BR112013025666B1

BR112013025666B1 - Cabo para um enrolamento de um dispositivo eletromagnético e dispositivo eletromagnético

Info

Publication number: BR112013025666B1
Application number: BR112013025666-4A
Authority: BR
Inventors: Christer Thörnkvist; Christer Thôrnkvist; Göran Eriksson; Gõran Eriksson; Jan Hajek; Joachim Schiessling; Manoj Pradhan
Original assignee: Abb Research Ltd.
Priority date: 2011-04-07
Filing date: 2012-04-05
Publication date: 2020-06-02
Also published as: US9013260B2; CN103493157A; US20140035712A1; EP2695174B1; EP2695174A1; WO2012136754A1; CN103493157B; BR112013025666B8; ES2531887T3

Abstract

resumo patente de invenção: "cabo e dispositivo eletromagnético que compreende o mesmo". a presente invenção refere-se a um cabo (10) para um enrolamento de um dispositivo eletromagnético. o cabo (10) compreende um condutor (13), e uma camada (17) que compreende um material magnético que tem uma permeabilidade relativa na faixa de 2 a 100.000, sendo que a camada (17) pelo menos parcialmente circunda o condutor (13).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para CABO PARA UM ENROLAMENTO DE UM DISPOSITIVO ELETROMAGNÉTICO E DISPOSITIVO ELETROMAGNÉTICO.

CAMPO DA TÉCNICA [0001] A presente revelação refere-se de modo geral a sistemas de potência elétrica e, em particular, a um cabo para enrolamentos de um dispositivo eletromagnético e a um dispositivo eletromagnético que tem enrolamentos que compreendem tal cabo.

ANTECEDENTES [0002] Dispositivos eletromagnéticos, tais como transformadores e reatores, são usados em sistemas de potência para o controle do nível de tensão elétrica. Sobre esse assunto, um transformador é um dispositivo eletromagnético usado para tensão elétrica intensificadora e redutora em sistemas de potência elétrica a fim de gerar, transmitir e utilizar potência elétrica de uma maneira econômica. Em um sentido mais genérico um transformador tem duas partes principais, um circuito magnético, o núcleo, feito de, por exemplo, ferro laminado e um circuito elétrico, enrolamentos, normalmente feitos de alumínio ou fio de cobre.

[0003] O transformador maior usado em redes de potência elétrica é geralmente projetado com alta eficiência e com um conjunto de critérios operacionais rigorosos, por exemplo, critério dielétrico, térmico, acústica mecânico. Devido à capacidade de manuseio de potência aumentando continuamente, isto é, classificação de potência e tensão elétrica, de transformadores, perfis de projeto de transformador mais e mais restritos.

[0004] A pratica moderna de projeção de transformadores envolve entre outras coisas o balanço de uso de materiais no núcleo e no enrolamento, e perdas. Devido à grande quantidade de potência manuseada por um transformador de potência grande e devido à longa vida útil,

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2/18 tipicamente 40 anos, qualquer melhoria na redução de perdas seria apreciada, se puder ser justificada pelo custo.

[0005] A Perda de Potência em transformadores devido às correntes de carga é uma grande parte das perdas totais. A perda de carga (PC) consiste de perceptivelmente três tipos diferentes de perdas com base em suas origens, i) a perdas I²R devido à resistência inerente de condutores do enrolamento, também chamado de perda CC, ii) a perda por corrente parasita (PCP) nos enrolamentos devido ao campo magnético variando no tempo criado pela corrente de carga em todos os condutores do enrolamento, o campo de vazamento e iii) as perdas isoladas, isto é, PCP em outras partes estruturais do transformador devido ao campo de vazamento.

[0006] As soluções atuais para redução das perdas por corrente parasita incluem cabos continuamente transpostos multifilares (CTC). Esses cabos exigem cobre mais forte a fim de serem capazes de manusear curtos-circuitos em aplicações de alta tensão elétrica. Além disso, a fabricação de cabos CTC que tem uma pluralidade de fios suficientemente finos e transpostos é um processo bastante caro e exige colagem e isolação dos fios por meios de epóxi. O custo de material de dispositivos indutivos de alta tensão elétrica, por conseguinte, aumenta tremendamente.

