A perda de ferro é causada pela perda de corrente parasita e pela perda de histerese gerada pelo núcleo de ferro do transformador quando o fluxo magnético muda. As perdas no cobre são perdas resistivas devido à corrente que passa pelas bobinas do transformador.
O valor de perda de um transformador geralmente é especificado em especificações técnicas ou normas, como a norma IEC 60076. Os fabricantes determinarão o valor da perda do transformador com base nestas regulamentações ao projetar e fabricar o transformador.
As perdas do transformador incluem principalmente duas categorias: perda de ferro (também chamada de perda sem carga) e perda de cobre (também chamada de perda de carga). Estas perdas afetam diretamente a eficiência e o desempenho do transformador. A seguir descreverei detalhadamente as causas e métodos de cálculo dessas duas perdas.
1. Perda de ferro
A perda de ferro é gerada no núcleo de ferro do transformador e inclui principalmente duas partes: perda de histerese e perda de corrente parasita.
Perda de histerese: Quando o material do núcleo de ferro é magnetizado e desmagnetizado em um campo magnético alternado, ocorre perda de energia. Essa perda é chamada de perda por histerese. A perda de histerese está relacionada à área do loop de histerese do material, à frequência do campo magnético e ao valor máximo da densidade do fluxo magnético.
Perda de corrente parasita: O campo magnético alternado no núcleo de ferro gerará correntes parasitas no material do núcleo de ferro. Essas correntes parasitas geram energia térmica sob a resistência do material do núcleo de ferro, causando perdas. As perdas por correntes parasitas são proporcionais à resistividade do material, à espessura do núcleo, à frequência do campo magnético e ao quadrado da densidade do fluxo magnético.
2. Perda de cobre
As perdas de cobre são geradas nos enrolamentos dos transformadores, principalmente devido às perdas de calor causadas pela resistência nos enrolamentos.
Perda de Carga: Quando a corrente passa pelo enrolamento do transformador, a resistência do enrolamento causa perda de energia, que aumenta proporcionalmente ao quadrado da corrente de carga. Portanto, quando a carga do transformador aumenta, as perdas no cobre também aumentam.
Redução de perdas
Para reduzir estas perdas, os fabricantes tomaram diversas medidas:
- Utilize chapas de aço silício com alta permeabilidade magnética e baixa perda de histerese para reduzir a perda de ferro.
- Adote uma estrutura de núcleo de ferro subdividida para reduzir as perdas por correntes parasitas.
- Use materiais altamente condutores e design de enrolamento otimizado para reduzir as perdas de cobre
Normas e Regulamentos
O valor de perda do transformador geralmente precisa estar em conformidade com os regulamentos da Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC) ou de outros órgãos de normalização relevantes. Por exemplo, a série de normas IEC 60076 detalha métodos para projeto de transformadores, testes e avaliação de perdas.
Através destas medidas e cálculos, os fabricantes de transformadores podem projetar transformadores de alta eficiência que atendam às necessidades das aplicações industriais e civis.
