Quando pensamos em eficiência de transformador, de modo simplificado, estamos falando de quanto da energia que entra (no primário) chega de fato ao secundário, com perdas mínimas. Essas perdas ocorrem principalmente por:
- Perdas no núcleo (ou núcleo magnético) — perdas em vazio (histerese, correntes parasitas)
- Perdas nos enrolamentos (cobre) — devido à resistência elétrica (efeito Joule)
- Perdas adicionais ou “estranhas” — vazamentos magnéticos, efeitos de contorno, conexões ruins, aquecimento localizado etc.
Cada componente do transformador — a lâmina (ou núcleo laminar), o borne (terminal elétrico) e o carretel (suporte ou estrutura para o enrolamento) — contribui, de alguma forma, para essas perdas ou para a mitigação delas. Vamos destrinchar como isso acontece.
1. Lâmina (núcleo laminar de aço-silício)
Papel e função
As lâminas formam o núcleo magnético, por onde o fluxo magnético se propaga entre o primário e o secundário. Esse núcleo serve de “caminho magnético eficiente” para converter energia com perdas reduzidas.
Principais influências na eficiência
- Perdas por histerese: a cada ciclo de magnetização e desmagnetização do núcleo, parte da energia é dissipada internamente, devido ao atrito molecular magnético. Usar aço-silício de alta qualidade (GNO ou equivalente) ajuda a reduzir essas perdas.
- Correntes parasitas (eddy currents): se o núcleo fosse sólido, grandes correntes circulares se formariam no próprio metal, gerando calor e perdas. A solução é usar laminações finas isoladas entre si, o que limita a circulação dessas correntes. Basic Electronics Tutorials+2Bruce Electric Equipment Corp
- Fator de empilhamento (stacking factor): é a proporção entre a área efetiva do núcleo magnético e a área total ocupada pelas lâminas + isolantes entre elas. Quanto mais eficiente esse empilhamento (material de isolação fino, lâminas justas), maiores as perdas evitadas. Wikipedia
- Geometria e junta entre lâminas: falhas no alinhamento ou má vedação entre lâminas podem gerar vazamentos de fluxo magnético (fluxo que “escapa” do caminho ideal), aumentando perdas. sarjanicoretech.com
- Material do aço-silício: diferentes graus de aço-silício (orientado, não orientado, ligas especiais) apresentam diferentes coeficientes de histerese e resistividade elétrica, influenciando diretamente nas perdas core. transmart.net
Resumo prático: uma lâmina de alta qualidade, bem laminada, bem empilhada, com juntas justas e material de baixo ponto de histerese, ajuda a reduzir perdas no núcleo, resultando em transformadores que aquecem menos e perdem menos energia em vazio.
2. Borne (terminal elétrico / conector)
Papel e função
O borne é o ponto de conexão entre os enrolamentos internos e os terminais externos da instalação. Ele deve garantir uma transição elétrica confiável e segura, sem introduzir falhas, resistência extra ou aquecimento.
Principais influências na eficiência
- Resistência de contato: toda conexão elétrica possui uma pequena resistência de contato. Se o borne for de qualidade inferior ou mal dimensionado, essa resistência pode ser significativa, gerando perdas adicionais (efeito Joule) e aquecimento local.
- Materiais condutores: bornes feitos de metais de boa condutividade (cobre, latão tratado, ligas de baixa resistência) reduzem perdas no contato.
- Projeto e número de vias: bornes com múltiplas portas (1, 2 ou 3 vias) bem projetados permitem distribuir a corrente com menor sobrecarga local.
- Segurança e confiabilidade: conexões ruim podem gerar aquecimento excessivo, risco de oxidação ou mau contato, aumentando perdas e riscos de falha futura.
- Isolação e proteção: bornes devem garantir isolamento adequado para evitar escapamentos de corrente ou descargas parasitas.
Resumo prático: um borne de alta confiabilidade e baixo resistivo evita perdas na transição entre enrolamento interno e rede externa, contribuindo para que mais da energia gerada chegue ao destino.
3. Carretel (suporte, estrutura do enrolamento)
Papel e função
O carretel é a “armação” sobre a qual os enrolamentos (primário e secundário) são posicionados e fixados, isolados, e mantidos em conformidade mecânica. Em transformadores secos ou em construções específicas, o carretel também contribui para separação de isolação e estabilidade mecânica.
Principais influências na eficiência
- Isolação e separação entre espiras: se o carretel for mal isolado, pode surgir fuga de corrente entre espiras próximas, aumentando perdas ou risco de curto.
- Rigidez mecânica: vibrações, deformações ou deslocamentos nas bobinas podem alterar a geometria magnética, gerar proximidades variáveis entre espiras ou causar microcurtos.
- Material do carretel: materiais com propriedades dielétricas adequadas e baixa susceptibilidade a deterioração térmica garantem que o carretel mantenha sua integridade ao longo do tempo.
- Dimensões e forma: carretéis bem dimensionados permitem maior otimização do enrolamento (distribuição uniforme, menor comprimento de fio, menor indutância parasita).
- Gestão de fluxo de fuga (fluxo parasita): se o carretel for condutivo ou estiver próximo a partes metálicas sem blindagem adequada, pode haver caminhos para fluxo magnético “fugir” e induzir correntes parasitas localizadas — um tipo de perda adicional.
Resumo prático: embora o carretel não seja parte do “caminho magnético direto”, ele influencia nas perdas de isolação, no comportamento mecânico dos enrolamentos e no controle do fluxo parasita — todos fatores que afetam a eficiência global.
4. Interação entre os componentes
É importante ver que não há isoladamente “o componente que manda mais”, mas sim uma integração bem orquestrada entre todas as partes:
- Mesmo que o núcleo seja de alta qualidade, uma conexão ruim no borne pode “anular” parte do benefício por gerar perdas localizadas.
- Um carretel mal projetado compromete o comportamento mecânico e elétrico das bobinas, o que pode induzir perdas inesperadas — especialmente em regime de carga variável.
- Em projetos trifásicos ou em transformadores com múltiplas bobinas, a simetria de construção (núcleo bem laminado, enrolamentos bem posicionados, bornes bem distribuídos) ajuda a manter menor desequilíbrio magnético e perdas adicionais.
Além disso, as perdas variam conforme a carga: em vazio, as perdas do núcleo dominam; em carga, as perdas de cobre e perdas devido à resistência e conexões se tornam mais significativas.
Conclusão
Quando o transformador está “em foco”, perceber como cada componente — lâmina, borne, carretel — pode influenciar a eficiência é essencial para fabricar unidades robustas, econômicas e confiáveis.
- A lâmina determina o comportamento magnético do núcleo, sendo responsável por perdas de histerese e correntes parasitas.
- O borne atua como ponte elétrica entre o transformador e o mundo externo: qualidade nele implica menor resistência e menor aquecimento.
- O carretel estrutura os enrolamentos, garante isolamento, estabilidade mecânica e contribui para minimizar perdas parasitas.
Quando esses três pontos estão bem projetados e executados, o resultado é um transformador que perde menos, aquece menos e entrega mais desempenho ao cliente final.
Na Novello, trabalhamos para que cada componente — das lâminas de aço silício aos bornes Degson e carretéis de nylon — esteja à altura da eficiência que o seu projeto exige.
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