SUMÁRIO [0007] Um objetivo da presente revelação é fornecer um cabo para enrolamentos de um dispositivo eletromagnético, em que o cabo reduz as perdas no enrolamento quando em uma condição carregada a um custo menor do que tem sido previamente possível.

[0008] Dessa forma, em um primeiro aspecto da presente revelação, é fornecido um cabo para um enrolamento de um dispositivo eletromagnético, sendo que o cabo compreende: um condutor, e uma camada que compreende um material magnético que tem uma perme

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3/18 abilidade relativa na faixa de 2 a 100.000, sendo que a camada pelo menos parcialmente circunda o condutor.

[0009] Como permeabilidade relativa do material magnético é entendida a permeabilidade magnética relativa pr do material magnético ao longo desse texto.

[00010] Fornecendo-se uma camada fina adequadamente escolhida de material magnético com permeabilidade relativa razoavelmente alta comparada ao material do qual o condutor é feito, pelo menos parcialmente ao redor do condutor, o fluxo de vazamento será redistribuído e parte do mesmo será confinado à camada e substancialmente reduz através do mesmo a perda parasita no condutor. Dessa forma, a operação de um dispositivo eletromagnético que compreende o presente cabo pode ser feita mais eficaz em termos de desempenho, em particular, com parâmetros de material magnético ideais para uma aplicação em particular, é previsto que a redução da perda possa ser na ordem de 5 a 10%.

[00011] Além do mais, devido ao material magnético, mais energia magnética pode ser armazenada no cabo e, assim, o enrolamento, pela qual a habilidade de grandes dispositivos eletromagnéticos aguentarem a força que ocorre devido a corrente de curto-circuito é melhorada. Em outras palavras, a impedância de um dispositivo eletromagnético disposto com o cabo apresentado no presente documento pode ser controlada por meio do material magnético. Para esse fim, o cabo de acordo com a presente revelação pode ser particularmente vantajoso para aplicações de alta tensão elétrica em que altas correntes estão presentes, resultando, assim, em altas perdas. Deve ser observado, porém, que o cabo também pode ser usado para aplicações de média tensão elétrica e mesmo aplicações de baixa tensão elétrica.

[00012] Além disso, devido à redução de perda por corrente parasita fornecida pelo material magnético, o corte transversal do cabo pode

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4/18 ser feito sólido, ou o cabo pode ser fabricado com um número menor de fios, com cada fio que tem uma dimensão de corte transversal mais espesso. Ademais, a necessidade para material de cobre mais forte, isto é, o limite convencional de elasticidade, é reduzido. Os fios com dimensão mais espessa são menos caros para se fabricar, reduzindo, desse modo, o custo para fabricação do cabo.

[00013] De acordo com uma modalidade, a permeabilidade relativa do material magnético está na faixa de 10 a 500. Alternativamente, a permeabilidade relativa do material magnético está na faixa de 100 a 5.000. Testes têm mostrado que para valores de permeabilidade relativos nessa faixa, especificamente acima de 300, uma perda por corrente parasita total altamente reduzida por camada de enrolamento ou disco pode ser fornecida quando o cabo é disposto como um enrolamento para um dispositivo eletromagnético.

[00014] De acordo com uma modalidade, a camada circunda completamente o condutor.

[00015] De acordo com uma modalidade, o material magnético é ferromagnético.

[00016] Uma modalidade compreende diversas camadas dispostas concentricamente.

[00017] De acordo com a modalidade, uma das camadas compreende um material semicondutor.

[00018] De acordo com uma modalidade, a camada é mais espessa naquelas superfícies do condutor que apresente as voltas mais internas ou mais externas de um enrolamento para uma aplicação específica quando o cabo é formado como um enrolamento.

[00019] De acordo com uma modalidade, o revestimento compreende um material eletricamente isolante com propriedades magnéticas, sendo que as propriedades magnéticas são fornecidas pelo material magnético.

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5/18 [00020] De acordo com uma modalidade, o material magnético é disperso no material isolante composto na forma de partículas magnéticas.

[00021] De acordo com uma modalidade, o dispositivo eletromagnético é um dispositivo eletromagnético de alta tensão elétrica.

[00022] De acordo com uma modalidade, o dispositivo eletromagnético é um transformador de potência.

[00023] De acordo com uma modalidade, o revestimento tem uma espessura que é de pelo menos 100 pm.

