTM A683 para aço não orientado semiprocessado, a ASTM A876 para aço de grão orientado totalmente processado e a ASTM A976 para revestimentos isolantes de aço elétrico. A IEC 60404-8-3:2023 abrange o aço elétrico não orientado laminado a frio fornecido no estado semiprocessado, enquanto a IEC 60404-8-7:2017 abrange o aço elétrico de grão orientado laminado a frio fornecido no estado totalmente processado. A designação de uma qualidade só tem significado em conjunto com esse estado de fornecimento e com as condições de ensaio associadas à sua propriedade magnética. ### Redução a frio, recristalização e dimensão dos grãos A redução a frio altera mais do que a espessura da chapa. Alongam-se os grãos, aumenta a densidade de deslocações, armazena-se energia de deformação e cria-se anisotropia cristalográfica e mecânica. Essas alterações afetam o movimento das paredes de domínio e a facilidade com que a magnetização acompanha um campo aplicado. Uma banda fortemente deformada pode, portanto, apresentar um comportamento magnético substancialmente diferente do de uma banda recozida com a mesma composição e espessura nominal. A recristalização remove grande parte da estrutura resultante do trabalho a frio através da formação de grãos novos e relativamente isentos de deformação durante o tratamento térmico. A textura resultante depende da estrutura inicial, do historial de redução, das condições de recozimento, dos inibidores e da composição da liga. O crescimento dos grãos altera depois o número e a natureza dos limites de grão. Os limites podem dificultar o movimento das paredes de domínio, enquanto grãos excessivamente grandes ou irregulares podem aumentar a não uniformidade magnética local e complicar a resposta nas proximidades de juntas e arestas cortadas. Não existe uma regra universal relativa à dimensão dos grãos que se aplique de igual modo a produtos não orientados e de grão orientado. No aço elétrico não orientado, o processamento procura obter uma distribuição de orientações cristalográficas que proporcione uma resposta magnética útil em mais do que uma direção no plano. O material não orientado totalmente processado recebeu do produtor o seu recozimento magnético final. O material não orientado semiprocessado não recebeu o tratamento final completo; o recozimento e a sequência de fabrico posteriores realizados pelo utilizador podem alterar a sua estrutura recristalizada, a dimensão dos grãos e as propriedades magnéticas. A IEC 60404-8-3:2023 inclui material semiprocessado com espessuras nominais de 0,47, 0,50, 0,64, 0,65 e 0,79 mm, mas essas espessuras não especificam a perda final após um tratamento térmico posterior não especificado. O aço de grão orientado segue um objetivo diferente. O seu processamento desenvolve uma textura de Goss forte, normalmente descrita pela orientação {110}\<001\>, de modo que muitos grãos tenham a sua direção de magnetização fácil paralela à direção de laminagem. A ASTM A876 abrange aços de ferro-silício de baixo teor de carbono e de grão orientado com aproximadamente 3,2% de silício, incluindo qualidades convencionais, de alta permeabilidade e riscadas a laser. A IEC 60404-8-7:2017 abrange bandas de grão orientado totalmente processadas com espessuras nominais de 0,23, 0,27, 0,30 e 0,35 mm. A direção de laminagem é essencial ao comunicar o desempenho de materiais de grão orientado. Um valor medido ao longo da direção pretendida do fluxo não pode ser transferido diretamente para uma região transversal ou dominada por juntas. A ASTM A804/A804M destina-se principalmente a medições de corrente alternada unidirecional em aço de grão orientado aplainado termicamente, com resultados comparáveis ao método Epstein de 25 cm. A geometria e a direção do provete fazem parte do resultado. A dimensão dos grãos também interage com os diferentes componentes da perda no núcleo. O estudo de 2017 do Karlsruhe Institute of Technology separa a perda no núcleo de transformadores em contribuições de histerese, correntes parasitas clássicas e perdas excedentes. A perda por histerese reflete o movimento irreversível das paredes de domínio e os processos de magnetização. A perda por correntes parasitas clássicas surge quando um fluxo alternado induz correntes circulantes na chapa. A perda excedente representa