Transformadores

       Um transformador é um dispositivo que transforma uma corrente alternada sinusoidal, com uma determinada tensão, numa corrente eléctrica sinusoidal, com uma tensão eventualmente diferente, sendo esta transformação realizada através da acção de um fluxo magnético.

         A criação do fluxo magnético é realizada através de  uma bobina enrolada ao núcleo de ferro laminado, através da qual se faz passar uma corrente eléctrica variável no tempo ( lei de Lenz-Faraday). O valor de tensão de saída (V2) , é obtido colocando uma segunda bobina enrolada em torno do mesmo núcleo de ferro laminado. A primeira bobine, onde se liga a fonte de tensão, é chamada de primário (ou enrolamento primário) e a bobina, onde se vai buscar a tensão saída, é chamada de secundário (ou enrolamento secundário).

Tipos de transformadores 

      existem diversos tipos de transformadores irei tratar de cada um mas detalhado em outra postagem.

Modelização do transformador

Transformador ideal

          É um transformador sem perdas, isto é, a potência eléctrica obtida no secundário é igual à
potência eléctrica injetada no lado do primário.

O transformador possui NP espiras de fio no primário e NS espiras de
fio no secundário.  A relação de transformação para este transformador é dada por:

Rt= Vp = Np             S1=S2
        Vs   Ns

A impedância é definida como:
 
Z=V/I

A impedância aparente (impedância Z vista do lado do primário, tendo o transformador
pelo meio) – Z’ – é dada por:

Z=Vp
     Ip

Como a relação de transformação é: vP = rt vS  e   iP = iS /rt, vem:








Transformador real – circuito eléctrico equivalente

       Tendo qualquer transformador, real, perdas, estas terão que ser consideradas, mesmo quando
apenas ao nível de utilização da máquina  – determinação do rendimento, que relaciona a energia
fornecida  e a energia utilizada. Às perdas  já  referidas no electromagnetismo  (perdas por correntes
induzidas, perdas por histerese e  perdas por dispersão magnética) vêm adicionar-se as perdas de Joule nos enrolamentos primário e secundário, visto que têm resistência e por elas passam as correntes do primário e do  secundário.  Entrando em conta com as referidas perdas, teremos o  circuito eléctrico equivalente do transformador

as perdas são:

Testes ao transformador

Ensaio em vazio 

O secundário é deixado em aberto (não ligado a qualquer carga), sendo o enrolamento primário ligado à tensão nominal. Dado que o secundário está em vazio, nenhuma corrente flui nele e, 

consequentemente:  

a)  nenhuma energia é transmitida 

para aquele ramo do circuito 

b)  as perdas de Joule, no 

enrolamento secundário, são nulas 

Verifica-se, entretanto, que o watímetro e o amperímetro, inseridos no circuito do primário, mostram valores não nulos  – esta energia é “gasta” no enrolamento primário (Joule) e no núcleo de ferro (Eddy e histerese). poderemos dizer que a energia gasta neste ensaio é atribuível às perdas de Eddy e de Histerese, denominadas de perdas no ferro – PFE. Além deste valor de perdas, poderemos ainda determinar o fator de potência do transformador, em vazio. Este valor é importante, pois muitas vezes o transformador é deixado sem carga, tendo, do ponto de vista do fornecedor de energia,  que gera uma potencia reativa (consumida ou produzida) que importa conhecer. Assim, sendo a potência activa dada por

Ensaio em curto-circuito 

O secundário é curto circuitado e aumenta-se a tensão no primário até que a corrente no secundário atinja o valor nominal. Note-se que, estando o secundário em curto circuito, a sua impedância é quase nula, donde, a tensão necessária, no primário, para obter essa corrente, é muito pequena. Como neste ensaio a tensão no primário é reduzida, então a corrente que flui no enrolamento (IP) é também reduzida.  

 Este ensaio permite conhecer, também, o valor da corrente de curto circuito do secundário 

(e, através da relação de transformação, a corrente de curto circuito do primário), fazendo uma 

regra de três simples  – se com uma tensão V Pcc se obtém a corrente nominal no secundário, então 

com a tensão nominal no primário (e um curto  circuito no secundário) obter-se-á a corrente de 

curto circuito. O conhecimento deste valor é de fundamental importância para a determinação de 

algumas grandezas relacionadas com dispositivos de protecção na instalação eléctrica, à qual o 

transformador pertence. 

 V1cc------I2n

V1n--------I2cc

Rendimento 

Determinadas as perdas, poderemos determinar o rendimento do transformador. Define-se o fator de carga  (C), como sendo a relação entre a corrente do secundário do transformador, num determinado momento, e a sua corrente nominal, isto é:  

C= I2/In

 As perdas no Ferro são praticamente constantes, qualquer que seja a carga do 

transformador. As perdas no Cobre dependem do fator de carga, já que a sua expressão é:  

Pcu=Rp.I²p+ Rs.I²s

podemos então definir o rendimento do transformador como:

fonte: Eduardo Paiva. Transformadores