As perdas em transformadores monofásicos são um dos pontos críticos em projetos de alta eficiência e durabilidade. Neste artigo, vamos abordar como calcular a perda total considerando o uso de lâminas de aço silício GNO estampadas em formato EI, com foco prático para projetistas.
Entendendo as Perdas em Transformadores
As perdas totais em um transformador se dividem em duas categorias principais:
- Perdas no núcleo (ou perdas no ferro):
- Perda por histerese (Ph)
- Perda por corrente de Foucault (Pe)
- Perdas nos enrolamentos (ou perdas no cobre):
- Perda ôhmica (Pc), proporcional à corrente e à resistência dos condutores
Perdas no Núcleo: Como são influenciadas pelas lâminas EI
As lâminas EI de aço silício grão não orientado (GNO) são responsáveis por formar o núcleo magnético. As características físicas e geométricas dessas lâminas afetam diretamente as perdas por histerese e Foucault.
Fórmula da Perda no Núcleo (Watts/kg):
⚠️ Obs.: Para o aço silício GNO de 0,50 mm da Novello Import, os valores típicos estão disponíveis nas fichas técnicas (ex: 2,2 W/kg @ 1,5T, 60Hz).
Exemplo Prático: Cálculo das Perdas em um Núcleo de Transformador Monofásico
Parâmetros do projeto:
- Material: Lâmina EI GNO 0,50 mm
- Volume do núcleo: 0,003 m³
- Densidade do aço: 7650 kg/m³
- Frequência: 60 Hz
- Bmáx: 1,5 T
- PnuˊcleoP_{núcleo}Pnuˊcleo
do material: 2,2 W/kg
Cálculo:
1. Massa do núcleo:
2. Perda total no núcleo:
Perdas no Cobre (Enrolamentos)
As perdas no cobre são dadas pela famosa fórmula:
Onde:
- I: corrente RMS do enrolamento
- R: resistência do fio (muito sensível ao comprimento e à seção do fio)
Exemplo:
Se um enrolamento apresenta 1,5 Ω de resistência e circula uma corrente de 3 A:
Perda Total do Transformador
Somando as perdas:
Esse valor é essencial para dimensionamento térmico e avaliação de eficiência.
Orientações Práticas para Projetistas
Escolha lâminas com menor perda específica (ex: 0,27 mm ao invés de 0,50 mm) se a aplicação exigir alta eficiência.
Atente-se ao empilhamento e ao fator de empacotamento das lâminas, que afetam a densidade real do núcleo.
Simule com diferentes valores de Bmáx para otimizar entre volume do núcleo e perdas.
Utilize softwares como FEMM ou QuickField para validar o projeto magnético com base no perfil real das lâminas EI.
Calcular as perdas em transformadores monofásicos exige atenção aos detalhes do material e da geometria das lâminas EI. Com os dados corretos das lâminas de aço silício GNO e uma abordagem analítica clara, o projetista consegue equilibrar desempenho, custo e eficiência térmica no transformador.