[00024] De acordo com uma modalidade, o revestimento tem uma espessura que está na faixa de 200 a 800 pm. Testes realizados pelos inventores têm mostrado que a perda total por camada de enrolamento é consideravelmente reduzida nessa faixa de espessura de revestimento.

[00025] De acordo com uma modalidade, o material magnético tem uma condutividade em uma ordem de 1*106 ou menos siemens por metro.

[00026] De acordo com uma modalidade, o material magnético tem um coeficiente de Steinmetz que é menor ou igual a 20 W/m³. O coeficiente de Steinmetz η, algumas vezes referido como constante de Steinmetz ou o coeficiente de histerese, é o coeficiente de perda magnética na equação de Steinmetz Q= η*Β1,6, em que B é a indução máxima. Os inventores têm conduzido experimentos que mostram que a redução da perda é substancialmente melhorada para materiais magnéticos que tem um coeficiente de perda magnética muito baixo, isto é, coeficiente de Steinmetz. Em particular, resultados vantajosos em que resultados obtidos para valores do coeficiente de Steinmetz de 20 ou menor.

[00027] De acordo com uma modalidade, o material magnético é um material amorfo.

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6/18 [00028] De acordo com uma modalidade, o condutor tem um primeiro terminal de extremidade e um segundo terminal de extremidade que define porções do condutor que tem ambas a extensão axial e radial, sendo que o primeiro terminal de extremidade e o segundo terminal de extremidade estão sem a camada. Desse modo, a camada não será conectada a outra camada quando o cabo é parte de um enrolamento de um dispositivo eletromagnético, eliminando, assim, a geração de uma corrente circulante na camada. Por conseguinte, as perdas devido à corrente circulantes podem ser reduzidas.

[00029] De acordo com uma modalidade, a camada é um revestimento.

[00030] Em um segundo aspecto da presente revelação, é fornecido um dispositivo eletromagnético que compreende um núcleo magnético e enrolamentos dispostos ao redor do núcleo magnético, sendo que os enrolamentos compreendem pelo menos um cabo de acordo com o primeiro aspecto apresentado no presente documento.

[00031] De acordo com uma modalidade, o pelo menos um cabo tem um primeiro terminal de extremidade e um segundo terminal de extremidade, em que o pelo menos um cabo é disposto de tal modo que a camada no primeiro terminal de extremidade e o segundo terminal de extremidade não esteja eletricamente conectado a uma camada de qualquer outro cabo que defina os enrolamentos.

[00032] De acordo com uma modalidade, o dispositivo eletromagnético é um transformador de potência.

[00033] Geralmente, todos os termos usados nas concretizações devem ser interpretados de acordo com seus significados habituais no campo técnico, a menos que explicitamente definido de outra forma no presente documento. Todas as referências a um/uma/o elemento o, aparelho, componente, meio, etc. devem ser interpretados abertamente como referindo a pelo menos uma instancia do elemento, aparelho,

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7/18 componente, meio, etc. a menos que explicitamente declarado de outra forma.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [00034] As modalidades especificas do conceito inventivo será descrito agora, por meio de exemplo, com referência aos desenhos anexados, em que:

A Fig. 1a é um cabo para um enrolamento de um dispositivo eletromagnético de acordo com a técnica anterior;

A Fig. 1b é um exemplo de um cabo de acordo com a presente revelação;

As Figs. 2a a b mostram exemplos de cabos de acordo com a presente revelação;

A Fig. 3a a b mostram exemplos de cabos de acordo com a presente revelação;

As Figs. 4a a c mostram a distribuição de fluxo de vazamento em um enrolamento de um dispositivo eletromagnético para três valores diferentes da permeabilidade magnética relativa da camada; e

As Figs. 5 e 6 são gráficos da indutância e da perda total por disco, respectivamente, representados como funções de permeabilidade do revestimento a valores diferentes de espessura de revestimento.

DESCRIÇÃO DETALHADA [00035] O conceito inventivo será descrito mais completamente doravante com referência aos desenhos anexos, em que modalidades exemplificadoras são mostradas. O conceito inventivo pode, porém, ser expresso de muitas formas diferentes e não deverá ser interpretado como limitada aos conjuntos de modalidades expostos no presente documento; mais exatamente, essas modalidades são fornecidas por meio de exemplo, de modo que essa revelação seja meticulosa e completa, e transmitirá completamente o escopo do conceito inventivo

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8/18 para aqueles versados na técnica. Os números de referência para elementos similares por toda a descrição.

