O núcleo magnético é a espinha dorsal de qualquer transformador. É nele que o campo magnético alternado gerado nos enrolamentos primários se concentra, transferindo energia para o circuito secundário. Por isso, o desempenho e a eficiência de um transformador dependem diretamente da qualidade e do tipo de aço-silício utilizado na construção dessas lâminas magnéticas.
O aço-silício — também conhecido como aço elétrico — é um material desenvolvido especialmente para aplicações eletromagnéticas. Sua principal função é conduzir o fluxo magnético com o mínimo possível de perdas e aquecimento, convertendo energia elétrica em energia magnética (e vice-versa) de forma controlada e eficiente.
Entretanto, nem todo aço-silício é igual. Cada variação do material — orientado ou não orientado, com diferentes espessuras e tratamentos superficiais — apresenta comportamento magnético distinto, afetando diretamente:
- As perdas magnéticas (histerese e correntes parasitas);
- O nível de ruído e vibração do núcleo;
- A densidade de fluxo magnético suportável antes da saturação;
- A eficiência energética e a estabilidade térmica do transformador.
Além disso, a geometria da lâmina (EI, C, toroidal, step-lap, etc.) e o processo de corte, isolamento e empilhamento influenciam fortemente o fluxo magnético e o comportamento acústico do conjunto.
Por isso, escolher o aço-silício ideal não é uma decisão genérica. Cada tipo de transformador — monofásico, trifásico ou toroidal — possui particularidades magnéticas e mecânicas que exigem atenção técnica.
Tipos de aço-silício e suas aplicações
Existem dois grandes grupos de aço-silício usados em núcleos de transformadores:
Aço não orientado (NGO — Non Grain Oriented)
- Estrutura cristalina dispersa, sem direção magnética preferencial.
- Propriedades magnéticas semelhantes em todas as direções.
- Ideal para motores elétricos, geradores e aplicações dinâmicas, onde o campo magnético muda de direção constantemente.
- Possui custo mais acessível, mas maior perda por histerese em comparação ao aço orientado.
Aço orientado (GO — Grain Oriented)
- Os grãos metálicos são alinhados durante a laminação a frio, otimizando o fluxo magnético em uma direção preferencial.
- Apresenta menores perdas por histerese e menor magnetostricção (reduz ruído e vibração).
- É o tipo mais utilizado em transformadores de potência e distribuição, onde o fluxo magnético é unidirecional.
- A evolução do GO deu origem a versões de alta eficiência, como Hi-B (High Permeability) e Super-Hi-B, com perdas ultrabaixas (≤ 0,90 W/kg a 1,7 T / 50 Hz).
(sources: Nippon Steel, POSCO, GNEE Steel, Wikipedia)
👉 Resumo prático:
- Para transformadores de baixa potência, o aço GNO (Grain Non-Oriented) pode ser suficiente.
- Para transformadores de média e alta eficiência, o GO (Grain Oriented) é essencial.
Espessura da lâmina: o equilíbrio entre perdas e custo
A espessura da lâmina influencia diretamente as perdas por correntes parasitas (eddy currents). Quanto mais fina a lâmina, menor o caminho disponível para essas correntes circularem, reduzindo o aquecimento e aumentando a eficiência do núcleo.
Comparativo técnico:
| Espessura (mm) | Tipo | Perdas Magnéticas* | Aplicação Comum |
|---|---|---|---|
| 0,35 | GO | Padrão industrial tradicional | Transformadores gerais |
| 0,27 | GO | Reduz perdas ≈ 15 % | Transformadores de alta eficiência |
| 0,23 | GO / Hi-B | Reduz perdas ≈ 25 % | Equipamentos de precisão, toroidais |
| 0,18 | Super-Hi-B | Perdas ultrabaixas (< 0,75 W/kg) | Transformadores especiais |
*Valores médios para densidade de fluxo de 1,7 T / 50 Hz — fontes: Powersystems Technology, GNEE Steel.
A desvantagem das lâminas ultrafinas é o custo e a complexidade de manuseio. Elas exigem equipamentos de corte de precisão, controle de rebarbas e processos de isolamento entre lâminas extremamente uniformes.
