Princípio do Transformer:tudo o que você deve saber

O princípio do transformador é um dos componentes elétricos mais importantes em um sistema de energia CA. Hoje, muitos circuitos usam transformadores que são essenciais e constituem a espinha dorsal de como alimentamos tudo.
Este artigo ensinará sobre seu princípio de funcionamento, estrutura básica e aplicações para que você possa encontrar o transformador certo para suas necessidades!

Este artigo ensinará sobre seu princípio de funcionamento, estrutura básica e aplicações para que você possa encontrar o transformador certo para suas necessidades!

1. O que é um transformador?

Um transformador é um dispositivo elétrico usado para transmitir energia elétrica de um circuito elétrico para outro. Além disso, mantém o fator de potência na unidade e garante que os níveis de tensão permaneçam inalterados em ambos os circuitos.

2. Tipos de transformadores:

Os tipos de classificações de transformadores são os seguintes:

(Diagramas do transformador)

Com base na construção

1. Transformador tipo núcleo- Os componentes principais podem consistir em chapas laminadas de aço, chapas de aço silício ou ligas de ferro como aço silício. Também possui bobinas cilíndricas de fio como seus enrolamentos com enrolamentos de baixa tensão colocados mais próximos do núcleo.
2. Transformador tipo shell- é aquele que abriga todo o núcleo, bobina e isolamento dentro de um invólucro de alumínio ou aço. Geralmente assume a forma retangular.

Com base no tipo de fornecimento

1. Transformador monofásico – Este tipo é um dispositivo de enrolamento único com uma bobina conectada ao lado primário e outra ao lado secundário de um transformador.
2. Transformador trifásico – Consiste em três bobinas conectadas a cada lado do núcleo. Além disso, cada conexão de bobina é de tal forma que produz campos magnéticos mutuamente perpendiculares.
3. Autotransformador – Este tipo usa dois enrolamentos de cada lado para transformação de tensão de aumento e redução.

(Transformador a óleo)

Com base no tipo de resfriamento

1. Transformadores a óleo - Dissipam o calor gerado pela corrente elétrica por meio de óleo.
2. Transformador de núcleo de ar - aquele em que dissipa o calor gerado pela corrente elétrica através do ar.

Com base em seu uso

1. Transformador de corrente - Usado para medir correntes muito altas na transmissão de energia elétrica.
2. Transformador de potencial - Mede tensões CA muito altas.

Com base na finalidade

1. Transformador step-up- fornece a função de alterar o nível de tensão de baixo para alto
2. Transformador abaixador - fornece a função de alterar o nível de tensão de alto para baixo

(Transformador de alta tensão)

3. Aplicações de transformadores

As aplicações dos transformadores estão em:

• Primeiro, uso industrial e laboratorial e regulação de tensão em sistemas de energia para aumentar ou diminuir a tensão de alimentação.
• Em segundo lugar, energia elétrica geração e distribuição e indústrias de mineração, petróleo e gás.
• Em terceiro lugar, aumente ou diminua as tensões CA das linhas de fornecimento de energia elétrica.
• Uso da tecnologia de rádio para aumentar ou diminuir os sinais de alta frequência para transmissão em distâncias mais longas sem perda de intensidade do sinal. Comum em transformadores de áudio e transformadores comerciais.
• Por último, circuitos de eletrônica de potência onde podem funcionar como reguladores automáticos de tensão.

4. Estruturas básicas de um transformador

(Estruturas do transformador)

As estruturas de um transformador básico incluem:

• Núcleo laminado; constituído por peças de ferro laminado dispostas de forma a fornecer um caminho mínimo para o fluxo magnético. Além disso, o núcleo atua como um circuito magnético fechado.
• Primário enrolamento; colocados ao redor do núcleo em qualquer direção e isolados do núcleo. As bobinas são fios de cobre.
• Enrolamento secundário; colocados ao redor do primário e isolados dele, ambos na mesma direção ou com polaridade inversa à do primário.

Construção básica do transformador :

Um transformador consiste em duas ou mais bobinas (enrolamentos) enroladas em torno de um núcleo de aço laminado. Os enrolamentos de entrada (enrolamento primário) conectam-se a um terminal da fonte de alimentação. E os enrolamentos de saída (enrolamento secundário) conectam-se ao circuito de carga.

(Trabalho manual nos componentes)

A seguir estão os passos básicos na construção de um transformador:

• Primeiro, fabricação de bobinas primárias e secundárias – Use fita isolante ou revestimento de esmalte para separar os enrolamentos dessas bobinas uns dos outros.
• Em seguida, a montagem dessas bobinas em um núcleo comum de ferro macio consiste em chapas de aço silício altamente laminadas envolvidas com fita isolante para reduzir as perdas por correntes parasitas. A junção dessas laminações do núcleo do transformador é na forma de tiras. Importante, as folhas devem ter alto teor de silício para reduzir perda de histerese. Além disso, a bobina primária se conecta a uma extremidade do núcleo enquanto a outra se conecta à bobina secundária. Além disso, você precisa de buchas adequadas ao isolar e retirar os terminais do tanque do transformador.
• Bobinas de blindagem – Usadas para proteger o enrolamento primário de efeitos eletromagnéticos causados ​​por tensões induzidas em transformadores que podem causar falhas catastróficas no transformador. Da mesma forma, isso é feito envolvendo fitas de isolamento adicionais em ambos os lados dessas bobinas.

5. Princípio de funcionamento de um transformador

O princípio básico envolvido no funcionamento dos transformadores é a lei de indução eletromagnética de Faraday:N*dΦ/dt (Lei de Faraday), onde N é o número de voltas da bobina.