processos dinâmicos adicionais dos domínios que não são captados pelo termo clássico simples. O recozimento pode reduzir os efeitos relacionados com a histerese ao remover tensões, enquanto a espessura, a resistividade, a estrutura dos domínios e a frequência afetam as outras contribuições. ### Alívio de tensões e planicidade O corte, a estampagem, a tesoura, a dobragem e o empilhamento impõem tensões que estavam ausentes na banda plana de ensaio. Uma aresta estampada contém deformação plástica e tensão residual; um dente estreito ou um canto pode suportar um grande gradiente de tensões em relação à sua largura. Essas regiões dificultam o movimento das paredes de domínio e podem aumentar a perda por histerese local. O efeito pode ser reduzido num provete Epstein de grandes dimensões, mas significativo num estator compacto de motor, num canto de transformador ou numa peça fortemente conformada. A condição de fornecimento é importante, porque o material totalmente processado não fica necessariamente imune aos efeitos do fabrico. Uma chapa totalmente processada concluiu o tratamento magnético especificado pelo produtor, mas o corte e a conformação podem ainda degradar a resposta magnética da lâmina acabada. O aço não orientado semiprocessado depende mais da sequência posterior de recozimento e conformação do comprador. Um núcleo montado a partir de chapas ensaiadas antes do fabrico pode, por conseguinte, apresentar uma perda superior à indicada no certificado. O aplainamento térmico trata tanto da geometria como das tensões. O tratamento térmico pode reduzir as tensões residuais resultantes da laminagem, do corte ou do manuseamento e pode melhorar a planicidade, mas a exposição à temperatura também afeta a estrutura dos grãos, o comportamento do revestimento e as propriedades magnéticas. A ASTM A804/A804M diz especificamente respeito a material de grão orientado aplainado termicamente utilizado como material para lâminas de núcleos de transformadores. Esta qualificação é importante: um valor obtido numa banda aplainada termicamente e ensaiada unidirecionalmente não descreve automaticamente um núcleo cortado à tesoura, empilhado e apertado. A fixação mecânica introduz outra fonte de tensões. Uma pressão excessiva, um empilhamento desigual, um enrolamento demasiado apertado ou o contacto localizado com rebarbas podem restringir a magnetostrição e o movimento dos domínios. Problemas de planicidade podem produzir folgas ou contactos pontuais entre lâminas, alterando a distribuição do fluxo e aumentando a perda local. O aplainamento térmico não é uma etapa genérica de reparação que elimine todos os efeitos do processamento. O seu resultado depende da deformação anterior, do tratamento térmico, da classe do aço e do sistema de revestimento. ### Refinamento dos domínios e estado da superfície O refinamento dos domínios reduz a distância ao longo da qual os domínios magnéticos se invertem, limitando a energia associada ao movimento das paredes de domínio e, em condições adequadas, reduzindo a perda. A riscagem a laser é um dos métodos utilizados com aço de grão orientado. Cria perturbações superficiais estreitas e controladas que subdividem os domínios ao longo da chapa. O tratamento não equivale à alteração da percentagem de silício na massa do material, e o seu efeito deve ser considerado em conjunto com a indução de ensaio especificada para a qualidade. A ASTM A876 distingue qualidades de grão orientado e condições de ensaio que incluem qualidades convencionais designadas a 1,5 T e outras qualidades designadas a 1,7 T. A comparação de valores de perda obtidos com essas induções diferentes pode produzir uma ordenação enganadora. A frequência, a indução, a direção de laminagem, o método de ensaio do provete e o estado de fornecimento devem acompanhar todos os valores magnéticos citados. O revestimento superficial tem duas funções. Isola eletricamente as lâminas adjacentes, aumentando a resistência interlaminar e reduzindo as correntes parasitas circulantes, ao mesmo tempo que afeta a tensão, a estampabilidade, a compatibilidade com o tratamento térmico e o comportamento no empilhamento. A ASTM A976 fornece o quadro de classificação dos revestimentos isolantes de aço elétrico. Um revestimento danificado, uma rebarba