Considerações Práticas - Transformadores

Capacidade de potência

Como já foi observado, os transformadores devem ser bem projetados para atingir um acoplamento de potência aceitável, uma regulação de tensão rígida e uma distorção de corrente de excitação baixa. Além disso, os transformadores devem ser projetados para transportar os valores esperados de corrente do enrolamento primário e secundário sem nenhum problema.

Isso significa que os condutores do enrolamento devem ser feitos de fio de bitola adequada para evitar problemas de aquecimento.

Transformador ideal

Um transformador ideal teria acoplamento perfeito (sem indutância de fuga), regulação de tensão perfeita, corrente de excitação perfeitamente sinusoidal, sem histerese ou perdas de corrente parasita e fio grosso o suficiente para lidar com qualquer quantidade de corrente. Infelizmente, o transformador ideal teria que ser infinitamente grande e pesado para atender a esses objetivos de projeto.

Assim, no negócio de prático projeto do transformador, compromissos devem ser feitos.

Além disso, o isolamento do condutor do enrolamento é uma preocupação onde são encontradas altas tensões, já que costumam ocorrer em transformadores de distribuição de energia elevadores e redutores.

Não apenas os enrolamentos devem ser bem isolados do núcleo de ferro, mas cada enrolamento deve ser suficientemente isolado do outro para manter o isolamento elétrico entre os enrolamentos.

Avaliações do transformador

Respeitando essas limitações, os transformadores são classificados para certos níveis de tensão e corrente do enrolamento primário e secundário, embora a classificação da corrente geralmente seja derivada de uma classificação volt-ampere (VA) atribuída ao transformador.

Por exemplo, pegue um transformador abaixador com uma classificação de tensão primária de 120 volts, uma classificação de tensão secundária de 48 volts e uma classificação de VA de 1 kVA (1000 VA). As correntes máximas de enrolamento podem ser determinadas da seguinte forma:kVA (1000 VA). As correntes máximas de enrolamento podem ser determinadas como:







Às vezes, os enrolamentos terão classificações de corrente em amperes, mas isso normalmente é visto em pequenos transformadores. Transformadores grandes quase sempre são avaliados em termos de tensão de enrolamento e VA ou kVA.

Perdas de energia

Quando os transformadores transferem energia, eles o fazem com o mínimo de perda. Como foi afirmado anteriormente, os projetos de transformadores de potência modernos normalmente excedem a eficiência de 95%. É bom saber para onde vai parte dessa energia perdida e o que faz com que ela seja perdida.

É claro que há perda de energia devido à resistência dos enrolamentos do fio. A menos que fios supercondutores sejam usados, sempre haverá energia dissipada na forma de calor por meio da resistência dos condutores que conduzem corrente. Como os transformadores exigem longos comprimentos de fio, essa perda pode ser um fator significativo.

Aumentar a bitola do fio do enrolamento é uma maneira de minimizar essa perda, mas apenas com aumentos substanciais em custo, tamanho e peso.

Perda por corrente parasita

Deixando de lado as perdas resistivas, a maior parte da perda de potência do transformador se deve a efeitos magnéticos no núcleo. Talvez a mais significativa dessas "perdas de núcleo" seja uma perda por corrente parasita , que é a dissipação de potência resistiva devido à passagem de correntes induzidas pelo ferro do núcleo.

Como o ferro é um condutor de eletricidade, além de ser um excelente “condutor” de fluxo magnético, haverá correntes induzidas no ferro da mesma forma que há correntes induzidas nos enrolamentos secundários do campo magnético alternado.

Essas correntes induzidas - conforme descrito pela cláusula de perpendicularidade da Lei de Faraday - tendem a circular através da seção transversal do núcleo perpendicularmente às voltas do enrolamento primário.

Seu movimento circular lhes dá um nome incomum:como redemoinhos em uma corrente de água que circula em vez de se mover em linha reta.

O ferro é um bom condutor de eletricidade, mas não tão bom quanto o cobre ou o alumínio de que os enrolamentos dos fios são normalmente feitos. Conseqüentemente, essas “correntes parasitas” devem superar uma resistência elétrica significativa à medida que circulam pelo núcleo.

