1. 23/06/13 Transformador – Wikipédia, a enciclopédia livre
pt.wikipedia.org/wiki/Transformador 1/6
Transformador
Transformador trifásico
Transformador
Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre.
Um transformador ou trafo 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.
Inventado em 1831 por Michael Faraday, os transformadores
são dispositivos que 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 é por
necessitar dessa variação no fluxo magnético que os
transformadores só funcionam em corrente alternada.
Índice
1 Estrutura
2 Princípios básicos
3 Tipos de transformadores
3.1 Transformadores de potência
3.2 Autotransformadores
4 Simbologia
5 Transformador ideal
5.1 Transformador em vazio
6 Referências
7 Ver também
8 Ligações externas
Estrutura
Um transformador é formado basicamente de:
Enrolamento - O enrolamento de um transformador é formado de varias bobinas que em geral são feitas de
cobre eletrolítico e recebem uma camada de verniz sintético como isolante.
Núcleo - esse em geral é feito de um material ferro-magnético e o responsável por transferir a corrente induzida
no enrolamento primário para o enrolamento secundário.
Esses dois componentes do transformador são conhecidos como parte ativa, os demais componentes do
transformador fazem parte dos acessórios complementares.
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Um transformador ideal. A corrente secundária surge para a
ação secundária EMF na impedância de carga (não
mostrado).
No caso dos transformadores de dois enrolamentos, é comum se denominá-los como enrolamento primário e
secundário, existem transformadores de três enrolamentos sendo que o terceiro é chamado de terciário. Há
também os transformadores que possuem apenas um enrolamento, ou seja, o enrolamento primário possui um
conexão com o enrolamento secundário, de modo que não há isolação entre eles, esses transformadores são
chamados de autotransformadores.
Um transformador trifásico consta internamente de 3 transformadores que podem ser ligados de diferentes
modos. Ligando os enrolamentos primarios em triangulo e os enrolamentos secundários em estrela, ficamos
com um conjunto em que o primário recebe corrente trifásica e no secundário temos tres fases e neutro (sendo
o neutro o centro da estrela). Temos assim desta forma tensões simples e tensões compostas. No caso da
distribuição de energia eléctrica temos 400 volt entre fases, temos 3 situações dessas (entre as fases R e S ; S e
T ; R e T) e temos 230 volt entre qualquer uma das fases e o neutro.
Princípios básicos
O transformador é baseado em dois princípios:
o primeiro, descrito via lei de Biot-Savart,
afirma que corrente elétrica produz campo
magnético (eletromagnetismo); o segundo,
descrito via lei da indução de Faraday, implica
que um campo magnético variável no interior de
uma bobina ou enrolamento de fio induz uma
tensão elétrica nas extremidades desse
enrolamento (indução eletromagnética). A
tensão induzida é diretamente proporcional à
taxa temporal de variação do fluxo magnético
no circuito. A alteração na corrente presente na
bobina do circuito primário altera o fluxo
magnético nesse circuito e também na bobina
do circuito secundário, esta última montada de
forma a encontrar-se sob influência direta do
campo magnético gerado no circuito primário.
A mudança no fluxo magnético na bobina
secundária induz uma tensão elétrica na bonina
secundária.
Um transformador ideal é apresentado na figura adjacente. A corrente passando através da bobina do circuito
primário cria um campo magnético. A bobina primária e secundária são ambas enroladas sobre um núcleo de
material magnético de elevada de permeabilidade magnética, a exemplo um núcleo de ferro, de modo que a
maior parte do fluxo magnético passa através de ambas as bobinas. Se um dispositivo elétrico é conectado ao
enrolamento secundário, uma vez provido que a corrente e a tensão aplicadas ao circuito primário tenham os
sentidos indicados, a corrente e a tensão elétricas no dispositivo (usualmente denominado por "carga" do
circuito) terão também sentidos definidos, como os indicados na figura. Na prática os transformadores operam
com tensões e correntes alternadas, de forma que as marcações na figura representam a rigor, as relações de
fase entre os sinais no circuito primário e secundário visto que as tensões e correntes estão constantemente
alternando seus sentidos a fim de prover um fluxo magnético variável.
Tipos de transformadores
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Transformador de distribuição
Os transformadores são classificados de acordo com vários critérios. As classificações de acordo com a
finalidade, o tipo, o material do núcleo e o número de fases são algumas das mais importantes.
Quanto a finalidade
Transformadores de corrente
Transformadores de potência
Transformadores de distribuição
Transformadores de força
Quanto ao tipo
Dois ou mais enrolamentos
Autotransformador
Quanto ao material do núcleo
Ferromagnético
Núcleo de ar
Quanto ao número de fases
Monofásico
Trifásico
Polifásico
Para se reduzir as perdas o núcleo de muitos transformadores são laminados para reduzir a indução de
correntes parasitas ou de Foucault, no próprio núcleo. Em geral se utiliza aço-silício com o intuito de se
aumentar a resistividade e diminuir ainda mais essas correntes parasitas. Esses transformadores são chamados
transformadores de núcleo ferromagnético. Há ainda os transformadores de núcleo de ar, que possui seus
enrolamentos em contato com a atmosfera.
Transformadores também podem ser utilizados para o casamento de impedâncias. Esse tipo de ligação consiste
em modificar o valor da impedância vista pelo lado primário do transformador, são em geral de baixa potência.