Por isso, a espessura ideal deve equilibrar eficiência, custo e capacidade de produção.
Geometria da lâmina e formato do núcleo
A forma geométrica das lâminas define como o fluxo magnético circulará pelo núcleo e quanto ruído será gerado.
Núcleo tipo EI (monofásico tradicional)
- Utiliza lâminas com formato “E” e “I” encaixadas.
- É o formato mais comum e econômico.
- Fácil de montar e desmontar, mas possui mais juntas magnéticas, que aumentam ligeiramente as perdas e o ruído.
Núcleo tipo C-core (ou núcleo fechado)
- Produzido a partir de faixas contínuas de aço enroladas e cortadas.
- Menor dispersão de fluxo e menos juntas.
- Mais silencioso e eficiente, usado em transformadores trifásicos compactos ou aplicações sensíveis a ruído.
Núcleo toroidal
- Formato circular sem juntas de emenda, o que garante fluxo magnético contínuo e perdas mínimas.
- Exige aço de alta qualidade (GO ou Hi-B) e grande precisão no corte.
- É o tipo mais eficiente e silencioso, porém de fabricação mais complexa e custo mais alto.
👉 Resumo prático:
- EI = versatilidade e custo menor.
- C-core = equilíbrio entre eficiência e praticidade.
- Toroidal = máxima eficiência e mínimo ruído.
(Fontes: CHBEB Electrical, Mecalux Blog)
Relação entre material e tipo de transformador
Transformadores Monofásicos
- Geralmente menores e mais simples, exigem equilíbrio entre custo e eficiência.
- O aço-silício orientado de 0,27 mm ou 0,30 mm oferece bom desempenho.
- Núcleos EI com montagem step-lap reduzem ruído e perdas.
Transformadores Trifásicos
- Exigem simetria magnética perfeita entre as três colunas.
- Aço-silício orientado de alta permeabilidade (Hi-B) é o mais indicado.
- Geometria step-lap nas junções é essencial para suavizar a passagem do fluxo entre fases, reduzindo magnetostricção e ruído.
Transformadores Toroidais
- Núcleo contínuo sem emendas → menor perda e menor emissão acústica.
- Aço orientado ultrafino (0,23 mm ou 0,18 mm) proporciona altíssima eficiência.
- Indicado para equipamentos de precisão, transformadores de medição e aplicações de baixo ruído.
Fatores complementares que influenciam o desempenho
Além da espessura e geometria, outros detalhes do processo de fabricação impactam diretamente a performance magnética:
- Rebarbas e cortes irregulares: causam pontes condutivas entre lâminas e aumentam perdas. O controle de rebarbas é um diferencial da Novello.
- Isolamento entre lâminas: a aplicação de verniz isolante adequado impede correntes parasitas sem prejudicar o fluxo magnético.
- Tratamento térmico (recozimento): restaura a estrutura cristalina e melhora a permeabilidade após o corte.
- Fator de empilhamento: quanto maior o aproveitamento do volume útil do núcleo (menor fração de ar), maior a eficiência.
- Direção de laminação correta: em aço orientado, o corte deve seguir o eixo de laminação para garantir o fluxo ideal.
Conclusão
A escolha do aço-silício ideal para transformadores é uma decisão técnica e estratégica.
Ela precisa considerar tipo de transformador, geometria, espessura e acabamento, equilibrando eficiência, custo e praticidade de produção.
Em resumo:
- Monofásico: aço orientado padrão (0,27–0,30 mm) + núcleo EI com bom acabamento.
- Trifásico: aço Hi-B (0,23–0,27 mm) + núcleo step-lap para reduzir ruído.
- Toroidal: aço orientado ultrafino (≤ 0,23 mm) + fluxo contínuo para máxima eficiência.
Com expertise em aço-silício GNO e GO, a Novello garante o fornecimento de lâminas, carretéis e bornes com alto padrão técnico e controle dimensional rigoroso, assegurando transformadores mais silenciosos, eficientes e duráveis.
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