[00036] A Fig. 1a é uma vista de corte transversal de um cabo 1 para um enrolamento de acordo com a técnica anterior. Cabo 1, que pode ser um cabo transposto continuamente (CTC) por exemplo, compreende uma pluralidade de fios 3 que atuam como condutores para conduzir corrente. Os fios 3 são dispostos adjacentes uns aos outros axialmente para formar um cabo com um corte transversal retangular. Cada fio 3 é dotado de esmalte 5 que atua como um isolador. A pluralidade de fios 3 pode ser dotada de uma camada de epóxi 7 ou um material similar isolante vedando, assim, parte de ou todo o arranjo de fios 3. A camada de epóxi 7 pode, além disso, ser dotada de uma camada de papel 9 ou outro material com base em celulose.

[00037] A Fig. 1b é uma vista de corte transversal de um exemplo de um cabo 10 para um enrolamento de um dispositivo eletromagnético. O cabo 10 compreende um ou mais fios 13 dos quais cada um pode ter uma dimensão de corte transversal maior que os fios 3 de cabos existente 1 para enrolamentos de um dispositivo eletromagnético. Os fios 3 formam um grupo de fios que definem um condutor para conduzir uma corrente.

[00038] Os fios podem, por exemplo, compreender cobre, alumínio, uma combinação de cobre e alumínio, ou qualquer outro material condutivo adequado para conduzir corrente com perdas baixas.

[00039] Cada fio 13 pode ser dotado de uma camada isolante 15 que compreende, por exemplo, polímero de esmalte 15 ou qualquer outro material adequado. Os fios 13 de acordo com o exemplo na Fig. 1b são dispostos de modo a formar um corte transversal em formato retangular do cabo 10. Outros formatos de corte transversal também são possíveis, em que exemplos são dados no que se segue.

[00040] O cabo compreende uma camada 17 que compreende o

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9/18 material magnético. A camada 17 pode, de acordo com uma variação, completamente circundar o grupo de fios 3, isto é, o condutor. Para esse fim, a camada 17 pode ser concentricamente disposta ao redor do condutor junto a sua extensão longitudinal.

[00041] De acordo com outra variação, a camada pode parcialmente circundar o condutor. Para um cabo retangular, a camada pode, por exemplo, ser disposta em dois lados opostos do condutor, por exemplo, por meio de colagem ou outro meio adesivo. Tais lados preferencialmente correspondem à direção do fluxo magnético quando o cabo é disposto como um enrolamento ao redor de um núcleo magnético de um dispositivo eletromagnético que está em um estado operacional. Em outras palavras, para tal uma modalidade, a camada pode ser disposta nos lados verticais do cabo quando o cabo é disposto como um enrolamento ao redor de um núcleo magnético.

[00042] O cabo pode, de acordo com uma modalidade, compreender adicionalmente uma camada 19 de material de celulose tal como papel. A camada 17 pode ser circundada pela camada de material de celulose 19. Deve ser observado que um cabo de acordo com a presente revelação não necessariamente precisa ser dotado de camada isolante 15 e/ou camada 19 de material de celulose.

[00043] As Figs. 2a e 2b mostram exemplos adicionais de possíveis geometrias de cabo. A Fig. 2a mostra um cabo 10' que tem um corte transversal circular e que compreende um single fio 13' que atua como condutor para conduzir corrente. O cabo 10' tem adicionalmente uma camada 17' que circunda o fio 13', e que a camada 17' compreende um material magnético.

[00044] A Fig. 2b revela outro exemplo de um cabo 10. De acordo com esse exemplo, o cabo 10 compreende uma pluralidade de fios 13, em que uma camada 17 compreende um material magnético, sendo que a camada 17 é fornecida ao redor de cada fio individual 3,

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10/18 e uma camada de isolação 19 disposta ao redor do grupo de fios 13. [00045] A camada de isolação 19 pode, de acordo com uma variação, ser dividido em diversas subcamadas. A camada de isolação 19 pode, por exemplo, compreender uma camada isolante interna e uma camada externa que compreende o material magnético. Alternativamente, a camada de isolação 19 pode compreender uma camada interna que compreende o material magnético e uma camada externa que compreende um material isolante. O material isolante pode, por exemplo, ser papel e/ou Nomex e/ou cola epóxi e/ou polietileno ligado de modo cruzada. Uma das subcamadas da camada de isolação 19 pode, de acordo com uma variação compreender um material semicondutor.