Transformadores de potência
Os transformadores trifásicos ou de potência são destinados
a rebaixar ou elevar a tensão e consequentemente elevar ou
reduzir a corrente de um circuito, de modo que não se altere
a potência do circuito. Esses transformadores podem ser
divididos em dois grupos:
Transformador de força - esses transformadores são
utilizados para gerar, transmitir e distribuir energia em
subestações e concessionárias. Possuem potência de 5
até 300 MVA. Quando operam em alta tensão têm
até 550 kV.
Transformador de distribuição - esses transformadores são utilizados para rebaixar a tensão para ser
entregue aos clientes finais das empresas de distribuição de energia. São normalmente instalados em
postes ou em câmaras subterrâneas. Possuem potência de 30 a 300 kVA; em alta tensão têm tensão de
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4. 23/06/13 Transformador – Wikipédia, a enciclopédia livre
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Um autotransformador variável
15 ou 24,2 kV, já o transformador de baixa tensão tem 380/220 ou 220/127 V.
Autotransformadores
Nos autotransformadores os enrolamentos primário e secundário estão em
contato entre si. O enrolamento tem pelo menos três saídas, onde as
conexões elétricas são realizadas. Um autotransformador pode ser menor,
mais leve e mais barato do que um transformador de enrolamento duplo
padrão. Entretanto, o autotransformador não fornece isolamento elétrico.
Autotransformadores são muitas vezes utilizados como elevadores ou
rebaixadores entre as tensões na faixa 110-117-120 volts e tensões na faixa
220-230-240 volts. Por exemplo, a saída de 110 ou 120V de uma entrada
de 230V, permitindo que equipamentos a partir de 100 ou 120V possam
ser usados em uma região de 230V.
Um autotransformador variável é feito expondo-se partes das bobinas do
enrolamento e fazendo a conexão secundária através do deslizamento de um contato, resultando em variação na
relação das espiras. Tal dispositivo é normalmente chamado pelo nome de marca Variac.
Simbologia
Alguns símbolos comumente utilizados em diagramas elétricos e eletrônicos:
Transformador com núcleo de ar.
Transformador com núcleo de ferro.
Transformador de núcleo de ferro com blindagem eletrostática, que protege contra acoplamento
eletrostático entre os enrolamentos.
Autotransformador.
Transformador ideal
Um transformador ideal é aquele em que o acoplamento entre suas bobinas é perfeito, ou seja, todas
concatenam, ou “abraçam”, o mesmo fluxo, o que vale dizer que não há dispersão de fluxo. Isso implica
assumir a hipótese de que a permeabilidade magnética do núcleo ferromagnético é alta ou, no caso ideal,
infinita, e o circuito magnético é fechado. Além disso, admite-se que o transformador não possui perdas de
qualquer natureza, seja nos enrolamentos, seja no núcleo.
Transformador em vazio
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5. 23/06/13 Transformador – Wikipédia, a enciclopédia livre
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Considerando, um transformador ideal, sendo o fluxo total, , o mesmo em ambas as bobinas, já que se
desprezam os fluxos dispersos e o núcleo tem → ∞, as f.e.m.’s, e , induzidas nessas bobinas (adotando
a convenção receptor), escrevem-se como:
e
Dividindo-se por chega-se à relação de tensões entre primário e secundário:
sendo a denominada relação de espiras ou relação de transformação. Esta é a primeira propriedade do
transformador que é a de transferir ou refletir as tensões de um lado para outro segundo uma constante a.
Convencionando-se como a espira acoplada à DDP do circuito (primário) tem-se: para um
abaixador de tensão e para um elevador de tensão
Referências
1. ↑ Transformadores (http://www.webcitation.org/64XvBGiy7) (em português). infoescola.com.
Arquivado do original (http://www.infoescola.com/eletricidade/transformadores/) em 8 de janeiro de 2012.
Página visitada em 8 de janeiro de 2012.
2. ↑ Michel Faraday (http://www.webcitation.org/64Xv3pTtQ) (em português). infopedia.pt. Arquivado do
original (http://www.infopedia.pt/$michael-faraday) em 8 de janeiro de 2012. Página visitada em 8 de janeiro de
2012.
3. ↑ Transformadores (http://www.webcitation.org/64XeIPMo9) (pdf) (em português). claitonfranchi.com.
Arquivado do original (http://www.claitonfranchi.com/administra/upload/2/TRANSFORMADORES.pdf) em 8
de janeiro de 2012. Página visitada em 8 de janeiro de 2012.
4. ↑ Apostila - transformadores (http://www.webcitation.org/64YFTYjpm) (pdf) (em português). ebah.com.br.
Arquivado do original (http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAS-cAC/apostila-transformadores) em 8 de
janeiro de 2012. Página visitada em 9 de janeiro de 2012.
5. ↑ BAKSHI, M. V.; Bakshi, U. A. Electrical Machines - I (em inglês). [S.l.: s.n.]. p. 330. ISBN 8184310099
6. ↑ SÍMBOLOS DE TRANSFORMADORES ELÉCTRICOS (http://www.webcitation.org/64YGAn5ei) (em
espanhol). asifunciona.com. Arquivado do original
(http://www.asifunciona.com/tablas/transformadores/simb_transf.htm) em 8 de janeiro de 2012. Página visitada
em 9 de janeiro de 2012.
7. ↑ Transformador ideal (http://www.webcitation.org/64YJX2B6l) (em português). dsee.fee.unicamp.br.
Arquivado do original (http://www.dsee.fee.unicamp.br/~sato/ET515/node58.html) em 9 de janeiro de 2012.
Página visitada em 9 de janeiro de 2012.
Ver também
Autotransformador
Transformador de corrente
Capacitor
Indutor
3
a b c d e
a b c d
a b