condutora, uma espessura excessiva do revestimento ou um padrão de contacto deficiente podem alterar a perda do núcleo montado, mesmo quando o substrato de aço cumpre a especificação da chapa. O estado da superfície também afeta as tensões. A rugosidade, os riscos, os resíduos de óxidos e a falta de uniformidade do revestimento podem criar pontos de contacto locais ou restringir a chapa durante o empilhamento. A riscagem a laser, a tensão do revestimento e os danos nas arestas após o corte podem atuar em conjunto, e não de forma independente. As lâminas finas ajudam a reduzir a perda por correntes parasitas clássicas, mas uma chapa mais fina não elimina a histerese nem a perda excedente causadas por uma textura deficiente, tensões residuais ou uma excitação desfavorável. Por esse motivo, a questão relevante não é simplesmente saber qual foi a qualidade fornecida. É saber se a qualidade especificada, o estado de processamento, a textura, o isolamento superficial, a prática de corte, o tratamento de alívio de tensões e a montagem do núcleo produzem a perda exigida à frequência e à indução reais. O núcleo acabado é o componente magnético utilizado; o ensaio original da banda plana é apenas uma medição controlada ao longo do seu historial de fabrico. ## Conceber Núcleos de Transformadores e de Máquinas Rotativas em Função do Comportamento dos Materiais Um núcleo não está sujeito à mesma condição magnética utilizada para classificar uma qualidade de chapa. O material é cortado segundo uma determinada geometria, isolado, empilhado, fixado e excitado por uma forma de onda específica. Cada etapa pode alterar a resposta magnética observada no componente acabado. Por conseguinte, a designação de uma qualidade identifica uma classe de material e uma condição de ensaio especificada, não um valor de perdas garantido para todos os núcleos montados. A distinção entre estados de fornecimento é importante na fase de conceção. A ASTM A677 abrange aços elétricos não orientados totalmente processados, utilizados principalmente em dispositivos magnéticos de 50 e 60 Hz; as suas qualidades são classificadas pela perda máxima no núcleo medida a 60 Hz e 1,5 T pelo método de ensaio de Epstein. A ASTM A683 abrange aço não orientado semiprocessado, enquanto a ASTM A876 abrange aço orientado totalmente processado. A IEC 60404-8-3:2023 especifica bandas e chapas de aço elétrico não orientado laminado a frio fornecidas no estado semiprocessado, ao passo que a IEC 60404-8-7:2017 abrange material orientado totalmente processado. Estas normas não descrevem produtos permutáveis. Descrevem diferentes combinações de composição, textura, processamento, ensaio magnético e condição de fornecimento. ### Núcleos de transformadores e direção preferencial do fluxo Um núcleo de transformador é concebido de modo que a maior parte do seu fluxo alternado siga um percurso controlado através da direção de laminagem do aço elétrico de grão orientado. No aço de grão orientado totalmente processado, uma textura de Goss pronunciada coloca muitas direções cristalográficas numa posição favorável em relação à direção de laminagem. A magnetização requer, então, um campo menor nessa direção do que num agregado com orientações aleatórias, sobretudo à indução e à frequência utilizadas na conceção. É por isso que as lâminas de transformadores não são simplesmente dispostas como uma pilha de retângulos idênticos. A banda é cortada e orientada de modo que o fluxo percorra as colunas e as travessas com o menor número possível de mudanças bruscas de direção. As juntas step-lap e outras disposições semelhantes distribuem a transição por várias lâminas, em vez de obrigarem todo o fluxo a atravessar uma única junta topo a topo acentuada. O objetivo não é apenas obter um percurso magnético mais curto. É também reduzir a concentração local do campo magnetizante e a perturbação da textura preferencial. A ASTM A876 abrange aços de ferro-silício de grão orientado e baixo teor de carbono, contendo aproximadamente 3,2% de silício, e inclui qualidades convencionais, de alta permeabilidade e com gravação a laser. A designação da indução de ensaio deve permanecer associada a qualquer propriedade comunicada: as qualidades convencionais de grão orientado são designadas para ensaio a 1,5 