Quais são as perdas do transformador?

As perdas em transformadores de potência incluem principalmente perdas no cobre e no ferro. Isso ocorre porque qualquer equipamento elétrico apresenta perdas durante um longo período de operação, e os transformadores de potência não são exceção.

O que é dano por ferro?

Ao contrário das perdas no cobre, as perdas no ferro de um transformador são independentes de fatores como o enrolamento e a intensidade da corrente. Como o próprio nome indica, o dano no ferro está intimamente relacionado ao ferro, sendo produzido pelo núcleo de ferro. As perdas no ferro do transformador também são conhecidas como "perdas em vazio", pois estão sempre presentes, independentemente da condição de carga, e constituem uma perda fixa do transformador. Entretanto, durante o processo de operação com carga, a perda de potência diminui com a redução da intensidade do campo elétrico.

Classificação das perdas no ferro do transformador

As perdas no ferro do transformador são divididas em perdas por histerese e perdas por correntes parasitas.

Perda por histerese

O princípio de funcionamento do transformador baseia-se no princípio da indução eletromagnética para gerar aumentos e diminuições de tensão e variações de corrente. O fluxo magnético no transformador incide sobre o núcleo de ferro. O núcleo de ferro oferece resistência magnética ao fluxo magnético, assim como um condutor oferece resistência à corrente. Da mesma forma, calor também será gerado, e essa perda é chamada de "perda por histerese".

Perda por corrente de Foucault

Quando uma corrente é aplicada ao enrolamento primário do transformador, o fluxo magnético gerado pela bobina flui no núcleo de ferro. Como o próprio núcleo é um condutor, um potencial elétrico é induzido em um plano perpendicular à linha do campo magnético. Esse potencial cria um circuito fechado na seção transversal do núcleo, que, por sua vez, gera uma corrente elétrica. Essa corrente age como um vórtice giratório, daí o nome "vórtice". A perda causada pelas correntes parasitas é chamada de "perda por correntes parasitas". É justamente por criar correntes parasitas que o núcleo é fabricado em uma lâmina fina. Quanto mais fino o núcleo, maior a resistência e menor a corrente.

Fatores que influenciam as perdas no ferro do transformador

• Tensão e frequência de operação: As perdas no ferro estão relacionadas à tensão e à frequência de operação do transformador, pois esses fatores afetam a intensidade do campo magnético e a histerese no núcleo.
• Material do núcleo: As propriedades de histerese do material do núcleo afetarão a magnitude da perda por histerese. Se o material do núcleo não for bem selecionado, a perda por histerese aumentará.
• Processo de fabricação: O processo de fabricação do transformador também tem um certo impacto nas perdas no ferro. Por exemplo, o método de laminação do núcleo, o tratamento do isolamento, etc., afetarão o valor das perdas no ferro.

Como reduzir as perdas no ferro do transformador?

• Selecione um material de núcleo de ferro de alta qualidade: Selecionar um material de núcleo de ferro com baixa perda por histerese pode reduzir as perdas no ferro do transformador.
• Otimizar o processo de fabricação: Reduzir a perda de ferro aprimorando o método de laminação do núcleo, o tratamento de isolamento e outros processos de fabricação.
• Projeto racional: Na fase de projeto do transformador, as perdas no ferro são reduzidas através da otimização do projeto estrutural e da seleção de parâmetros.

Perda de cobre

O cobre desempenha um papel importante nos transformadores. Os fios de cobre são geralmente usados ​​nos enrolamentos dos transformadores. A "perda no cobre" no transformador é a perda causada pelos fios de cobre. A "perda no cobre" do transformador também é chamada de perda na carga. A chamada perda na carga é uma perda variável e sofre alterações.

Ela varia com a mudança da corrente, a perda no cobre (perda em carga) é uma perda variável e também a principal perda na operação do transformador.

Fatores que influenciam as perdas de cobre em transformadores

• Tamanho da corrente: Como mencionado acima, a perda de cobre é proporcional ao quadrado da corrente, portanto, o tamanho da corrente é o fator principal que afeta a perda de cobre.
• Resistência do enrolamento: A resistência do enrolamento afeta diretamente a perda de cobre. Quanto maior a resistência, maior a perda de cobre.
• Número de camadas da bobina: Quanto mais camadas houver na bobina, maior será o caminho que a corrente precisa percorrer no enrolamento e, consequentemente, maior será a resistência, resultando em maiores perdas de cobre.
• Frequência de comutação: O efeito da frequência de comutação nas perdas de cobre do transformador está diretamente relacionado aos parâmetros de distribuição e às características da carga do transformador. Quando as características da carga e os parâmetros de distribuição são indutivos, as perdas de cobre diminuem com o aumento da frequência de comutação; quando são capacitivos, as perdas de cobre aumentam com o aumento da frequência de comutação.
• Influência da temperatura: As perdas em carga também são afetadas pela temperatura do transformador. Ao mesmo tempo, o fluxo de dispersão causado pela corrente de carga produzirá perdas por correntes parasitas no enrolamento e perdas por dispersão nas partes metálicas externas ao enrolamento.

Como reduzir as perdas de cobre em transformadores?

• Aumentar a área da seção transversal do enrolamento do transformador reduz a resistência do condutor, diminuindo assim as perdas no cobre do transformador.
• Utilize materiais condutores de alta qualidade, como folha de cobre ou folha de alumínio, para reduzir a resistência do enrolamento.
• Reduzir o tempo de operação do transformador em regime de carga leve: Limitar a proporção do tempo de operação do transformador em regime de carga leve ajudará a reduzir as perdas no cobre do transformador.