Ao vencer a resistência oferecida pelo ferro, eles dissipam energia na forma de calor. Portanto, temos uma fonte de ineficiência no transformador que é difícil de eliminar.

Aquecimento por indução

Este fenômeno é tão pronunciado que é frequentemente explorado como meio de aquecimento de materiais ferrosos (contendo ferro). A fotografia abaixo mostra uma unidade de “aquecimento por indução” elevando a temperatura de uma grande seção de tubo.

Laços de fio cobertos por isolamento de alta temperatura circundam a circunferência do tubo, induzindo correntes parasitas dentro da parede do tubo por indução eletromagnética. Para maximizar o efeito da corrente parasita, a corrente alternada de alta frequência é usada em vez da frequência da linha de energia (60 Hz).

As unidades de caixa à direita da imagem produzem CA de alta frequência e controlam a quantidade de corrente nos fios para estabilizar a temperatura do tubo em um "ponto de ajuste" pré-determinado.

Aquecimento por indução:o enrolamento isolado primário induz corrente no tubo de ferro com perdas (secundário).

Atenuando as correntes parasitas

A principal estratégia para mitigar essas correntes parasitas desperdiçadoras em núcleos de transformadores é formar o núcleo de ferro em folhas, cada folha coberta com um verniz isolante de modo que o núcleo seja dividido em fatias finas. O resultado é muito pouca largura no núcleo para que as correntes parasitas circulem em:

Dividir o núcleo de ferro em finas laminações isoladas minimiza a perda por correntes parasitas.

Laminado núcleos como o mostrado aqui são padrão em quase todos os transformadores de baixa frequência. Lembre-se da fotografia do transformador cortado ao meio, que o núcleo de ferro era composto de muitas folhas finas em vez de uma única peça sólida.

As perdas por correntes parasitas aumentam com a frequência, de modo que os transformadores projetados para funcionar com energia de alta frequência (como 400 Hz, usada em muitas aplicações militares e de aeronaves) devem usar laminações mais finas para manter as perdas em um mínimo respeitável.

Isso tem o efeito indesejável de aumentar o custo de fabricação do transformador.

Outra técnica semelhante para minimizar as perdas por correntes parasitas, que funcionam melhor para aplicações de alta frequência, é fazer o núcleo de pó de ferro em vez de folhas de ferro finas.

Como as folhas de laminação, esses grânulos de ferro são revestidos individualmente em um material eletricamente isolante, o que torna o núcleo não condutor, exceto dentro da largura de cada grânulo. Núcleos de ferro em pó são freqüentemente encontrados em transformadores que lidam com correntes de radiofrequência.

Histerese magnética

Outra "perda de núcleo" é a de histerese magnética . Todos os materiais ferromagnéticos tendem a reter algum grau de magnetização após a exposição a um campo magnético externo.

Essa tendência de permanecer magnetizado é chamada de “histerese” e é necessário um certo investimento em energia para superar essa oposição e mudar toda vez que o campo magnético produzido pelo enrolamento primário muda de polaridade (duas vezes por ciclo CA).

Este tipo de perda pode ser mitigado por meio de uma boa seleção de material de núcleo (escolhendo uma liga de núcleo com baixa histerese, como evidenciado por uma curva de histerese B / H "fina") e projetando o núcleo para densidade de fluxo mínima (grande área de seção transversal) .

Efeito de pele em altas frequências

As perdas de energia do transformador tendem a piorar com o aumento da frequência. O efeito de pele dentro dos condutores de enrolamento reduz a área da seção transversal disponível para o fluxo de carga elétrica, aumentando assim a resistência efetiva conforme a frequência aumenta e criando mais perda de energia por meio da dissipação resistiva.

As perdas do núcleo magnético também são exageradas com frequências mais altas, correntes parasitas e efeitos de histerese se tornando mais graves. Por esse motivo, os transformadores de tamanho significativo são projetados para operar com eficiência em uma faixa limitada de frequências.

