Transformadores – Conceitos preliminares

Transformador é uma máquina estática basicamente formada por duas ou mais bobinas enroladas e isoladas sobre um núcleo que pode ser de ferro laminado, de ar ou ferrite. Por meio de indução eletromagnética transferem energia de um circuito (podendo ser denominado como primário) para outros circuitos (podendo ser chamados de secundários ou terciários), mantendo a mesma freqüência. A sua finalidade é alterar a tensão alternada de entrada para um valor maior ou menor na saída conforme desejado no projeto.

Comumente também pode ser chamado de “trafo”, “transformador de força” ou simplesmente “transformador”.

Criado no ano 1831 por Michael Faraday, os transformadores funcionam através da indução de corrente de acordo com os princípios do eletromagnetismo, ou seja, ele funciona baseado nos princípios eletromagnéticos da Lei de Faraday-Neumann-Lenz e da Lei de Lenz, onde se afirma que é possível criar uma corrente elétrica em um circuito uma vez que esse seja submetido a um campo magnético variável, e por conta desta necessidade de variação no fluxo magnético os transformadores só podem trabalhar em corrente alternada.

O transformador de tensão pode ser considerado como um componente elétrico em vez de um componente eletrônico. Um transformador é basicamente um dispositivo elétrico passivo eletromagnético estático (ou estacionário) muito simples que funciona segundo o princípio da lei de indução de Faraday, convertendo a energia elétrica de um valor para outro.

Os principais componentes de um transformador são as bobinas e o núcleo, geralmente chamado de parte ativa. Um transformador monofásico possui uma bobina ligada do lado da alimentação elétrica (chamado de primário do transformador) e outra bobina ligada no lado onde é conectada a carga (chamada de saída ou secundário do transformador).

Os dois enrolamentos da bobina são eletricamente isolados uns dos outros, mas são ligados magneticamente através do núcleo comum, permitindo que a energia elétrica seja transferida de uma bobina para outra. Quando uma corrente elétrica passa pelo enrolamento primário, um campo magnético é desenvolvido, o que induz uma voltagem no enrolamento secundário.

A razão entre o número de espiras da bobina primária e o número de espiras da bobina secundária é que vai determinar qual será a relação de transformação do equipamento, ou seja, essa relação irá definir o quanto de tensão e corrente na entrada será transformado na saída.

Transformador-monofásico-esquema-simplificado

Figura 1 – Esquema Simplificado de um Transformador Monofásico

 

Na figura acima podemos observar que o enrolamento primário e enrolamento secundário não estão conectados eletricamente entre si, porém estão ligados magneticamente.

A diferença de tensão entre os enrolamentos primários e secundários é obtida alterando o número de voltas da bobina no enrolamento primário (Np) em comparação com o número de voltas da bobina no enrolamento secundário (Ns).

A transformação da corrente elétrica do sistema é inversamente proporcional a de tensão. Um transformador que rebaixa a tensão no secundário terá a corrente elétrica elevada na saída em relação à entrada, na mesma proporção da tensão.

É essencial conhecer a relação entre o enrolamento primário comparado com o enrolamento secundário. A relação de transformação, que não tem unidades, compara os dois enrolamentos em ordem e é escrita com dois-pontos, como 3:1 (3-para-1), ou seja, se houver 3 volts no enrolamento primário, haverá 1 volt no enrolamento secundário, 3 volts para 1 volt.

 

TIPOS DE TRANSFORMADORES

 

Os transformadores são classificados segundo alguns critérios, estas classificações são de acordo com a finalidade ao qual serão utilizados, número de fases, material do núcleo, ou tipo de isolação.

 

De acordo com a finalidade

  • Transformador de corrente
  • Transformador de potencia
  • Transformador de distribuição
  • Transformador de força

 

De acordo com o número de fases

  • Monofásico
  • Trifásico
  • Polifásico

 

De acordo com o material do núcleo

  • Ferromagnético
  • Núcleo de ar

 

De acordo com o tipo de isolação

  • A óleo
  • A seco (epóxi)

Transformador-monofásico-isolado-a-oleo

Figura 2 – Transformador Monofásico com Isolação a Óleo

 

Transformador-Trifásico-Isolado-a-Óleo

Figura 3 – Transformador com Isolação a Óleo

 

 

Transformador-Trifásico-Isolado-a-Seco

Figura 4 – Transformador Trifásico com Isolação a Seco

 

Glossário

Bobinas: Conjunto de espiras enroladas de forma ordenada por condutores isolados com a função de induzir a energia elétrica entre o primário e o secundário de um transformador. As bobinas podem ser construídas de cobre em seção circular ou retangular, isolados com papel ou verniz

 

Núcleo: Composto de chapas de ferrossilício isoladas e sobrepostas, formando um bloco de ferro concentrado, é através do núcleo do transformador que o fluxo magnético flui entre o enrolamento primário e o enrolamento secundário

 

Óleo Isolante: Composto de chapas de ferrossilício isoladas e sobrepostas, formando um bloco de ferro concentrado, é através do núcleo do transformador que o fluxo magnético flui entre o enrolamento primário e o enrolamento secundário

 

Buchas e Isoladores: componente destinado a proporcionar o isolamento elétrico entre o condutor energizado e a carcaça do equipamento, geralmente construídos em porcelana ou vidro.

 

Fonte: EA – Engenheiros Associados

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