[00046] Em geral, a ordem de camadas, o material isolante, o material magnético, qualquer polímero, papel ou camada semicondutora pode ser otimizada para aplicações diferentes, isto é, projetos de baixo nível, tensões elétricas e segurança.

[00047] De acordo com uma variação, a camada 17, 17', 17 compreende material eletricamente isolante com propriedades magnéticas, formando, assim, um material composto isolante. As propriedades magnéticas são fornecidas pelo material magnético. O material magnético pode, por exemplo, ser disperso no material composto isolante na forma de partículas magnéticas. Tal material composto isolante pode, por exemplo, ser papel magnetizado ou epóxi cheio de partícula magnética.

[00048] A camada 17, 17', 17 pode de acordo com uma variação ser uma única camada. Alternativamente, a camada pode compreender diversas subcamadas. Nesse último caso, uma camada de material magnético pode ser circundada por uma camada de material isolante, ou uma camada de material isolante pode ser circundada por uma camada de material magnético. Essas camadas podem, de acordo

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11/18 com várias variações, adicionalmente ser circundadas por camadas adicionais de papel e epóxi, ou papel e polietileno ligado de modo cruzada ou apenas por uma camada de polietileno ligada de modo cruzada.

[00049] As Figs. 3a e 3b mostram vistas de corte transversal de variações de cabos em que a camada é mais espessa nessas superfícies do condutor que não se voltam a qualquer outro condutor quando o cabo é formado como um enrolamento. A camada pode, por exemplo, ser mais espessa para essas seções do cabo que, quando o cabo é disposto como um enrolamento ao redor de um núcleo magnético, apresentam voltas de cabo mais externa do enrolamento interno, em que a superfície com a camada mais espessa se volta radialmente para fora. Além disso, a camada pode, por exemplo, ser mais espessa para essas seções do cabo que, quando o cabo é disposto ao redor de um núcleo magnético, apresenta o cabo mais interno do enrolamento externo, sendo que a superfície com a camada mais espessa se volta radialmente para dentro. Alternativamente, as superfícies de topo e fundo do cabo podem ser dotadas de uma camada mais espessa que compreende o material magnético, sendo que as superfícies de topo e fundo são aquelas superfícies que definem o topo e fundo do cabo quando dispostas como um enrolamento ao redor de um núcleo magnético.

[00050] A camada mais espessa pode, por exemplo, ser definida por uma única camada espessa, conforme mostrado na Fig. 3a ou diversas subcamadas mais finas, conforme mostrado na Fig. 3b.

[00051] O cabo de acordo com a presente revelação tem um primeiro terminal de extremidade e um segundo terminal de extremidade dispostos para estarem eletricamente conectados de modo a serem alimentados por uma corrente. O primeiro terminal de extremidade e o segundo terminal de extremidade podem ser porções do condutor que

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12/18 tenham extensões axiais, não apenas extensões radiais. De acordo com uma variação, o cabo é disposto de tal modo que o primeiro terminal de extremidade e o segundo terminal de extremidade são livres da, isto é, sem a camada de material magnético. Dessa forma, não existe camada que compreenda o material magnético fornecido ao redor do condutor no primeiro terminal de extremidade e no segundo terminal de extremidade. Desse modo, a camada que compreende o material magnético não pode ser eletricamente conectada a uma camada que compreenda o material magnético de qualquer outro cabo que defina os enrolamentos. Como resultado, nenhumas correntes líquidas circulantes que forneceria perdas adicionais serão criadas na camada que compreende o material magnético durante a operação.