T, enquanto as outras qualidades de grão orientado são designadas para ensaio a 1,7 T segundo a prática de classificação ASTM identificada pela ASTM International em 2024. Um valor de perdas a 1,5 T não pode ser comparado de forma casual com outro a 1,7 T. A ASTM A804/A804M destina-se principalmente a medições magnéticas unidirecionais em corrente alternada realizadas em aço de grão orientado termicamente alisado. Os seus resultados são comparáveis aos do método de Epstein de 25 cm, mas a configuração do ensaio continua a ser diferente de um transformador acabado que contenha juntas, cantos, elementos de fixação e campos induzidos pelos enrolamentos. A direção de laminagem e a orientação do provete fazem parte da definição da medição. A orientação dos grãos reduz uma componente das exigências magnéticas; não elimina as três fontes físicas de perdas no núcleo. O estudo de 2017 do Karlsruhe Institute of Technology separa as perdas por histerese, as perdas clássicas por correntes parasitas e as perdas excedentes. O movimento das paredes dos domínios contribui para as perdas por histerese. O fluxo alternado induz correntes parasitas, cuja magnitude é afetada pela espessura das lâminas, pela resistividade elétrica e pelo isolamento entre chapas. As perdas excedentes representam efeitos dinâmicos adicionais associados aos processos dos domínios e à não uniformidade magnética local. O silício, o alumínio, a banda fina, o isolamento superficial e a textura podem afetar estes termos de formas diferentes. O projetista de transformadores deve, portanto, fazer corresponder a direção preferencial do aço ao percurso do fluxo e, em seguida, preservar essa vantagem durante o fabrico. Uma chapa com perdas normalizadas reduzidas pode ter um desempenho deficiente se os seus bordos cortados, juntas ou regiões sujeitas a tensão dominarem o comportamento do núcleo montado. ### Máquinas rotativas e fluxo variável no plano O percurso magnético numa máquina rotativa é menos previsível. Nos dentes do estator, no ferro de retorno e nos componentes do rotor, a direção local do fluxo muda à medida que o rotor se desloca e o campo do enrolamento roda. Grande parte desse fluxo permanece no plano das lâminas, mas o seu ângulo em relação à direção de laminagem varia continuamente. Uma chapa de grão orientado proporcionaria a sua resposta mais forte apenas em direções selecionadas, ficando mal adaptada a um núcleo que tem de aceitar mudanças direcionais repetidas no plano. O aço elétrico não orientado totalmente processado é, consequentemente, a classe de material habitualmente utilizada nestes percursos. A sua textura cristalográfica é controlada para limitar as diferenças direcionais, em vez de criar uma única direção fácil dominante. A escolha relevante continua a não ser simplesmente «alto teor de silício versus baixo teor de silício». Inclui a qualidade especificada, a espessura nominal, o estado de fornecimento, a resistividade, o isolamento superficial, a indução magnética, a frequência e o historial de processamento. O aço não orientado semiprocessado apresenta outra condição de conceção. A IEC 60404-8-3:2023 inclui espessuras nominais de 0,47, 0,50, 0,64, 0,65 e 0,79 mm para bandas e chapas fornecidas no estado semiprocessado, juntamente com propriedades magnéticas, tolerâncias dimensionais e procedimentos de inspeção. O recozimento final pode fazer parte do processo de fabrico do utilizador, pelo que o estado magnético após a estampagem e o tratamento térmico não pode ser inferido a partir da designação de um material totalmente processado. O Subcomité A06.02 da ASTM enumera a A683 para aço não orientado semiprocessado e a A677 para aço não orientado totalmente processado; estas designações não devem ser substituídas umas pelas outras. Os núcleos de máquinas rotativas também estão sujeitos a componentes locais de fluxo criados pela abertura das ranhuras, pela saturação das pontas dos dentes, pelas harmónicas e pela assimetria mecânica. Estes campos podem diferir da excitação sinusoidal e uniforme utilizada num catálogo ou num ensaio normativo. As perdas resultantes podem aumentar mesmo quando a frequência nominal de funcionamento permanece inalterada. Lâminas finas ajudam a reduzir as perdas clássicas por correntes parasitas, porque cada