As perdas no núcleo, também conhecidas como perdas no ferro, ocorrem em um transformador devido às características inerentes ao material do núcleo magnético utilizado em sua construção. Essas perdas podem ser classificadas em dois tipos principais: perdas por histerese e perdas por correntes parasitas.
- Perdas por histerese:
- Histerese Magnética: Quando o campo magnético no núcleo do transformador é submetido a corrente alternada (CA), os domínios magnéticos dentro do material do núcleo sofrem mudanças cíclicas. O fenômeno da histerese ocorre quando os domínios magnéticos se realinham constantemente com a mudança de direção do campo magnético.
- Dissipação de energia: A reversão contínua da magnetização causa perdas de energia na forma de calor. Essa dissipação de energia, conhecida como perda por histerese, é diretamente proporcional à área do loop de histerese, que representa a energia perdida durante cada ciclo.
- Perdas por correntes parasitas:
- Correntes parasitas: À medida que o fluxo magnético muda dentro do núcleo do transformador, correntes induzidas circulam dentro do material do núcleo devido à lei de indução eletromagnética de Faraday. Essas correntes circulantes, conhecidas como correntes parasitas, criam campos magnéticos localizados dentro do núcleo.
- Resistência e aquecimento: As correntes parasitas encontram resistência no material do núcleo, levando ao aquecimento resistivo. Esta resistência é causada principalmente pela condutividade finita do material do núcleo. A perda de potência devido às correntes parasitas é proporcional ao quadrado da magnitude da corrente e é influenciada por fatores como a espessura do núcleo e a frequência da CA aplicada.
Estas perdas no núcleo contribuem para a ineficiência geral do transformador, convertendo uma parte da energia elétrica em calor. Embora algum nível de perda no núcleo seja inevitável, os projetistas de transformadores visam minimizar essas perdas para aumentar a eficiência do transformador. Várias estratégias são empregadas para mitigar as perdas principais:
- Seleção do material do núcleo: A escolha de um material do núcleo magnético com menor histerese e perdas por correntes parasitas ajuda a minimizar as perdas gerais do núcleo. Ligas de aço silício são comumente usadas em núcleos de transformadores devido às suas propriedades magnéticas favoráveis.
- Laminações do núcleo: O núcleo do transformador geralmente é construído usando laminações do material escolhido. As laminações ajudam a reduzir as perdas por correntes parasitas, interrompendo os caminhos contínuos das correntes circulantes.
- Operando em frequências mais baixas: A redução da frequência da alimentação CA reduz as perdas por correntes parasitas. Esta é uma das razões pelas quais os transformadores são mais eficientes em frequências mais baixas, como as encontradas em sistemas de distribuição de energia.
- Resfriamento do núcleo: A implementação de mecanismos de resfriamento, como resfriamento de óleo ou resfriamento de ar forçado, ajuda a dissipar o calor gerado pelas perdas do núcleo e evita o superaquecimento do transformador.
Em resumo, as perdas no núcleo dos transformadores são uma consequência inerente das propriedades magnéticas do material do núcleo e da natureza alternada da corrente aplicada. Minimizar essas perdas é crucial para otimizar a eficiência e o desempenho dos transformadores em diversas aplicações.