Na maioria dos sistemas de distribuição de energia, onde a frequência da linha é muito estável, pode-se pensar que a frequência excessiva nunca seria um problema. Infelizmente, sim, na forma de harmônicos criados por cargas não lineares.

Como vimos nos capítulos anteriores, as formas de onda não sinusoidais são equivalentes a séries aditivas de múltiplas formas de onda senoidais em diferentes amplitudes e frequências. Em sistemas de potência, essas outras frequências são múltiplos de número inteiro da frequência fundamental (linha), o que significa que elas sempre serão mais altas, e não mais baixas, do que a frequência de projeto do transformador.

Em medida significativa, eles podem causar severo superaquecimento do transformador. Os transformadores de potência podem ser projetados para lidar com certos níveis de harmônicos do sistema de potência e essa capacidade às vezes é indicada com uma classificação de “fator K”.

Capacitância e indutância parasitas

Além de classificações de potência e perdas de potência, os transformadores geralmente possuem outras limitações indesejáveis ​​das quais os projetistas de circuitos devem estar cientes. Como seus equivalentes mais simples - indutores - os transformadores exibem capacitância devido ao dielétrico de isolamento entre os condutores:do enrolamento ao enrolamento, giro a giro (em um único enrolamento) e do enrolamento ao núcleo.

Frequência de ressonância do transformador

Normalmente, essa capacitância não é uma preocupação em uma aplicação de energia, mas as aplicações de pequenos sinais (especialmente aquelas de alta frequência) podem não tolerar bem essa peculiaridade.

Além disso, o efeito de ter capacitância junto com a indutância projetada dos enrolamentos dá aos transformadores a capacidade de ressonar em uma frequência particular, definitivamente uma preocupação de projeto em aplicações de sinal onde a frequência aplicada pode atingir este ponto (normalmente a frequência ressonante de um transformador de potência está bem além da frequência da energia CA para a qual foi projetado para operar).

Contenção de fluxo

A contenção de fluxo (certificando-se de que o fluxo magnético de um transformador não escape de modo a interferir com outro dispositivo e garantindo que o fluxo magnético de outros dispositivos seja protegido do núcleo do transformador) é outra preocupação compartilhada por indutores e transformadores.

Indutância de vazamento

Intimamente relacionada à questão da contenção do fluxo está a indutância de vazamento. Já vimos os efeitos prejudiciais da indutância de fuga na regulação de tensão com as simulações SPICE no início deste capítulo. Como a indutância de fuga é equivalente a uma indutância conectada em série com o enrolamento do transformador, ela se manifesta como uma impedância em série com a carga.

Assim, quanto mais corrente consumida pela carga, menor a tensão disponível nos terminais do enrolamento secundário. Normalmente, uma boa regulação de tensão é desejada no projeto de transformadores, mas há aplicações excepcionais.

Como foi afirmado antes, os circuitos de iluminação de descarga requerem um transformador elevador com regulação de tensão “fraca” (fraca) para garantir tensão reduzida após o estabelecimento de um arco através da lâmpada. Uma maneira de atender a esse critério de projeto é projetar o transformador com caminhos de vazamento de fluxo para que o fluxo magnético contorne o (s) enrolamento (s) secundário (s).

O fluxo de vazamento resultante produzirá indutância de vazamento, que, por sua vez, produzirá a regulação deficiente necessária para a iluminação de descarga.

Saturação central

Os transformadores também têm seu desempenho limitado pelas limitações do fluxo magnético do núcleo. Para transformadores de núcleo ferromagnético, devemos estar atentos aos limites de saturação do núcleo.

Lembre-se de que os materiais ferromagnéticos não podem suportar densidades de fluxo magnético infinitas:eles tendem a "saturar" em um determinado nível (ditado pelo material e dimensões do núcleo), o que significa que aumentos adicionais na força do campo magnético (mmf) não resultam em aumentos proporcionais no magnético fluxo de campo (Φ).