[00052] As Figs. 4a a c mostram a distribuição do fluxo de vazamento em um enrolamento de um dispositivo eletromagnético de alta tensão elétrica. Em particular, vistas de corte transversa axiais de um lado ao longo de um eixo geométrico simétrico de enrolamentos de um dispositivo eletromagnético são mostrados. De acordo com esse exemplo, a espessura da camada do cabo do qual o enrolamento é construído é 300 pm. Os enrolamentos de baixa tensão elétrica LV à esquerda em cada uma das Figs. 4a a c têm, para simplificar, três voltas/ disco e os enrolamentos de alta tensão elétrica HV à direita em cada uma das Figs. 4a a c têm quatro voltas/ disco, para simplificar, que usam CTC cabos do tipo. O encordoamento não é mostrado nessas Figs.. Conforme pode ser visto, aumentando-se a permeabilidade relativa pr da camada que compreende o material magnético do enrolamento cabos, o campo magnético, e, por conseguinte, a perda dentro do cabos é reduzida.

[00053] A Fig. 5 mostra a indutância de vazamento por disco de enrolamento, em que N é o número de disco no modelo de enrolamento, representado como uma função de permeabilidade da camada. A

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13/18 energia, e, por conseguinte, a indutância, aumentam com permeabilidade devido a magnetização da camada e dobra do campo. Deve ser observado que N=Inf representa um modelo em que efeitos finais efeitos finais são negligenciados, e descreve a disposição um disco em que a direção de fluxo é axial. d denota a espessura da camada.

[00054] A Fig. 6 mostra a perda total por disco representada como uma função de permeabilidade relativa da camada para valores diferentes de espessura da camada. A condutividade do revestimento é assumida como sendo 1*10⁵ S/m e a corrente de carga é 1 A.

EXEMPLOS [00055] De acordo com qualquer exemplo dado no presente documento, o material magnético pode ter uma permeabilidade relativa na faixa de 2 a 100.000. Vantajosamente, a permeabilidade relativa do material magnético está na faixa de 10 a 500. Alternativamente, a permeabilidade relativa do material magnético está na faixa de 100 a 5.000. Vantajosamente, a permeabilidade relativa do material magnético pode ser maior que 300, e preferencialmente acima de 500.

[00056] Um material magnético adequado pode, por exemplo, ser a liga magnética 2605SA1. Deve ser observado, porém, que outros materiais que exibem parâmetros dentro das faixas definidas no presente documento também podem ser usados como material magnético na camada.

[00057] A camada pode ter uma espessura que é de pelo menos 100 pm, preferencialmente na faixa de 200 a 800 pm. A condutividade do material magnético é, de acordo com um exemplo, relativamente baixa, em que a condutividade é de uma ordem de 10.000 ou menos siemens por metro. De acordo com uma variação, o material magnético tem um coeficiente de Steinmetz que tem um valor que é menor ou igual a 20, preferencialmente menor que 10. Outras variações do material magnético podem exibir um coeficiente mais alto de valor de

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Steinmetz que 20.

[00058] De acordo com uma variação, o material magnético compreende um material amorfo. Alternativamente, o material magnético pode compreender um material cristalino. O material magnético pode ser ferromagnético. De acordo com uma variação, o material magnético tem uma densidade de fluxo de saturação de pelo menos 0,5 tesla. [00059] A camada pode, por exemplo, ser um revestimento, um faixa, uma fita ou um tubo.

[00060] De acordo com qualquer modalidade apresentada no presente documento, o condutor pode, por exemplo, compreender cobre, alumínio, uma combinação de cobre e alumínio, ou qualquer outro material condutivo adequado para conduzir corrente com perdas baixas, e que o material condutivo tem uma permeabilidade magnética relativa menor que a permeabilidade magnética relativa do material magnético. [00061] A tabela abaixo mostra propriedades de um material magnético adequado.

Propriedade	Exemplo de faixa adequada	Possível faixa
Permeabilidade	10 a 500	2 a 100.000
Condutividade	100.000 ou menor	10e7 a 10e-12
Densidade de fluxo de saturação	0,5 ou mais alto	acima 0
Perda magnética	baixa perda

A permeabilidade é a permeabilidade magnética relativa (sem unidade)

Condutividade (siemens por metro - S/m) Densidade de fluxo de saturação (tesla) [00062] Existem diversas possibilidades de como aplicar o material magnético para cada fio ou para o condutor formado pelo grupo de fios.

[00063] A camada pode, por exemplo, ser uma faixa magnetizada fina ou papel magnetizado similar a papel celulose com partículas magnéticas dispersas na mesma.

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15/18 [00064] Alternativamente, uma camada fina de material magnético pode ser aplicada à superfície do condutor ou do fio através de meios adequados, por exemplo, através de extrusão.

