Apresenta

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TRANSFORMADORES
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Elementos de um Transformador
Em sua forma mais básica um transformador
consiste de
- Enrolamento primário.
- Enrolamento secundário.
- Núcleo Magnético
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Os enrolamentos de um transformador são
isolados eletricamente do núcleo e entre si
também através de materiais isolantes especiais.
O núcleo deve ser de um material de alta
permeabilidade magnética e de baixa perda ôhmica.
Seu formato varia de projeto para projeto,
conforme sua aplicação e necessidade de isolação.

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Tipos de Transformadores

• Transformadores de potência

• Transformadores de medição (corrente ou
  potencial)

• Transformadores de sinal

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TRANSFORMADOR DE POTÊNCIA
Transformadores de potência são usados para
fornecimento de tensão para vários circuitos em
equipamento elétrico.
Estes transformadores têm dois ou mais
enrolamentos enrolados sobre um núcleo de ferro
laminado.
O número de enrolamentos e de espiras por
enrolamento depende da tensão que é aplicada e
fornecida pelo transformador
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TRANSFORMADOR DE MEDIÇÃO
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TRANSFORMADOR DE SINAIS
São geralmente utilizados em eletrônica,
trabalhando com freqüências geralmente elevadas
(mais do que 60 Hz). São trafos com
características e aplicações muito específicas.
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CARACTERÍSTICAS DO NÚCLEO
A composição de um núcleo de um transformador
depende de alguns fatores como tensão, corrente,
e freqüência.
Os custos de construção e limitações de tamanho
são também fatores a serem considerados.
Geralmente os núcleos são construídos de ar,
ferro macio, e aço. Cada um destes materiais é
satisfatório para algumas aplicações e inadequado
para outras.
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Um transformador cujo núcleo é construído de
folhas laminadas de aço que dissipa calor
eficientemente providenciando, assim, uma
eficiente transferência de potência. A maioria
dos transformadores que você encontrará em
equipamentos contém núcleo de aço laminado.
Estas folhas laminadas são separadas por um
material de não condutor, como verniz, e então
formando um núcleo.
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Normalmente, transformadores de núcleo de ar são
usados quando a fonte de tensão tiver uma
freqüência alta (acima 20 kHz). Transformadores
de núcleo de ferro são normalmente usados quando
a freqüência de fonte for baixa (abaixo de 20
kHz).
O transformador de núcleo de ferro providencia
melhor transferência de potência do que um
transformador de núcleo de ar.
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O propósito das laminações é reduzir certas
perdas. Um ponto importante para se lembrar é que
o núcleo do transformador mais eficiente é aquele
que oferece o melhor caminho para as linhas de
fluxo com menos perda em energia magnética e
elétrica.
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TRANSFORMADOR DE NÚCLEO ENVOLVENTE
Assim nomeado porque o núcleo é amoldado com um
quadrado oco no centro. Note que o núcleo é
composto de muitas laminações de aço.
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TRANSFORMADORES COM NÚCLEO ENVOLVIDO
O mais popular e eficiente núcleo de
transformador. Como mostrado, cada camada do
núcleo consiste de uma lâmina tipo E e uma
lâmina tipo I. Estas seções são amarradas
individualmente. As laminações são separadas uma
das outras e então apertadas para formar o núcleo.
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PRINCIPIO DE FUNCIONAMENTO DO TRANSFORMADOR
O enrolamento primário é conectado a uma fonte de
tensão AC/ 60 hertz. O campo magnético se expande
e se contrai no primário. A expansão e contração
do campo magnético senoidal ao redor do primário,
corta o secundário e induz uma tensão alternada
senoidal.
Esta tensão causa um fluxo de corrente alternada
que flui pela carga. A tensão pode ser aumentada
ou diminuída dependendo dos requisitos de projeto
do primário e do secundário.
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Vp - tensão aplicada ao primário, V Np - número
de espiras do enrolamento primário Ip - corrente
drenada da fonte pelo enrolamento primário, A Vs
- tensão que aparece nos terminais do
secundário, V Ns - número de espiras do
enrolamento secundário Is - Corrente induzida
entregue à carga ligada ao secundário, A.
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(No Transcript)
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O TRANSFORMADOR IDEAL

• A curva de magnetização B-H do núcleo é linear

• Núcleo com permeabilidade infinita

• Enrolamento elétrico sem perdas (r 0)

• Perdas no ferro nulas

• Não apresentam fluxo de dispersão

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A tensão induzida pode ser calculada por
Resolvendo a derivada acima obtemos o valor
eficaz dessa tensão induzida
Para a bobina do primário Para a bobina do
secundário
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Como f e fm são constantes, temos a seguinte
relação
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Em um transformador ideal temos
Sprimário Ssecundário
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Com o interruptor aberto e uma tensão ac aplicada
o primário, há, porém, uma corrente muito pequena
chamada de corrente de excitação fluindo no
primário.
Essencialmente, o que a corrente de excitação faz
é "excitar" o enrolamento do primário e criar um
campo magnético.
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A quantidade de corrente de excitação é
determinada através de três fatores
(1) a quantia de tensão aplicada (V1)
(2) a resistência (R) do fio do enrolamento do
primário e perdas no núcleo, e
(3) a XL que é dependente da freqüência da
corrente de excitação.
Estes dois últimos fatores são controlados
através de projeto do transformador.
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Esta pequena corrente de excitação têm duas
funções
? A maioria da energia de excitação é usada para
manter o campo magnético do primário.
? Uma pequena quantia de energia é usada para
superar as perdas de resistência no fio e no
núcleo que são dissipadas na forma de calor
(perda de potência).
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Quando um dispositivo de carga é conectado no
enrolamento secundário de um transformador, a
corrente flui pelo secundário e pela carga. O
campo magnético produzido pela corrente no
secundário interage com o campo magnético
produzido pela corrente no primário. Esta
interação resulta numa indutância mútua entre os
enrolamentos primários e secundários.
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O Fluxo Total no núcleo do transformador é comum
aos enrolamentos primário e secundário. É
também o meio pelo qual é transferida a energia
do enrolamento primário para o enrolamento
secundário. Considerando que este fluxo
interage com ambos os enrolamentos, este é
chamado FLUXO MÚTUO A indutância que produz este
fluxo é também comum aos enrolamentos, e é
chamada INDUTÂNCIA MÚTUA.
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O transformador real
No transformador real os fluxos dispersos, no
primário e no secundário, são considerados,
produzindo uma reatância primária, XLp e
secundária, XLs, respectivamente. Além disso,
no trafo real, as resistências dos enrolamentos
também são consideradas, sendo Rp a resistência
do primário e Rs a resistência do secundário.
Essas resistências somadas às reatâncias
produzem quedas de tensão internas no
transformador
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Impedância interna do primário
Impedância interna do secundário
queda de tensão interna do enrolamento do
primário
queda de tensão interna do enrolamento do
secundário
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Assim as tensões induzidas do primário e do
secundário serão
VP gt EP
VS lt ES