Perdas Núcleo: Histerese e Correntes Parasitas
Perdas ferro transformador (perdas núcleo, perdas vazio) compreendem perda histerese e perda correntes parasitas. Ambas originam do fluxo magnético variável no tempo no núcleo.
Por Que São Largamente Independentes de Carga
- Amplitude Fluxo Determinada por Tensão, Não Corrente: Densidade fluxo núcleo Bmax ≈ Vrms / (4,44 f N Ac). Como tensão primária V e frequência f são essencialmente constantes (ligado à rede), Bmax permanece constante independentemente da corrente carga.
- Perda Histerese ∝ f × Bmaxn (expoente Steinmetz n ≈ 1,6–2,5). f e Bmax constantes → perda constante.
- Perda Correntes Parasitas ∝ f² × Bmax² × t² / ρ (espessura laminação t, resistividade ρ). Novamente, constante com tensão/frequência fixas.
Por Que Não São Perfeitamente Constantes (Efeitos Segunda Ordem)
- Queda Regulação Tensão: Sob carga, tensão terminal primária cai ligeiramente devido impedância enrolamento (I·R + I·X). Isso reduz Bmax marginalmente → minúscula diminuição perda núcleo (tipicamente < 1–2% vazio para carga nominal).
- Distorção Harmônica: Cargas não-lineares injetam correntes harmônicas → fluxos harmônicos → perdas adicionais histerese/parasitas. Geralmente pequeno a menos THD alto.
- Saturação Núcleo em Sobretensão/Sobre-excitação: Se tensão sobe (ex.: comutador taps, efeito Ferranti), Bmax entra joelho saturação → perda núcleo aumenta acentuadamente (não-linear). Não efeito carga normal.
- Dependência Temperatura: Perda núcleo varia ligeiramente com temperatura (histerese diminui, parasitas aumentam ligeiramente com mudança resistividade).
Comparação com Perdas Cobre
Perdas cobre (I²R) variam com quadrado da corrente carga (0% vazio → 100% nominal → 125% em 1,12× sobrecarga). Perdas núcleo são ~20–30% perda total carga nominal mas 100% vazio. Daí aproximação padrão: Perda Núcleo ≈ Constante; Perda Cobre ∝ Carga².
Implicação Prática
Para cálculo eficiência, regulação tensão e projeto térmico, tratar perdas ferro como constante (igual valor ensaio vazio) introduz erro desprezível (< 1%) para cargas entre 25–125% nominal. Apenas em sobrecarga extrema ou desvio tensão significativo variação justifica modelagem explícita.