chapa isolada limita o percurso da corrente circulante, mas um material mais fino não resolve automaticamente as perdas por histerese ou as perdas excedentes causadas por bordos danificados, tensões ou fluxo deformado. ### Empilhamento, juntas e tensões locais O núcleo acabado contém mais aço do que aquele que o circuito magnético recebe efetivamente. O fator de empilhamento é a razão entre o volume de aço maciço e o volume total empilhado, sendo o restante ocupado pelo revestimento, pela rugosidade superficial, pela ondulação e por pequenas folgas. Um fator de empilhamento mais baixo exige uma densidade de fluxo maior no aço para produzir o mesmo fluxo médio através da secção transversal do núcleo. Isto pode aumentar as perdas e a corrente magnetizante, embora a chapa individual continue a cumprir o seu resultado original no ensaio de Epstein. O isolamento elétrico entre as lâminas é essencial para limitar as correntes parasitas interlaminares. A ASTM A976 estabelece o quadro de classificação ASTM para os revestimentos isolantes de aços elétricos. Um revestimento danificado, contaminado, mal curado ou comprimido para além da condição prevista pode criar pontes condutoras através de várias chapas. Essas pontes aumentam as áreas dos circuitos de correntes parasitas. A qualidade nominal do aço não se alterou, mas o circuito elétrico no interior do empilhamento alterou-se. O corte e a estampagem introduzem outra discrepância entre o ensaio da chapa e o comportamento do núcleo. O corte por cisalhamento deforma plasticamente o material junto ao bordo, altera os domínios magnéticos locais e pode aumentar as perdas por histerese e as perdas excedentes. A estampagem pode impor uma deformação mais severa em torno dos furos e das secções estreitas dos dentes. Uma zona estreita danificada pode ter uma importância desproporcionada quando ocupa uma grande fração de um dente ou quando o fluxo se concentra junto ao bordo. A rebarbação, a utilização de ferramentas adequadas, o recozimento de alívio de tensões quando o estado de fornecimento e o revestimento o permitirem e o controlo cuidadoso da folga são meios de limitar essa penalização; nenhum deles altera retroativamente o resultado da qualidade normalizada. As rebarbas são defeitos simultaneamente mecânicos e elétricos. Uma rebarba pode reduzir a folga efetiva entre lâminas adjacentes, perfurar ou deslocar o isolamento e formar um contacto condutor através do empilhamento. Pode também criar uma saliência geométrica local que concentra as tensões durante a fixação. O resultado é uma região com densidade de fluxo alterada e percursos adicionais para correntes circulantes. As juntas merecem uma atenção específica. Num canto de um transformador, o fluxo tem de passar de uma coluna ou secção de travessa para outra. Mesmo uma junta step-lap bem concebida acrescenta relutância e cria uma dispersão local do fluxo. Um encaixe deficiente, uma folga excessiva, lâminas desalinhadas ou uma rebarba podem concentrar o campo em apenas algumas chapas. As perdas medidas no núcleo completo podem, então, exceder o valor estimado através da multiplicação de um valor de perdas da chapa pela massa. A pressão de fixação é necessária para manter a geometria, mas uma pressão excessiva ou não uniforme introduz tensões elásticas e plásticas. As tensões alteram o movimento das paredes dos domínios e podem reduzir a permeabilidade, sobretudo junto a furos, cantos, juntas e dentes estreitos. O mesmo efeito ocorre quando as lâminas são deformadas durante o empilhamento ou quando uma estrutura restringe a expansão térmica. A conceção do núcleo deve especificar a distribuição da pressão, a planicidade, o encaixe das juntas, o estado do revestimento e a qualidade dos bordos, além da designação do aço. A regra prática é simples: selecionar o material em função da direção magnética e da condição de ensaio e, em seguida, conceber o processo de fabrico de modo que essas propriedades sobrevivam à montagem. Um resultado normalizado corresponde a um provete definido. Um núcleo de uma máquina é uma estrutura magnética sujeita a tensões, isolada e provida de juntas. ## Um quadro prático de comparação para classes de aço elétrico ### Compare o semelhante com o semelhante “Aço elétrico” descreve várias classes de