(Lei de Faraday)

A lei afirma que um fluxo elétrico é induzido em um circuito fechado quando o fluxo magnético ligado a ele muda. Este fenômeno ocorre devido à indutância mútua das correntes presentes nesses dois circuitos. Segue a explicação:

Quando uma corrente elétrica flui através do enrolamento primário, ela cria um campo magnético ao redor desse enrolamento. Portanto, produz um fluxo magnético em torno da bobina primária também. Em seguida, o núcleo do transformador fornece um caminho para esse fluxo conectar os enrolamentos. No entanto, nem todos os fluxos se ligam ao enrolamento secundário e, portanto, são chamados de fluxo de fuga. Depois, ocorre uma indução de tensão na bobina secundária. Isso ocorre devido à indução mútua entre bobinas enroladas em um núcleo de ferro comum através do acoplamento no núcleo magnético.

Este processo cria fem induzida à medida que tenta se opor ao fluxo de corrente através dele e vice-versa. A tensão induzida na bobina secundária atua como uma carga para o enrolamento primário.

NB; Um transformador é um dispositivo estático; assim, os níveis de tensão variáveis ​​ocorrem devido à indução magnética, não pelo movimento de seus materiais sólidos.

Agora, vamos ver termos importantes ao lidar com transformadores.

(Enrolamentos de cobre)

Relação de espira em transformadores

A relação entre o número de voltas no enrolamento primário e no secundário bobina. Este número denota quantas vezes o nível de tensão reduz no circuito primário após ser reduzido pelo transformador.

Sua representação é X/Y. 'X' denota o número de voltas na bobina primária (Np) e 'Y' denota o número de voltas na bobina secundária (Ns). Supondo que seja um transformador ideal.

Fórmula; Np/Ns=n=Relação de giro

Por exemplo, se houver 100 espiras na bobina primária e 50 espiras na secundária, essa relação é expressa como 100/50.

Isso significa que um transformador com uma relação de aumento terá menos espiras no lado secundário do que no primário. No entanto, o oposto é verdadeiro para um transformador com uma relação de redução.

(Enrolamentos do transformador)

Proporção do transformador

A relação entre a tensão secundária e a tensão primária é a relação do transformador. A expressão da relação de transformação de tensão é em volts/volts ou amps/amps, e isso depende do tipo de resistor de carga conectado à bobina secundária.

A fórmula de cálculo;

Relação do transformador =(V/V ou V/A resistor de carga secundária)/(V primário ou A primário)

Por exemplo; A tensão em um enrolamento secundário é de 100 volts e a corrente que flui através dele é de 20 amperes. Então, a relação do transformador desse circuito em particular será 100/20.

NB; O nível máximo de corrente ou tensão em um enrolamento secundário em um transformador refere-se à corrente ou tensão nominal. Esta classificação do circuito secundário decide sua capacidade máxima de trabalho. E determina se é adequado para aplicações de alta tensão ou baixa corrente.

(O Transformador e componentes elétricos)

Eficiência do transformador

Esta é a razão do trabalho realizado por um transformador em potência de entrada para aquela gerada no enrolamento secundário.

Sua expressão é em termos percentuais.

A fórmula é:

Eficiência =(Potência de saída/Potência de entrada) x 100

Por exemplo, considere a potência de entrada de um transformador de 100 watts e o enrolamento secundário gera 80 watts. Então, a eficiência do transformador desse circuito específico será de 80%.

Isso significa que há uma perda de energia de 20% quando a energia flui do lado primário-secundário do transformador.

Observe que os níveis de potência de entrada e saída do transformador devem ser os mesmos para que essa relação permaneça válida. Ou seja, as correntes primárias e secundárias devem ter o mesmo valor.

Se a corrente de entrada for maior que a saída, a eficiência do transformador será menor que 100% e vice-versa.

(fem)

Equação de força eletromotriz de um transformador

A força eletromotriz (fem) é simplesmente a razão entre a tensão de entrada e a tensão de saída em um transformador.

Sua expressão é em termos de volts/volt ou amps/amp.

Por exemplo, considere a tensão de entrada do transformador como 100 volts e a tensão de saída é de 95 volts. Então, a fem traseira desse circuito em particular será 95/100 ou 0,95 vezes a tensão de entrada.

Isso significa que há uma perda de 0,05 volt de energia quando a energia flui do primário para o secundário do transformador.

A fórmula para encontrar fem através de uma bobina secundária de um transformador é:

E=N*delta/Voltas^n

Onde,

E:força eletromotriz em volts.

N:número de voltas no enrolamento primário.

Delta/Turns^n:relação de espiras das bobinas primárias e secundárias.

Você pode escrever a equação acima como E=N*Turns^(n-x)

Onde 'n' denota o número de voltas na bobina secundária e 'x' é igual a (N-n).

Esta equação mostra que a fem através de um enrolamento secundário é diretamente proporcional às espiras primárias e inversamente proporcional a (N-n).

(Transformador de voltagem)

Potência elétrica em um transformador

Calcular a potência elétrica em um transformador é fácil, usando a Fórmula:Potência =Tensão x Corrente.

Onde 'Power' denota a potência de entrada e 'Tensão' e 'Corrente' denotam tensão e corrente de entrada.

Por exemplo:Considere a potência do transformador como 100 watts e a tensão em seu enrolamento primário é de 400 volts. Então, a corrente que flui através dele será de 0,25 amperes como potência =tensão x corrente.

Como você pode ver aqui, a corrente consumida por um transformador é muito pequena em comparação com sua potência nominal.

6. Resumo

Fornecemos informações sobre o que os transformadores fazem e como eles funcionam nesta postagem do blog. Se você estiver interessado em saber mais sobre seu projeto relacionado a transformadores, entre em contato conosco! Nossa equipe está sempre feliz em responder a todas as suas perguntas.