O material escolhido para o núcleo de um transformador é normalmente baseado em suas propriedades magnéticas, economia e adequação para a aplicação específica. Um dos materiais mais comuns usados para núcleos de transformadores é o aço silício (também conhecido como aço elétrico). As ligas de aço silício são preferidas devido à sua alta permeabilidade magnética, o que permite um acoplamento eficiente do fluxo magnético entre os enrolamentos primário e secundário do transformador. Este material reduz as perdas de energia devido à histerese e correntes parasitas, tornando o aço silício ideal para transformadores de alta eficiência usados em distribuição de energia e aplicações elétricas.
O ferro, particularmente na forma de folhas laminadas de aço silício, é amplamente escolhido como material de núcleo para transformadores devido às suas excelentes propriedades magnéticas. A estrutura laminada ajuda a minimizar as correntes parasitas, fornecendo isolamento elétrico entre camadas adjacentes, reduzindo assim as perdas de energia na forma de calor. Esta propriedade é crucial para melhorar a eficiência dos transformadores, especialmente aqueles utilizados em sistemas de transmissão e distribuição de energia, onde a minimização das perdas é essencial para uma operação econômica.
O ferro é selecionado como material para o núcleo dos transformadores principalmente devido às suas características magnéticas, que incluem alta permeabilidade magnética e baixa coercividade. Essas propriedades permitem que os núcleos de ferro concentrem e direcionem com eficiência o fluxo magnético gerado pelo enrolamento primário através do núcleo para induzir tensão no enrolamento secundário. Esta eficiência é crucial para que os transformadores operem de forma eficaz com perdas mínimas de energia, garantindo alta eficiência e confiabilidade na conversão de energia elétrica em diferentes níveis de tensão.
A seleção do material apropriado do núcleo do transformador envolve a consideração de vários fatores, como a frequência operacional desejada, a eficiência necessária, as perdas do núcleo e o custo. O aço silício é comumente escolhido por sua alta permeabilidade magnética, baixas perdas no núcleo e economia em várias faixas de frequência normalmente usadas em distribuição de energia e eletrônica. Para aplicações de alta frequência, núcleos de ferrite podem ser preferidos devido às suas menores perdas por correntes parasitas e maior resistividade. As ligas amorfas também estão ganhando popularidade por suas perdas reduzidas no núcleo em frequências mais altas e sob certas condições operacionais.
Ao fazer um núcleo de transformador, a escolha dos materiais depende dos requisitos específicos da aplicação. O aço silício (aço elétrico) continua sendo uma escolha popular por seu equilíbrio entre propriedades magnéticas, economia e ampla disponibilidade. Os materiais de ferrita são preferidos em aplicações de alta frequência devido às suas baixas perdas por correntes parasitas. As ligas amorfas oferecem vantagens na redução das perdas do núcleo em altas frequências e podem ser adequadas para determinadas aplicações de distribuição de energia e eficiência energética. O processo de seleção envolve a avaliação das compensações entre desempenho magnético, eficiência, custo e características operacionais para otimizar o projeto e o desempenho do transformador para o uso pretendido.