materiais, não um único produto intercambiável. Um aço não orientado totalmente processado, um aço não orientado semiprocessado e um aço de grão orientado totalmente processado podem ser todos designados como aços elétricos, embora sirvam circuitos magnéticos diferentes e exijam comparações diferentes. O aço elétrico não orientado totalmente processado é caracterizado depois de o fabricante ter concluído o processo de tratamento magnético. As suas propriedades destinam-se a ser relativamente semelhantes nas diferentes direções no plano, embora nunca sejam perfeitamente isotrópicas. A ASTM A677 abrange esta classe, principalmente para dispositivos magnéticos de 50 e 60 Hz. As suas classes são classificadas pela perda máxima no núcleo medida a 60 Hz e 1,5 T pelo método de ensaio de Epstein. Essa classificação só é útil quando o projeto funciona aproximadamente à mesma frequência, indução, método de ensaio das amostras e condição de fornecimento. O aço não orientado semiprocessado constitui uma comparação diferente. O comprador ou fabricante pode realizar um recozimento final depois da perfuração, estampagem ou conformação, permitindo que o material desenvolva o estado magnético especificado. A ASTM A683 aborda o aço não orientado semiprocessado, enquanto a IEC 60404-8-3:2023 abrange bandas e chapas laminadas a frio de aço não orientado fornecidas no estado semiprocessado. A norma IEC inclui espessuras nominais de 0,47, 0,50, 0,64, 0,65 e 0,79 mm. Uma chapa semiprocessada e uma chapa totalmente processada com a mesma espessura nominal não são equivalentes apenas por ambas apresentarem uma designação de perda. O aço elétrico de grão orientado pertence, por sua vez, a outra categoria. A textura de Goss concentra a orientação cristalográfica favorável ao longo da direção de laminagem, tornando-o particularmente adequado para circuitos magnéticos nos quais o fluxo segue essa direção. A ASTM A876 abrange aços de ferro-silício de baixo teor de carbono e de grão orientado, com aproximadamente 3,2% de silício, e inclui classes convencionais, de alta permeabilidade e riscadas a laser. A IEC 60404-8-7:2017 abrange chapas de grão orientado totalmente processadas com espessuras nominais de 0,23, 0,27, 0,30 e 0,35 mm. Estes produtos mais finos podem apresentar perdas por correntes parasitas inferiores às de chapas não orientadas mais espessas, mas isso não os torna um substituto direto numa máquina rotativa com um fluxo transversal ou rotativo significativo. Uma comparação com condições correspondentes é mais significativa do que uma ordenação pelos nomes dos graus. | Campo de comparação | Porque é importante | |---|---| | Classe do material | Determina a direcionalidade e o circuito magnético pretendido. | | Estado de fornecimento | Determina se é esperado tratamento térmico adicional pelo utilizador. | | Espessura nominal | Influencia os percursos das correntes parasitas clássicas. | | Textura e direção | Controla a permeabilidade direcional e as perdas. | | Frequência e indução | Definem a condição magnética de funcionamento ou de ensaio. | | Método do provete | Define a geometria e o percurso magnético. | | Revestimento e montagem | Controlam os percursos das correntes entre lâminas no núcleo acabado. | A primeira questão de comparação não é, portanto, “Qual é a classe com o valor mais baixo?”. É: “Estes materiais pertencem à mesma classe, ao mesmo estado de fornecimento e à mesma aplicação magnética?” ### Uma lista de verificação das propriedades baseada nas normas Uma comparação útil regista a propriedade juntamente com as respetivas condições de medição. Comece pela norma e pela designação da classe, indicando depois se o material é totalmente processado ou semiprocessado. O estado de processamento afeta a permeabilidade, a histerese, a resposta à perfuração, as tensões residuais e o resultado obtido após qualquer recozimento final necessário. Registe a espessura nominal separadamente da espessura medida. A espessura afeta a perda clássica por correntes parasitas, porque o fluxo alternado induz correntes circulantes no interior da chapa; a redução da espessura da lâmina encurta o percurso dessas correntes e aumenta a resistência elétrica nos circuitos de corrente relevantes. Contudo, a espessura, por si só, não especifica a