Configurações de enrolamento

Transformadores com múltiplos secundários

Os transformadores são dispositivos muito versáteis. O conceito básico de transferência de energia entre indutores mútuos é útil o suficiente entre uma única bobina primária e secundária, mas os transformadores não precisam ser feitos com apenas dois conjuntos de enrolamentos. Considere este circuito de transformador:

Transformador com múltiplos secundários fornece múltiplas tensões de saída.

Aqui, três bobinas indutoras compartilham um núcleo magnético comum, magneticamente "acoplando" ou "ligando" os dois. A relação entre as relações de giro do enrolamento e as relações de tensão vistas com um único par de indutores mútuos ainda é verdadeira aqui para vários pares de bobinas.

É perfeitamente possível montar um transformador como o anterior (um enrolamento primário, dois enrolamentos secundários) em que um enrolamento secundário é redutor e o outro redutor.

Na verdade, este projeto de transformador era bastante comum em circuitos de alimentação de válvula de vácuo, que eram necessários para fornecer baixa tensão para os filamentos das válvulas (normalmente 6 ou 12 volts) e alta tensão para as placas das válvulas (várias centenas de volts) de uma tensão nominal primária de 110 volts AC.

Não apenas tensões e correntes de magnitudes completamente diferentes são possíveis com tal transformador, mas todos os circuitos são eletricamente isolados uns dos outros.

Fotografia de um transformador de múltiplos enrolamentos com seis enrolamentos, um primário e cinco secundários.

O transformador da figura acima se destina a fornecer altas e baixas tensões necessárias em um sistema eletrônico que usa tubos a vácuo. A baixa voltagem é necessária para alimentar os filamentos dos tubos de vácuo, enquanto a alta voltagem é necessária para criar a diferença de potencial entre a placa e os elementos catódicos de cada tubo.

Um transformador com vários enrolamentos é o suficiente para fornecer todos os níveis de tensão necessários de uma única fonte de 115 V. Os fios deste transformador (15 deles!) Não são mostrados na fotografia, estando escondidos da vista.

Se o isolamento elétrico entre os circuitos secundários não for de grande importância, um efeito semelhante pode ser obtido “batendo” em um único enrolamento secundário em vários pontos ao longo de seu comprimento, como na figura abaixo.

Um único secundário com derivação fornece várias tensões.

Transformador de chave multipolar

Uma derivação nada mais é do que uma conexão de fio feita em algum ponto de um enrolamento entre as pontas. Não surpreendentemente, a relação de magnitude de voltagem / volta do enrolamento de um transformador normal é verdadeira para todos os segmentos de enrolamentos com derivação. Este fato pode ser explorado para produzir um transformador capaz de múltiplas relações:

Um secundário com derivação usando uma chave para selecionar uma das muitas tensões possíveis.

Transformador variável

Levando mais longe o conceito de torneiras de enrolamento, chegamos a um “transformador variável”, onde um contato deslizante é movido ao longo do comprimento de um enrolamento secundário exposto, capaz de se conectar a ele em qualquer ponto ao longo de seu comprimento. O efeito é equivalente a ter uma torneira de enrolamento a cada volta do enrolamento e uma chave com pólos em cada posição de torneira:

Um contato deslizante no secundário varia continuamente a tensão secundária.

Uma aplicação de consumidor do transformador variável é em controles de velocidade para conjuntos de modelos de trens, especialmente os conjuntos de trens das décadas de 1950 e 1960. Esses transformadores eram essencialmente unidades abaixadoras, a tensão mais alta obtida do enrolamento secundário sendo substancialmente menor do que a tensão primária de 110 a 120 volts CA.

O contato de varredura variável forneceu um meio simples de controle de tensão com pouca energia desperdiçada, muito mais eficiente do que o controle usando um resistor variável!