Quando o enrolamento primário de um transformador está sobrecarregado com a tensão excessiva aplicada, o fluxo do núcleo pode atingir níveis de saturação durante os momentos de pico do ciclo de onda sinusoidal CA. Se isso acontecer, a tensão induzida no enrolamento secundário não corresponderá mais à forma de onda da tensão que alimenta a bobina primária.

Em outras palavras, o transformador sobrecarregado irá distorcer a forma de onda dos enrolamentos primários para os secundários, criando harmônicos na saída do enrolamento secundário. Como discutimos antes, o conteúdo harmônico em sistemas de energia CA normalmente causa problemas.

Transformadores de pico

Transformadores especiais conhecidos como transformadores de pico explore este princípio para produzir breves pulsos de tensão próximos aos picos da forma de onda da tensão da fonte. O núcleo é projetado para saturar rápida e nitidamente, em níveis de tensão bem abaixo do pico.

Isso resulta em uma forma de onda de fluxo de onda senoidal severamente cortada e pulsos de tensão secundária apenas quando o fluxo está mudando (abaixo dos níveis de saturação):

Formas de onda de tensão e fluxo para um transformador de pico.

Operação em frequências inferiores ao normal

Outra causa da saturação anormal do núcleo do transformador é a operação em frequências mais baixas do que o normal. Por exemplo, se um transformador de energia projetado para operar a 60 Hz for forçado a operar a 50 Hz, o fluxo deve atingir níveis de pico maiores do que antes, a fim de produzir a mesma tensão oposta necessária para equilibrar contra a tensão da fonte.

Isso é verdade mesmo se a tensão da fonte for a mesma de antes.

O fluxo magnético é maior em um núcleo de transformador acionado por 50 Hz em comparação com 60 Hz para a mesma tensão.

Uma vez que a tensão do enrolamento instantâneo é proporcional à taxa de mudança do fluxo magnético instantâneo em um transformador, uma forma de onda de tensão atingindo o mesmo valor de pico, mas levando mais tempo para completar cada meio-ciclo, exige que o fluxo mantenha a mesma taxa de mudança de antes, mas por períodos de tempo mais longos.

Portanto, se o fluxo tiver que subir na mesma taxa de antes, mas por períodos de tempo mais longos, ele aumentará para um valor de pico maior.

Matematicamente, este é outro exemplo de cálculo em ação. Como a tensão é proporcional à taxa de mudança do fluxo, dizemos que a forma de onda da tensão é a derivada da forma de onda de fluxo, "derivada" sendo aquela operação de cálculo que define uma função matemática (forma de onda) em termos da taxa de variação de outra.

Se tomarmos a perspectiva oposta, no entanto, e relacionarmos a forma de onda original com sua derivada, podemos chamar a forma de onda original de integral da forma de onda derivada. Nesse caso, a forma de onda de tensão é a derivada da forma de onda de fluxo e a forma de onda de fluxo é a integral da forma de onda de tensão.

A integral de qualquer função matemática é proporcional à área acumulada abaixo da curva dessa função. Uma vez que cada meio-ciclo da forma de onda de 50 Hz acumula mais área entre ela e a linha zero do gráfico do que a forma de onda de 60 Hz - e sabemos que o fluxo magnético é a integral da tensão - o fluxo atingirá valores mais altos em a figura abaixo.

Mudança de fluxo na mesma taxa aumenta para um nível mais alto em 50 Hz do que em 60 Hz.

Outra causa da saturação do transformador é a presença de corrente CC no enrolamento primário. Qualquer quantidade de tensão DC caída no enrolamento primário de um transformador causará um fluxo magnético adicional no núcleo. Essa “polarização” ou “deslocamento” de fluxo adicional empurrará a forma de onda de fluxo alternada para mais perto da saturação em um meio-ciclo do que no outro.

DC no primário muda os picos da forma de onda em direção ao limite superior de saturação.

Para a maioria dos transformadores, a saturação do núcleo é um efeito muito indesejável e é evitado por meio de um bom projeto:projetar os enrolamentos e o núcleo de forma que as densidades de fluxo magnético permaneçam bem abaixo dos níveis de saturação.

Isso garante que a relação entre mmf e Φ seja mais linear ao longo do ciclo de fluxo, o que é bom porque reduz a distorção na forma de onda da corrente de magnetização.

