Transformadores com núcleo ferromagnético

Etapa 2

Passo 1: Pesquise na Internet sobre as diferenças entre transformadores com núcleo ferromagnético e transformadores com núcleo de ar. Utilize as técnicas de aquisição de conhecimento empregadas nos passos anteriores.

Transformadores com núcleo ferromagnético

Os transformadores de potência são invariavelmente construídos com núcleo de material ferromagnético. Esses materiais devem possuir, além de alta permeabilidade magnética, uma resistividade elétrica relativamente elevada e uma indução residual relativamente baixa quando submetido a uma magnetização cíclica.

Essas propriedades implicarão em baixa relutância e, portanto, em pequena absorção de corrente magnetizante e de potência relativa de magnetização, baixas perdas por correntes parasitas e baixa perda por histerese magnético.

Os aços-silício (ligas de ferro, carbono, silício) são os materiais ferromagnéticos que satisfazem as exigências dos núcleos desses transformadores. Nos transformadores maiores, onde se exige bom rendimento, as laminas são de aço-silício de grãos orientados, que além de alta permeabilidade quando excitados no sentido da laminação, apresentam baixíssimas perdas magnéticas especificas. Os transformadores de medida, bem como muitos do tipo de controle, também são constituídos com núcleo ferromagnético, seja laminado ou sintetizado, com a intenção de diminuir as perdas e a corrente magnetizante e melhorar o acoplamento magnético.

Transformadores com núcleo de ar

O núcleo de ar confere uma característica linear ao circuito magnético do transformador, e não apresenta perdas magnéticas, porém apresenta grande relutância, e, consequentemente, necessita de maior forca magneto motriz de excitação. Se a permeabilidade relativa dos transformadores com núcleo de aço-silício é da ordem de alguns milhares, para os valores de densidade de fluxo utilizadas nos transformadores, um milímetro de entreferro num núcleo pode equivaler a metros de material ferromagnético, no que diz respeito a forca magneto motriz de excitação. Portanto, com núcleos de ar, a corrente magnetizante poderá ser relativamente elevada, a menos que o enrolamento possua uma grande quantidade de espiras, ou seja, excitado com frequência elevada, para que ofereça à fonte uma grande reatância.

Por essa razão e pelo fato de as perdas magnéticas nos materiais ferromagnéticos crescerem mais do que proporcionalmente com a frequência, os núcleos de ar ficam restritos quase que exclusivamente a pequenos transformadores de frequências mais elevadas que as industriais.

Descubra quais as principais aplicações de cada um dos tipos de transformadores pesquisados.

Transformadores que têm acoplamento fraco (núcleo de ar, por exemplo) são usados em comunicação de rádio frequências(RF) e em circuitos eletrônicos. Praticamente todos os transformadores usados em aplicações relativas a máquinas e potência, entretanto, são transformadores com núcleo de ferro, fortemente acoplados.

Passo 3: Pesquise sobre os tipos de perdas existentes no transformador (no enrolamento e no núcleo) e compare as perdas por histerese e correntes de Foucault.

R: Além das perdas no cobre dos enrolamentos (devidas à resistência), os transformadores e bobinas apresentam perdas magnéticas no núcleo.

Histerese: Os materiais ferromagnéticos são passíveis de magnetização, através do realinhamento dos domínios, o que ocorre ao se aplicar um campo (como o gerado por um indutor ou o primário do transformador).