Contatos deslizantes móveis são muito impraticáveis ​​para serem usados ​​em grandes projetos de transformadores de potência industriais, mas interruptores multipolares e torneiras de enrolamento são comuns para ajuste de tensão. Ajustes precisam ser feitos periodicamente nos sistemas de energia para acomodar mudanças nas cargas ao longo de meses ou anos, e esses circuitos de comutação fornecem um meio conveniente.

Normalmente, esses “interruptores de tap” não são projetados para lidar com a corrente de carga total, mas devem ser acionados apenas quando o transformador tiver sido desenergizado (sem energia).

Autotransformador

Vendo como podemos derivar qualquer enrolamento do transformador para obter o equivalente a vários enrolamentos (embora com perda de isolamento elétrico entre eles), faz sentido que seja possível abrir mão do isolamento elétrico por completo e construir um transformador a partir de um único enrolamento. Na verdade, isso é possível, e o dispositivo resultante é chamado de autotransformador :

Este autotransformador aumenta a tensão com um único enrolamento com derivação, economizando cobre, sacrificando o isolamento.

O autotransformador descrito acima executa uma função de aumento de tensão. Um autotransformador abaixador seria parecido com a figura abaixo.

Este autotransformador reduz a tensão com um único enrolamento com derivação de economia de cobre.

Os autotransformadores encontram uso popular em aplicações que requerem um ligeiro aumento ou redução na tensão de uma carga.

A alternativa com um transformador normal (isolado) seria ter apenas a relação correta de enrolamento primário / secundário feita para o trabalho ou usar uma configuração redutora com o enrolamento secundário conectado em auxílio em série ("reforço") ou em série forma oposta (“resistir”).

As tensões primária, secundária e de carga são fornecidas para ilustrar como isso funcionaria.

Configurações de autotransformador

Primeiro, a configuração “boosting”. Na figura abaixo, a polaridade da bobina secundária é orientada de modo que sua tensão se acrescente diretamente à tensão primária.

Transformador comum conectado como um autotransformador para aumentar a tensão da linha.

Em seguida, a configuração “bucking”. Na figura abaixo, a polaridade da bobina secundária é orientada de modo que sua tensão subtraia diretamente da tensão primária:

Transformador comum conectado como um autotransformador para reduzir a tensão da linha.

A principal vantagem de um autotransformador é que a mesma função de reforço ou compensação é obtida com apenas um único enrolamento, tornando-o mais barato e mais leve de fabricar do que um transformador regular (isolante) com enrolamentos primário e secundário.

Autotransformador de variável variável

Como os transformadores regulares, os enrolamentos do autotransformador podem ser aproveitados para fornecer variações na proporção. Além disso, eles podem ser continuamente variáveis ​​com um contato deslizante para bater no enrolamento em qualquer ponto ao longo de seu comprimento.

A última configuração é popular o suficiente para ter ganhado seu próprio nome:o Variac . (figura abaixo)

Um variac é um autotransformador com um toque deslizante.

Pequenos variacs para uso em bancada são equipamentos populares para o experimentador de eletrônica, sendo capaz de diminuir a tensão CA doméstica (ou às vezes também aumentar) com uma faixa ampla e fina de controle com um simples giro de um botão.



REVER:

• Os transformadores podem ser equipados com mais do que apenas um único par de enrolamento primário e secundário. Isso permite várias taxas de aumento e / ou redução no mesmo dispositivo.
• Os enrolamentos do transformador também podem ser “rosqueados”:isto é, interceptados em muitos pontos para segmentar um único enrolamento em seções.
• Transformadores variáveis ​​podem ser feitos fornecendo um braço móvel que varre todo o comprimento de um enrolamento, fazendo contato com o enrolamento em qualquer ponto ao longo de seu comprimento. O enrolamento, é claro, deve ser descoberto (sem isolamento) na área onde o braço faz a varredura.
• Um autotransformador é uma bobina indutora única derivada usada para aumentar ou diminuir a tensão como um transformador, exceto sem fornecer isolamento elétrico.
• Uma Variac é um autotransformador variável.

PLANILHAS RELACIONADAS:

• Planilha de autotransformadores