Como funcionam os transformadores

ELETRÔNICA AULA 8 - Transformadores

Como funciona um transformador?
Transformador - é um dispositivo destinado a
transmitir energia elétrica ou potência elétrica de um
circuito a outro, transformando tensões, correntes e ou
de modificar os valores das impedâncias elétricas de
um circuito elétrico.
Fonte Carga

Indução
eletromagnética

Temos então que:
N1 = V1 = I2 = a
N2 V2 I1
a = relação de transformação
N1 = número de espiras do enrolamento primário;
N2 = número de espiras do enrolamento secundário;
V1 = tensão aplicada no enrolamento primário;
V2 = tensão induzida no enrolamento secundário;
I1 = corrente que circula no enrolamento primário;
I2 = corrente induzida no enrolamento secundário;

Temos então que:
V1 x I1 = V2 x I2
P1 = P2
P1 = potência fornecida ao enrolamento primário = V1xI1;
P2 = potência fornecida a carga (extraída do enrolamento secundário) = V2xI2;
Relações para o transformador ideal onde o rendimento  igual 1 ou 100%
Caso rendimento seja menor que 1 (transformador real) temos P2 = P1 x 

Como nos indutores, temos vários tipos
de núcleo nos transformadores:

Os trafos tem arranjos dos enrolamentos
dependendo da necessidade:

Os trafos tem representações simplicadas
dependendo do esquema elétrico:

Os trafos: Baixa Potência, Eletrônica e RF

Os trafos: Distribuição

Os trafos: Alta potência/Alta tensão

Cálculo de transformadores:
Para calcular um transformador de baixa potência (até
1000W) é possível seguir um método padronizado:
Vamos calcular um transformador
com primário preparado para 127/220V e
secundário com capacidade de fornecer 25V x 4A

Para calcular um transformador de baixa potência (até
1000W) é possível seguir um método padronizado:
1  Cálculo da potência da carga ou secundário (Ps):
Ps = Vs x Is = 25 x 4 = 100VA
2  C lculo da se o do n cleo (S):
S = 1,2 /Ps = 1,2 /100 = 12cm2

3  Cálculo do número de espiras por Volt (n/V):
n = 104 .
4,44.B.f.S
Onde: B = indu o magn tica do núcleo em Tesla;
f = frequ ncia de opera o em Hertz
S = rea do n cleo em cm2

3  Cálculo do n em espiras por Volt (n = esp/V):
Onde: B = 1,1 Tesla; f = 60Hz; S = 12 cm2;
n = 104 = 104
4,44.B.f.S 4,44.1,1.60.12
n = 2,844

4  Cálculo de espiras do secundário (Ns):
Ns = Vs x n = 25 x 2,844  71 espiras 
 Ns = 71 x 1,05 = 75 espiras.
Nota: compensando perdas adiciona-se de 5 a 10% nas espiras do secund rio

5  C lculo de espiras do prim rio (Np):
Admitamos um prim rio com deriva o onde V1 = 127V e V2 = 220V
Np1 = V1 x n = 127 x 2,844 = 361 espiras;
N2 = V2 x n = 220 x 2,844 = 625 espiras;
Subtraindo Np1 de N2 temos a diferen a (Np2):
N2 – Np1 = Np2 = 625 – 361 = 265 espiras.

6  Cálculo da seção do fio do primário (Sfp):

P = 100 W adotaremos 2,2 A/mm2
A corrente no primário, admitindo 10% de perda, a maior corrente será:
Ip = P . 1,1 = 100 . 1,1 = 0,866A
Vp1 127 .
Sp = Ip = 0,866 = 0,393mm2
d 2,2 .

.
Sp = 0,393mm2
Valor comercial adequado:
Fio 21AWG = 0,41mm2

7  Cálculo da seção do fio do secundário (Ss):
Ss = Is = 4 = 1,8181mm2
d 2,2 .
Valor comercial adequado:
Fio 14AWG = 2,06mm2

Disposição de enrolamentos no trafo.

Próxima aula veremos:
Fusíveis e Disjuntores

Link para vídeo-aula no Youtube:
https://youtu.be/iEPOxZh41WM

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