perda total no núcleo. O estudo do KIT publicado em 2017 separa a perda no núcleo de transformadores em contribuições devidas à histerese, às correntes parasitas clássicas e às perdas excedentes. O movimento das paredes de domínio produz perda por histerese, enquanto a variação do fluxo induz correntes parasitas; a perda excedente reflete processos dinâmicos adicionais dos domínios. Uma comparação de espessuras que ignore as outras duas contribuições pode identificar incorretamente o mecanismo dominante. A frequência de ensaio e a indução devem ser indicadas junto de cada valor de perda. A ASTM A677 utiliza 60 Hz e 1,5 T como base de classificação. As classes de grão orientado exigem especial atenção: a prática da ASTM distingue as classes convencionais, designadas para ensaio a 1,5 T, de outras classes, designadas para ensaio a 1,7 T. Um valor medido a 1,5 T não pode ser comparado diretamente com um valor medido a 1,7 T sem ter em conta o ponto diferente na curva de magnetização. A frequência também altera o equilíbrio entre as perdas por histerese, por correntes parasitas e excedentes. Indique o método utilizado para as amostras. O ensaio de Epstein calcula a média do comportamento magnético através de um conjunto definido de tiras, enquanto a ASTM A804/A804M se destina principalmente a medições de corrente alternada unidirecional em aço elétrico de grão orientado, termicamente aplanado, utilizado como material para lâminas de núcleos de transformadores. Os resultados da ASTM A804/A804M são comparáveis aos do método de Epstein de 25 cm, mas os métodos não são designações intercambiáveis. A direção de medição é igualmente importante. Para o aço não orientado, indique a direção ou o procedimento de cálculo da média. Para o aço de grão orientado, especifique a direção de laminagem, a direção transversal ou o ângulo entre o fluxo e a direção de laminagem. Um resultado de aço de grão orientado medido paralelamente à direção de laminagem diz pouco sobre um circuito dominado pelo fluxo transversal. A lista de verificação deve incluir também a permeabilidade, e não apenas a perda. Uma permeabilidade elevada pode reduzir a corrente de magnetização e as solicitações locais de fluxo, mesmo quando o valor de perda no núcleo indicado é semelhante. O alinhamento dos grãos pode aumentar a permeabilidade numa direção, ao mesmo tempo que aumenta a anisotropia e torna mais difícil gerir juntas de canto, fluxo oblíquo e componentes transversais. A riscagem a laser pode modificar a estrutura dos domínios e reduzir a perda numa condição de ensaio especificada, mas não elimina o comportamento direcional. Por fim, registe a classificação do revestimento isolante e o estado da superfície após o fabrico. A ASTM A976 fornece o quadro de classificação dos revestimentos isolantes para aço elétrico. A espessura do revestimento, a resistência interlaminar, a capacidade de estampagem, a soldabilidade e o alívio de tensões após o corte afetam o núcleo montado. Um revestimento que aumente a resistência interlaminar pode reduzir as correntes circulantes entre as lâminas, enquanto um revestimento excessivo ou interfaces danificadas podem alterar o fator de enchimento e o comportamento das juntas. ### Quando uma perda nominal mais baixa não é a resposta completa do projeto Uma perda catalogada mais baixa pode conduzir à seleção errada quando é obtida com uma indução, frequência, direção ou método de ensaio das amostras diferentes. O erro é especialmente grave ao comparar materiais de grão orientado e não orientado. O aço de grão orientado pode proporcionar uma perda muito baixa e uma permeabilidade elevada na direção de laminagem, mas o estator de um motor está sujeito a fluxo rotativo e uma junta de transformador contém desvios locais do fluxo. O aço não orientado sacrifica o desempenho direcional máximo em favor de um comportamento mais uniforme no plano, simplificando frequentemente o circuito magnético e o processo de fabrico. A facilidade de fabrico também altera o resultado. A perfuração introduz danos nas arestas e tensões residuais, que podem aumentar a perda por histerese e reduzir a permeabilidade. O material semiprocessado pode recuperar as propriedades magnéticas durante um recozimento final controlado, mas essa etapa impõe restrições