Além disso, a engenharia do núcleo para baixas densidades de fluxo fornece uma margem segura entre os picos de fluxo normais e os limites de saturação do núcleo para acomodar condições ocasionais e anormais, como variação de frequência e deslocamento DC.

Corrente de pico

Quando um transformador é inicialmente conectado a uma fonte de tensão CA, pode haver um aumento substancial de corrente através do enrolamento primário, chamado de corrente de pico . Isso é análogo à corrente de pico exibida por um motor elétrico que é iniciado por conexão repentina a uma fonte de energia, embora o pico de energia do transformador seja causado por um fenômeno diferente.

Sabemos que a taxa de variação do fluxo instantâneo no núcleo de um transformador é proporcional à queda de tensão instantânea no enrolamento primário. Ou, como afirmado antes, a forma de onda de tensão é a derivada da forma de onda de fluxo e a forma de onda de fluxo é a integral da forma de onda de tensão.

Em um transformador de operação contínua, essas duas formas de onda são defasadas em 90 °. Uma vez que o fluxo (Φ) é proporcional à força magnetomotriz (mmf) no núcleo, e o mmf é proporcional à corrente do enrolamento, a forma de onda da corrente estará em fase com a forma de onda do fluxo e ambos estarão atrasados ​​em 90 da forma de onda da tensão °:

Operação contínua em estado estacionário:fluxo magnético, como a corrente, atrasa a tensão aplicada em 90 °.

Suponhamos que o enrolamento primário de um transformador seja repentinamente conectado a uma fonte de tensão CA no momento exato em que a tensão instantânea está em seu valor de pico positivo.

Para que o transformador crie uma queda de tensão oposta para balancear contra esta tensão de fonte aplicada, um fluxo magnético de valor crescente deve ser gerado. O resultado é que a corrente do enrolamento aumenta rapidamente, mas na verdade não mais rapidamente do que em condições normais:

Conectando o transformador à linha no pico da tensão CA:o fluxo aumenta rapidamente de zero, igual à operação em estado estacionário.

O fluxo do núcleo e a corrente da bobina começam do zero e atingem os mesmos valores de pico experimentados durante a operação contínua. Assim, não há “surto” ou “inrush” ou corrente neste cenário.

Alternativamente, vamos considerar o que acontece se a conexão do transformador à fonte de tensão CA ocorre no momento exato em que a tensão instantânea está em zero.

Durante a operação contínua (quando o transformador foi alimentado por algum tempo), este é o ponto no tempo em que tanto o fluxo quanto a corrente do enrolamento estão em seus picos negativos, experimentando taxa de variação zero (dΦ / dt =0 e di / dt =0).

À medida que a tensão atinge seu pico positivo, as formas de onda de fluxo e corrente atingem suas taxas de mudança positivas máximas e sobem para seus picos positivos conforme a tensão desce a um nível zero:

Começar em e =0 V não é o mesmo que correr continuamente na Figura acima. Essas formas de onda esperadas estão incorretas– Φ e devo começar do zero.

Existe uma diferença significativa, entretanto, entre a operação em modo contínuo e a condição de partida repentina assumida neste cenário:durante a operação contínua, os níveis de fluxo e corrente estavam em seus picos negativos quando a tensão estava em seus pontos zero; em um transformador que está parado, no entanto, tanto o fluxo magnético quanto a corrente do enrolamento devem começar em zero .

Quando o fluxo magnético aumenta em resposta a uma tensão crescente, ele aumentará de zero para cima, não de uma condição previamente negativa (magnetizada) como normalmente teríamos em um transformador que foi alimentado por um tempo.

Assim, em um transformador que está apenas "começando", o fluxo alcançará aproximadamente o dobro de sua magnitude de pico normal, pois "integra" a área sob o primeiro meio-ciclo da forma de onda de tensão:

Começando em e =0 V, Φ começa na condição inicial Φ =0, aumentando para duas vezes o valor normal, assumindo que não sature o núcleo.

