Como reduzir a perda do núcleo em transformadores imersos em óleo?

A perda do núcleo (ou perda sem carga) é um parâmetro crítico de eficiência em transformadores imersos em óleo rasgaram , impactando diretamente no consumo de energia e nos custos operacionais. Essas perdas consistem principalmente em perda por histerese e perda por correntes parasitas, geradas devido ao fluxo magnético alternado no núcleo do transformador.

1. Compreendendo a perda central em transformadores
A. Tipos de perda central
Perda de histerese

Causado pelo realinhamento do domínio magnético no material do núcleo.

Depende das propriedades do material do núcleo e da densidade do fluxo magnético (B).

Perda de corrente parasita

Correntes circulantes induzidas nas laminações do núcleo.

Reduzido por laminações mais finas e materiais de núcleo de alta resistência.

B. Impacto da perda central
Aumenta a temperatura operacional, reduzindo a vida útil do isolamento.

Reduz a eficiência energética, levando a custos de eletricidade mais elevados.

Pode causar pontos quentes localizados, acelerando o envelhecimento.

2. Principais métodos para reduzir a perda central
A. Otimize a seleção do material principal

Melhor escolha:

O aço Hi-B CRGO oferece o melhor equilíbrio entre custo e desempenho.

Núcleos amorfos são ideais para transformadores de altíssima eficiência (por exemplo, redes inteligentes).

B. Use laminações mais finas e isoladas
Laminações mais finas (0,23 mm - 0,30 mm) reduzem as correntes parasitas.

Os revestimentos isolados (graus C3, C5 ou C6) minimizam o curto-circuito entre laminação.

C. Melhorar o design e empilhamento do núcleo
Articulação escalonada

Reduz lacunas de ar e vazamento de fluxo nas juntas.

Reduz a corrente de magnetização e a perda de histerese.

Cantos Mitrados (cortes de 45°)

Melhora o fluxo do fluxo magnético, reduzindo perdas localizadas.

Geometria central ideal

Núcleos circulares ou escalonados minimizam o comprimento do caminho do fluxo.

D. Reduzir a densidade de fluxo (B) no projeto
Operar com densidade de fluxo mais baixa (1,5T - 1,7T em vez de 1,8T) reduz a perda por histerese.

Trade-off: Requer tamanho de núcleo maior, aumentando o custo do material.

E. Fabricação e montagem de precisão
A forte pressão de fixação evita vibrações e folgas interlaminares.

Evite estresse mecânico durante o corte/empilhamento para preservar as propriedades magnéticas.

Núcleos gravados a laser melhoram o alinhamento do domínio magnético.

F. Use óleo de transformador de alta qualidade
O óleo de baixa viscosidade e alta condutividade térmica melhora o resfriamento.

Os inibidores de oxidação evitam a formação de lamas, mantendo a eficiência.

G. Melhores Práticas Operacionais
Evite condições de sobretensão (aumenta exponencialmente a perda do núcleo).

Testes regulares de óleo (DGA, teor de umidade) para evitar a degradação do isolamento.

Carregue os transformadores de maneira ideal (a perda do núcleo é constante, mas a eficiência melhora com a carga).

3. Técnicas Avançadas para Redução de Perdas Centrais
A. Núcleos nanocristalinos (tendência futura)
Menor perda que metais amorfos (~0,1 W/kg).

Maior densidade de fluxo de saturação (1,2T) do que Metglas.

B. Previsão de perda central assistida por IA
Os modelos de aprendizado de máquina otimizam o design principal antes da fabricação.

C. Materiais de Núcleo Híbridos
Combinação de CRGO com ligas amorfas para equilíbrio custo-desempenho.

4. Estudo de caso: Redução de perdas no núcleo em um transformador de 50MVA

Principal conclusão:

As melhorias no projeto de atualização de materiais reduziram significativamente as perdas.

5. Conclusão e recomendações
Resumo das Melhores Práticas
Use aço Hi-B CRGO para custo e desempenho equilibrados.
Laminações mais finas (0,23mm-0,30mm) com revestimento isolante.
Otimize a geometria do núcleo (juntas escalonadas, cantos em meia-esquadria).
Controle a densidade do fluxo (1,5T-1,7T) para minimizar a perda por histerese.
Fabricação de precisão para evitar estresse mecânico.
Óleo de transformador de alta qualidade para melhor resfriamento.

Recomendação Final
Para novos transformadores, invista no design escalonado Hi-B CRGO.
Para transformadores existentes, garanta a manutenção adequada e a qualidade do óleo.

Ao implementar estas estratégias, os fabricantes e operadores podem aumentar a eficiência, reduzir os custos de energia e prolongar a vida útil do transformador.

Perspectivas Futuras:

Núcleos amorfos/nanocristalinos podem dominar os transformadores de alta eficiência da próxima geração.

A tecnologia digital twin permitirá o monitoramento de perdas principais em tempo real.