[00065] Partículas magnéticas adequadamente dimensionadas podem ser misturadas com o epóxi para formar um gel e aplicado como um revestimento.

[00066] A partícula magnética pode ter origem em qualquer ferromaterial magnético na natureza ou artificialmente produzido, em outras palavras, ferro, cobalto, níquel, seus óxidos e misturas de todos.

[00067] O material magnético pode ser de estrutura cristalina com tipos domínios ou amorfos ou uma mistura adequada dos mesmos.

[00068] A camada magnética pode ser formada misturando-se um material isolante com material de terra rara conforme revelado no Pedido de Patente n^o JP20062222322 que é incorporado no presente documento através dessa referência.

[00069] A camada pode ser feita de um fino revestimento ferromagnético amorfo de Fe75Si15B10 e aplicado através de pulverização térmica de pó de faísca de erosão, ou Fe B Si C.

[00070] O material magnético pode ser tratado por meios adequados para ter permeabilidade mais alta, conforme descrito no documento n^o US 3653986, que é incorporada no presente documento através dessa referência.

[00071] A isolação do fio de um cabo existente, em que a isolação tipicamente é esmaltada como em um cabo CTC, pode permanecer como é ou pode ser substituída por uma única camada de material adequado que tenha ambas as funções magnética e isolante. No caso de camada de isolação separada, por exemplo, esmalte, e a camada magnética, as camadas podem ser intercambiadas.

[00072] Adicionalmente ao que precede, para facilitar o caminho para o fluxo de vazamento, as voltas nas proximidades de um duto

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16/18 quando o cabo é disposto como um enrolamento em um dispositivo eletromagnético podem ser cobertos com fitas magnéticas mais espesso para cuidar do dobramento do fluxo nas extremidades do enrolamento. As fitas podem atuar como um caminho magnético para o fluxo de vazamento e também um escudo magnético, melhorando, por conseguinte, o suporte a tensão elétrica de descarga de um enrolamento de disco.

[00073] Adicionalmente ao que precede, a perda por corrente parasita também pode ser reduzida distribuindo-se o fluxo de vazamento usando-se cilindros de cartão prensado no duto que tenha a permeabilidade relativa maior que 1.

[00074] Um enrolamento definido por um cabo conforme descrito no presente documento pode ser mergulhado em uma câmara ferrofluida, isolada do líquido isolante.

[00075] Um cabo conforme descrito no presente documento pode ser usado para construir um enrolamento para um dispositivo eletromagnético. Tal dispositivo eletromagnético pode, por exemplo, ser um transformador de potência, um reator ou um gerador. O cabo 10, 10', 10 pode vantajosamente ser usado para aplicações de alta tensão elétrica. Dessa forma, o dispositivo eletromagnético pode beneficamente ser um dispositivo eletromagnético de alta tensão elétrica. O cabo pode vantajosamente ser usado para aplicações de 50 a 60 Hz.

[00076] O conceito inventivo foi principalmente descrito acima com referência a uns poucos exemplos. Porém, como é prontamente apreciado por uma pessoa versada na técnica, outras modalidades que aquelas descritas acima são igualmente possíveis dentro do escopo do conceito inventivo, conforme definido pelas concretizações anexadas.

LISTA DETALHADA DE MODALIDADES

1. Condutor para um enrolamento de um dispositivo eletro-

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17/18 magnético de alta tensão elétrica, sendo que o condutor compreende:

um elemento condutor adaptado para conduzir uma corrente de alta tensão elétrica, e pelo menos uma camada disposta ao redor do elemento condutor, sendo que a pelo menos uma camada se estende ao longo de uma direção axial do elemento condutor, e que pelo menos uma camada compreende um material magnético que tem uma permeabilidade magnética relativa que é maior que 100.

3. Condutor, de acordo com item 1, sendo que a permeabilidade magnética relativa é maior que 300.

4. Condutor, de acordo com qualquer dos itens precedentes, sendo que a permeabilidade magnética relativa é maior que 500.

5. Condutor, de acordo com qualquer dos itens precedentes, sendo que a pelo menos uma camada é disposta concentricamente ao redor do elemento condutor.