Em um transformador ideal, a corrente de magnetização também aumentaria para aproximadamente duas vezes seu valor de pico normal, gerando o mmf necessário para criar esse fluxo acima do normal.

No entanto, a maioria dos transformadores não é projetada com margem suficiente entre os picos de fluxo normais e os limites de saturação para evitar a saturação em uma condição como esta e, portanto, o núcleo quase certamente saturará durante este primeiro meio ciclo de tensão.

Durante a saturação, quantidades desproporcionais de mmf são necessárias para gerar o fluxo magnético. Isso significa que a corrente do enrolamento, que cria o mmf para causar um fluxo no núcleo, aumentará desproporcionalmente para um valor facilmente superior duas vezes seu pico normal:

Começando em e =0 V, a corrente também aumenta para duas vezes o valor normal para um núcleo insaturado, ou consideravelmente mais alto no caso (projetado para) de saturação.

Este é o mecanismo que causa a corrente de pico no enrolamento primário de um transformador quando conectado a uma fonte de tensão CA Como você pode ver, a magnitude da corrente de pico depende fortemente do tempo exato em que a conexão elétrica com a fonte é feita.

Se o transformador tiver algum magnetismo residual em seu núcleo no momento da conexão com a fonte, a irrupção pode ser ainda mais severa. Por causa disso, os dispositivos de proteção de sobrecorrente do transformador são geralmente da variedade de “ação lenta”, de modo a tolerar picos de corrente como esse sem abrir o circuito.

Calor e ruído

Além dos efeitos elétricos indesejáveis, os transformadores também podem apresentar efeitos físicos indesejáveis, sendo os mais notáveis ​​a produção de calor e ruído. O ruído é principalmente um efeito incômodo, mas o calor é um problema potencialmente sério porque o isolamento do enrolamento será danificado se sobreaquecido.

O aquecimento pode ser minimizado por um bom projeto, garantindo que o núcleo não se aproxime dos níveis de saturação, que as correntes parasitas sejam minimizadas e que os enrolamentos não sejam sobrecarregados ou operados muito perto da ampacidade máxima.

Transformadores de grande potência têm o núcleo e os enrolamentos submersos em um banho de óleo para transferir calor e abafar o ruído, e também para deslocar a umidade que, de outra forma, comprometeria a integridade do isolamento do enrolamento.

Tubos de dissipação de calor do "radiador" na parte externa da caixa do transformador fornecem um caminho de fluxo de óleo convectivo para transferir calor do núcleo do transformador para o ar ambiente:

Grandes transformadores de potência estão submersos em óleo isolante de dissipação de calor.

Transformadores sem óleo ou "secos" são frequentemente classificados em termos de "aumento" máximo da temperatura operacional (aumento da temperatura além do ambiente) de acordo com um sistema de classe de letras:A, B, F ou H. Esses códigos de letras são arranjados da ordem da tolerância ao calor mais baixa para a mais alta:

• Classe A: Não mais do que 55 ° Celsius de aumento da temperatura do enrolamento, a 40 ° Celsius (máximo) de temperatura do ar ambiente.
• Classe B: Não mais do que 80 ° Celsius de aumento da temperatura do enrolamento, a 40 ° Celsius (máximo) de temperatura do ar ambiente.
• Classe F: Não mais do que 115 ° Celsius de aumento da temperatura do enrolamento, a 40 ° Celsius (máximo) de temperatura do ar ambiente.
• Classe H: Não mais do que 150 ° Celsius de aumento de temperatura do enrolamento, a 40 ° Celsius (máximo) de temperatura do ar ambiente.

O ruído audível é um efeito originado principalmente do fenômeno de magnetostrição :a ligeira mudança de comprimento exibida por um objeto ferromagnético quando magnetizado.

O familiar “zumbido” ouvido em torno de grandes transformadores de potência é o som do núcleo de ferro se expandindo e contraindo a 120 Hz (duas vezes a frequência do sistema, que é 60 Hz nos Estados Unidos) - um ciclo de contração e expansão do núcleo para cada pico de a forma de onda do fluxo magnético - mais o ruído criado por forças mecânicas entre os enrolamentos primário e secundário.

