Por que ocorrem perdas no núcleo em um transformador?

As perdas no núcleo ocorrem em um transformador principalmente devido a dois motivos: perda por histerese e perda por correntes parasitas. A perda por histerese ocorre porque o material do núcleo (normalmente feito de aço silício) sofre repetidos ciclos de magnetização e desmagnetização à medida que a corrente alternada flui através dos enrolamentos do transformador. Cada ciclo faz com que a energia seja dissipada na forma de calor devido às propriedades magnéticas inerentes do material do núcleo, levando a perdas por histerese. A perda por correntes parasitas, por outro lado, ocorre devido à formação de correntes circulantes (correntes parasitas) dentro do próprio material do núcleo. Estas correntes induzem aquecimento resistivo, contribuindo para perdas adicionais de energia.

As duas causas de perda de potência no núcleo de um transformador são perda de histerese e perda de corrente parasita. A perda por histerese ocorre porque o material do núcleo apresenta um atraso na magnetização quando sujeito a campos magnéticos alternados. Esse atraso resulta na dissipação de energia na forma de calor durante cada ciclo magnético. A perda por correntes parasitas, por outro lado, surge da circulação de correntes dentro do material do núcleo induzida pela mudança do campo magnético. Essas correntes encontram resistência no material do núcleo, levando a uma maior dissipação de energia na forma de calor.

As perdas no núcleo de um transformador são chamadas de perdas constantes porque permanecem relativamente constantes, independentemente da carga do transformador. Estas perdas dependem principalmente das propriedades magnéticas do material do núcleo e da frequência de operação. Em contraste, as perdas no cobre (ou perdas no enrolamento) variam com a corrente de carga que flui através dos enrolamentos do transformador. As perdas no cobre resultam da resistência dos condutores de cobre utilizados nos enrolamentos e aumentam à medida que a corrente de carga aumenta. Esta distinção entre perdas constantes no núcleo e perdas variáveis ​​no cobre é essencial no projeto do transformador e nos cálculos de eficiência.

A perda no núcleo e a perda no cobre são dois tipos distintos de perdas em um transformador. A perda do núcleo refere-se especificamente à energia dissipada como calor dentro do núcleo do transformador devido à histerese e correntes parasitas. É uma perda inerente que ocorre continuamente durante a operação do transformador, independentemente das condições de carga. A perda de cobre, também conhecida como perda de enrolamento ou perda I²R, refere-se à energia dissipada como calor nos enrolamentos do transformador devido à resistência dos condutores de cobre. As perdas no cobre variam com o quadrado da corrente de carga e contribuem para a redução geral da eficiência do transformador.

A perda do núcleo em um transformador refere-se à potência que é dissipada como calor dentro do núcleo do transformador devido à histerese e às perdas por correntes parasitas. A perda por histerese ocorre porque o material do núcleo sofre inversões magnéticas à medida que a corrente alternada flui através dos enrolamentos, resultando em dissipação de energia. A perda por correntes parasitas surge de correntes circulantes induzidas dentro do material do núcleo pela mudança do campo magnético. Juntas, estas perdas representam a energia que não é transferida para a carga, mas sim convertida em calor dentro do núcleo do transformador, afetando a sua eficiência e desempenho globais.

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