6. Condutor, de acordo com qualquer dos itens precedentes, sendo que o material magnético é ferromagnético.

7. Condutor, de acordo com qualquer dos itens precedentes, sendo que o material magnético é amorfo.

8. Condutor, de acordo com qualquer dos itens precedentes, sendo que a pelo menos uma camada tem uma espessura que é de pelo menos 100 pm.

9. Condutor, de acordo com qualquer dos itens precedentes, sendo que a pelo menos uma camada tem uma espessura que está na faixa de 200 a 800 pm.

10. Condutor, de acordo com qualquer dos itens precedentes, sendo que o material magnético tem uma condutividade na ordem de 105 siemens por metro ou menor.

11. Condutor, de acordo com qualquer dos itens precedentes, sendo que o material magnético tem um coeficiente de Steinmetz

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18/18 que é menor que 30 W/m³.

12. Condutor, de acordo com qualquer dos itens precedentes, sendo que o material magnético tem um coeficiente de Steinmetz que é menor que 20 W/m3.

13. Dispositivo eletromagnético que compreende um núcleo indutivo e enrolamentos dispostos ao redor do núcleo indutivo, sendo que os enrolamentos compreendem um condutor, de acordo com qualquer um dos itens 1 a 12.

14. Dispositivo eletromagnético, de acordo com item 13, sendo que o dispositivo eletromagnético é um transformador de alta tensão elétrica.

15. Dispositivo eletromagnético, de acordo com item 13, sendo que o dispositivo eletromagnético é um reator de alta tensão elétrica.

Claims

1. Cabo (10; 10'; 10) para um enrolamento de um dispositivo eletromagnético, sendo que o cabo (10; 10'; 10) compreende um condutor (13; 13'; 13), e caracterizado por uma camada (17; 17'; 17) que compreende um material magnético que tem uma permeabilidade relativa na faixa de 100 a 5000, sendo que a camada (17; 17'; 17) pelo menos parcialmente circunda o condutor (13; 13'; 13), sendo que a camada (17; 17'; 17) é um revestimento, e sendo que o revestimento tem uma espessura que está na faixa de 200 a 800 pm.

2. Cabo (10; 10'; 10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a camada (17; 17'; 17) circunda completamente o condutor (13; 13'; 13).

3. Cabo (10; 10'; 10), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o material magnético é ferromagnético.

4. Cabo (10; 10'; 10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que compreende diversas camadas dispostas concentricamente.

5. Cabo (10; 10'; 10), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que uma das camadas (17; 17'; 17) compreende um material semicondutor.

6. Cabo (10; 10'; 10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a camada (17; 17'; 17) é mais espessa naquelas superfícies do condutor (13; 13'; 13) que apresentam voltas mais internas ou mais externas de um enrolamento para uma aplicação específica quando o cabo (10; 10'; 10) é formado como um enrolamento.

7. Cabo (10; 10'; 10), de acordo com qualquer uma das

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2/3 reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a camada (17; 17'; 17) compreende um material eletricamente isolante com propriedades magnéticas, sendo que as propriedades magnéticas são fornecidas pelo material magnético.

8. Cabo (10; 10'; 10), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o material magnético é disperso no material composto isolante na forma de partículas magnéticas.

9. Cabo (10; 10'; 10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o dispositivo eletromagnético é um dispositivo eletromagnético de alta tensão elétrica.

10. Cabo (10; 10'; 10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o dispositivo eletromagnético é um transformador de potência.

11. Cabo (10; 10'; 10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que o material magnético tem uma condutividade de um ordem de 100.000 ou menos siemens por metro.

12. Cabo (10; 10'; 10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o material magnético é um material amorfo.

13. Cabo (10; 10'; 10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que o condutor (13; 13'; 13) tem um primeiro terminal de extremidade e um segundo terminal de extremidade que definem porções do condutor (13; 13'; 13) que têm ambas as extensões axial e radial, sendo que o primeiro terminal de extremidade e o segundo terminal de extremidade estão sem a camada (17; 17'; 17).

14. Dispositivo eletromagnético que compreende um núcleo magnético e enrolamentos dispostos ao redor do núcleo magnético, caracterizado pelo fato de que os enrolamentos compreendem pelo

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3/3 menos um cabo (10; 10'; 10), conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 13.

15. Dispositivo eletromagnético, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o dispositivo eletromagnético é um transformador de potência.