Núcleo do Transformador

Quando você tem duas bobinas de fio lado a lado e passa uma corrente elétrica por uma delas, um campo eletromagnético é induzido na segunda bobina, que pode ser representado por várias linhas simétricas com direção que emana do pólo norte para o pólo sul – chamadas linhas de fluxo. Somente com as bobinas, o caminho do fluxo ficará desfocado e a densidade do fluxo será baixa.
A adição de um núcleo de ferro dentro das bobinas concentra e amplia o fluxo para proporcionar uma transferência de energia mais eficiente do primário para o secundário. Isso ocorre porque a permeabilidade do ferro é muito maior que a do ar. Se pensarmos no fluxo eletromagnético como um monte de carros indo de um lugar para outro, enrolar uma bobina em torno de um núcleo de ferro é como substituir uma estrada de terra sinuosa por uma rodovia interestadual. É muito mais eficiente.

Tipo de material do núcleo
Os primeiros núcleos de transformadores utilizavam ferro sólido, no entanto, métodos desenvolvidos ao longo dos anos para refinar o minério de ferro bruto em materiais mais permeáveis, como o aço silício, que é usado hoje em projetos de núcleos de transformadores devido à sua maior permeabilidade. Além disso, o uso de muitas folhas laminadas densamente compactadas reduz problemas de correntes circulantes e superaquecimento causados ​​por projetos de núcleo de ferro sólido. Aumentos adicionais no projeto do núcleo são feitos através de laminação a frio, recozimento e uso de aço de grão orientado.

1. Laminação a frio
O aço silício é um metal mais macio. O aço silício laminado a frio aumentará sua resistência, tornando-o mais durável ao montar o núcleo e as bobinas.

2. Recozimento
O processo de recozimento envolve o aquecimento do núcleo de aço a uma alta temperatura para remover impurezas. Este processo aumentará a maciez e ductilidade do metal.

3. Aço Orientado a Grão
O aço silício já possui uma permeabilidade muito alta, mas isso pode ser aumentado ainda mais orientando a fibra do aço na mesma direção. O aço de grão orientado pode aumentar a densidade do fluxo em 30%.

Núcleos de três, quatro e cinco membros

Núcleo de três membros
Núcleos de três membros (ou pernas) são freqüentemente usados ​​para transformadores do tipo seco de classe de distribuição - tipos de baixa e média tensão. O projeto de núcleo empilhado de três membros também é usado para transformadores maiores de classe de potência preenchidos com óleo. É menos comum ver um núcleo de três membros usado para transformadores de distribuição a óleo.

Devido à ausência de membro(s) externo(s), o núcleo de três pernas sozinho não é adequado para configurações de transformador estrela-estrela. Como mostra a imagem abaixo, não há caminho de retorno para o fluxo de sequência zero que está presente nos projetos de transformadores estrela-estrela. A corrente de sequência zero, sem caminho de retorno adequado, tentará criar um caminho alternativo, utilizando entreferros ou o próprio tanque do transformador, o que pode eventualmente levar ao superaquecimento e possivelmente à falha do transformador.

(Aprenda como os transformadores lidam com o calor através de sua aula de resfriamento)