Novamente, manter baixos níveis de fluxo magnético no núcleo é a chave para minimizar esse efeito, o que explica por que os transformadores ferrorressonantes - que devem operar em saturação para uma grande parte da forma de onda atual - operam tanto quentes quanto ruidosos.

Perdas devido a forças magnéticas de enrolamento

Outro fenômeno que produz ruído em transformadores de potência é a força de reação física entre os enrolamentos primário e secundário quando fortemente carregados.

Se o enrolamento secundário estiver em circuito aberto, não haverá corrente através dele e, conseqüentemente, nenhuma força magneto-motora (mmf) produzida por ele. No entanto, quando o secundário está “carregado” (atualmente fornecido a uma carga), o enrolamento gera um mmf, que é neutralizado por um mmf “refletido” no enrolamento primário para evitar que os níveis de fluxo do núcleo mudem.

Esses mmfs opostos gerados entre os enrolamentos primário e secundário como resultado da corrente secundária (carga) produzem uma força física repulsiva entre os enrolamentos que tenderá a fazê-los vibrar.

Os projetistas de transformadores devem considerar essas forças físicas na construção das bobinas do enrolamento, para garantir que haja suporte mecânico adequado para lidar com as tensões. Sob condições de carga pesada (alta corrente), no entanto, essas tensões podem ser grandes o suficiente para fazer com que um ruído audível saia do transformador.



REVER:

• Os transformadores de potência são limitados na quantidade de energia que podem transferir do (s) enrolamento (s) primário (s) para o (s) secundário (s). As unidades grandes são normalmente avaliadas em VA (volt-amps) ou kVA (kilo volt-amps).
• A resistência nos enrolamentos do transformador contribui para a ineficiência, pois a corrente dissipará o calor, desperdiçando energia.
• Os efeitos magnéticos no núcleo de ferro de um transformador também contribuem para a ineficiência. Entre os efeitos estão correntes parasitas (correntes de indução circulantes no núcleo de ferro) e histerese (perda de energia devido à superação da tendência do ferro de magnetizar em uma direção específica).
• O aumento da frequência resulta em aumento das perdas de potência em um transformador de potência. A presença de harmônicos em um sistema de potência é uma fonte de frequências significativamente mais altas do que o normal, o que pode causar superaquecimento em grandes transformadores.
• Ambos os transformadores e indutores abrigam certas quantidades inevitáveis ​​de capacitância devido ao isolamento do fio (dielétrico) que separa as espiras do enrolamento do núcleo de ferro e umas das outras. Esta capacitância pode ser significativa o suficiente para dar ao transformador uma frequência ressonante natural , o que pode ser problemático em aplicações de sinal.
• Indutância de vazamento é causado pelo fato de o fluxo magnético não estar 100% acoplado entre os enrolamentos de um transformador. Qualquer fluxo não envolvido com a transferência a energia de um enrolamento para outro irá armazenar e liberar energia, que é como a (auto-) indutância funciona. A indutância de fuga tende a piorar a regulação de tensão de um transformador (a tensão secundária "afunda" mais para uma determinada quantidade de corrente de carga).
• Saturação magnética de um núcleo de transformador pode ser causado por tensão primária excessiva, operação em uma frequência muito baixa e / ou pela presença de uma corrente CC em qualquer um dos enrolamentos. A saturação pode ser minimizada ou evitada por design conservador, que fornece uma margem de segurança adequada entre os valores de densidade de fluxo magnético de pico e os limites de saturação do núcleo.
• Os transformadores costumam experimentar correntes de inrush significativas quando inicialmente conectado a uma fonte de tensão CA. A corrente de pico é mais severa quando a conexão à fonte CA é feita no momento em que a tensão da fonte instantânea é zero.
• O ruído é um fenômeno comum exibido por transformadores, especialmente transformadores de potência, e é causado principalmente por magnetostrição do núcleo. As forças físicas que causam a vibração do enrolamento também podem gerar ruído sob condições de carga de enrolamento secundário pesado (alta corrente).