Um núcleo é usado em transformadores para aumentar a eficiência da transferência de energia elétrica entre circuitos com diferentes níveis de tensão. O núcleo, normalmente feito de material ferromagnético como ferro ou aço, desempenha diversas funções críticas. Primeiramente, fornece um circuito magnético fechado que concentra e direciona o fluxo magnético gerado pelos enrolamentos do transformador. Esta concentração de fluxo magnético permite a indução eficiente de tensão no enrolamento secundário em relação ao enrolamento primário. Além disso, o núcleo reduz a relutância magnética, que é a resistência ao fluxo magnético num material, aumentando assim o coeficiente de acoplamento entre os enrolamentos e melhorando a eficiência geral do transformador.
Um transformador com núcleo de ar, por outro lado, utiliza um material de núcleo não magnético, normalmente ar ou outros materiais não magnéticos. A principal razão para usar um núcleo de ar em transformadores é evitar perdas magnéticas associadas a materiais ferromagnéticos, como ferro ou aço. Os núcleos de ar são usados em aplicações onde é crucial minimizar as perdas de energia devido à histerese e às correntes parasitas, como em transformadores de alta frequência usados em circuitos de radiofrequência (RF) ou em aplicações onde é necessário o controle preciso das propriedades magnéticas. Os transformadores com núcleo de ar são capazes de operar em frequências mais altas e podem alcançar melhor desempenho em termos de eficiência e precisão em faixas de frequência específicas em comparação com transformadores com núcleos magnéticos.
O núcleo de aço de um transformador serve ao propósito essencial de fornecer um caminho altamente permeável para o fluxo magnético. O aço, particularmente o aço silício laminado, é escolhido por sua alta permeabilidade magnética e baixas perdas magnéticas. Ao usar um núcleo de aço, os transformadores podem transferir energia elétrica com eficiência dos enrolamentos primários para os secundários, concentrando e guiando o fluxo magnético através do núcleo. Esta concentração minimiza as perdas de energia devido à histerese magnética e correntes parasitas, tornando os transformadores com núcleo de aço mais eficientes e adequados para diversas aplicações de distribuição e transmissão de energia onde a eficiência energética é crítica.
Um transformador de núcleo escalonado refere-se a um projeto de núcleo de transformador onde o núcleo magnético é construído em uma configuração escalonada ou em camadas. Este projeto é particularmente útil em transformadores de alta tensão e alta potência, onde permite melhor controle sobre a distribuição do fluxo magnético e reduz perdas. Ao pisar no núcleo, os fabricantes podem otimizar o projeto para minimizar o fluxo de vazamento e melhorar a eficiência geral do transformador. Os transformadores de núcleo escalonado são comumente usados em sistemas de distribuição de energia, subestações elétricas e aplicações industriais onde confiabilidade, eficiência e desempenho sob condições de carga variadas são fundamentais.
A função de um transformador do tipo núcleo, em oposição a um transformador do tipo shell, reside na sua configuração central. Em um transformador do tipo núcleo, os enrolamentos circundam o núcleo magnético, o que fornece um circuito magnético fechado para transferência eficiente de energia. A configuração do tipo núcleo permite um design compacto com alto coeficiente de acoplamento magnético entre os enrolamentos primário e secundário, resultando em melhores características de eficiência e desempenho. Os transformadores do tipo núcleo são amplamente utilizados em redes de distribuição de energia, redes elétricas e diversas aplicações industriais onde a transformação de tensão confiável e eficiente é essencial para transmitir energia elétrica por longas distâncias com perdas mínimas.