relativas à atmosfera, à temperatura, à limpeza, aos dispositivos de fixação e às dimensões. O material totalmente processado evita essa operação específica, mas continua sensível às tensões de corte, à fixação, à flexão e à pressão nas juntas. O teor de silício e de alumínio contribui para uma resistividade elétrica mais elevada e pode reduzir a perda por correntes parasitas, mas a composição não constitui uma classificação universal das classes. A textura, o tamanho dos grãos, o controlo dos precipitados, o histórico de recozimento, o revestimento e o estado de tensão podem ser mais determinantes do que uma simples comparação do teor de silício. Lâminas finas, revestimentos isolantes, teores mais elevados de silício e alumínio e o alinhamento dos grãos são mecanismos de controlo da perda — não indicadores intercambiáveis da adequação magnética global. Um quadro de comparação reutilizável é: **classe do material; estado de fornecimento e de processamento; espessura nominal; textura e anisotropia; permeabilidade e perda indicadas; indução de ensaio; frequência; método de ensaio das amostras; direção magnética; classificação do revestimento e resistência interlaminar; estado de fabrico e de tensão; e circuito magnético pretendido.** Só depois de esses campos coincidirem, ou de as suas diferenças terem sido modeladas, se deve comparar uma classe com outra. A comparação correta é condicionada pelas condições, não pelas designações. ## Referências 1. \[1\] ASTM International. [ASTM A677-07: Standard Specification for Nonoriented Electrical Steel](https://store.astm.org/a0677-07.html). ASTM International standard, 2007. [](/pt/wiki/fam%C3%ADlias-de-a%C3%A7o/a%C3%A7os-el%C3%A9tricos-classes-propriedades-magn%C3%A9ticas-e-controlo-das-perdas-no-n%C3%BAcleo#wiki-cite-ref-1) https://store.astm.org/a0677-07.html 2. \[2\] ASTM International. [ASTM A876-17: Standard Specification for Flat-Rolled, Grain-Oriented, Silicon-Iron, Electrical Steel](https://store.astm.org/a0876-17r26.html). ASTM International standard, 2017. [](/pt/wiki/fam%C3%ADlias-de-a%C3%A7o/a%C3%A7os-el%C3%A9tricos-classes-propriedades-magn%C3%A9ticas-e-controlo-das-perdas-no-n%C3%BAcleo#wiki-cite-ref-2) https://store.astm.org/a0876-17r26.html 3. \[3\] International Electrotechnical Commission. [IEC 60404-8-7:2017](https://webstore.iec.ch/en/publication/32891). IEC standard, 2017. [](/pt/wiki/fam%C3%ADlias-de-a%C3%A7o/a%C3%A7os-el%C3%A9tricos-classes-propriedades-magn%C3%A9ticas-e-controlo-das-perdas-no-n%C3%BAcleo#wiki-cite-ref-3) https://webstore.iec.ch/en/publication/32891 4. \[4\] International Electrotechnical Commission. [IEC 60404-8-3:2023](https://webstore.iec.ch/en/publication/68450). IEC standard, 2023. [](/pt/wiki/fam%C3%ADlias-de-a%C3%A7o/a%C3%A7os-el%C3%A9tricos-classes-propriedades-magn%C3%A9ticas-e-controlo-das-perdas-no-n%C3%BAcleo#wiki-cite-ref-4) https://webstore.iec.ch/en/publication/68450 5. \[5\] ASTM International. [ASTM A804/A804M-04(2021): Standard Test Method for Alternating-Current Magnetic Properties of Thermally Treated Grain-Oriented Electrical Steel](https://store.astm.org/a0804_a0804m-04r21.html). ASTM International standard, 2021. [](/pt/wiki/fam%C3%ADlias-de-a%C3%A7o/a%C3%A7os-el%C3%A9tricos-classes-propriedades-magn%C3%A9ticas-e-controlo-das-perdas-no-n%C3%BAcleo#wiki-cite-ref-5) https://store.astm.org/a0804\_a0804m-04r21.html 6. \[6\] Karlsruhe Institute of Technology. [Transformer-core loss separation study](https://publikationen.bibliothek.kit.edu/1000066142/4047647). Karlsruhe Institute of Technology publication, 2017. [](/pt/wiki/fam%C3%ADlias-de-a%C3%A7o/a%C3%A7os-el%C3%A9tricos-classes-propriedades-magn%C3%A9ticas-e-controlo-das-perdas-no-n%C3%BAcleo#wiki-cite-ref-6) https://publikationen.bibliothek.kit.edu/1000066142/4047647 **Aço elétrico em síntese** Principais formas do material Chapa e banda Principais classes de produtos Não orientado totalmente processado, não orientado semiprocessado, de grão orientado totalmente processado Principais fatores de aplicação Classe, textura, processamento, indução, frequência, espessura, isolamento e tensão Mecanismos de perdas no núcleo Histerese, correntes parasitas clássicas e perdas excedentes [Voltar a Famílias de aço](/pt/wiki/famílias-de-aço "Famílias de aço — Steel Wiki")