ATPS CONVERSÃO ELETROMECÂNICA PARTE 3 ETAPA 1 E 2

ETAPA 3 - PASSO 1

TRANSFORMADORES

O QUE SÃO:

Transformadores são dispositivos destinados a transmitir energia elétrica ou potência elétrica de um circuito à outro, transformando tensões, correntes; e ou de modificar os valores das Impedância(relação entre o valor eficaz da diferença de potencial entre dois pontos de circuito em consideração, e o valor eficaz da corrente elétrica resultante no circuito) de um circuito elétrico.

Trata-se de um dispositivo de corrente alternada que opera baseado nos princípios eletromagnéticos da Lei de Faraday e da Lei de Lenz. O transformador consiste de duas ou mais bobinas ou enrolamentos, e um "caminho", ou circuito magnético, que "acopla" essas bobinas.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMENTO:

O transformador é formado basicamente por duas bobinas com diferentes números de espiras, enroladas em um mesmo núcleo de material ferromagnético, afim de produzir um caminho de baixa relutância para o fluxo gerado. Geralmente o núcleo de aço dos transformadores é laminado, para reduzir a indução de correntes parasitas ou de corrente de Foucault no próprio núcleo, já que essas correntes contribuem para o surgimento de perdas por aquecimento, devido ao efeito Joule.

O enrolamento primário está ligado a um gerador de corrente alternada e o enrolamento secundário está ligado a uma resistência.

Quando ligamos uma corrente alternada, no enrolamento primário é produzido um campo magnético que é proporcional ao número de voltas do fio em torno do metal e a intensidade da corrente aplicada. O fluxo magnético que é produzido chega ao núcleo do braço metálico, e sem encontrar resistência chega ao enrolamento secundário. Após chegar ao enrolamento secundário, por indução eletromagnética, cria-se uma corrente elétrica que tem variação de acordo com corrente do enrolamento primário e também com o número de espiras dos dois enrolamentos.

TIPOS DE TRANSFORMADORES:

Há uma variedade de transformadores com diferentes tipos de circuito, mas todos operam sobre o mesmo princípio de indução eletromagnética.

AUTOTRANSFORMADOR – É um transformador cujos enrolamentos primário e secundário coincidem parcialmente. Os acessos ao primário e ao secundário são coincidentes ou com as extremidades ou com pontos intermédios do enrolamento, sendo um dos terminais do primário sempre coincidente com um dos do secundário. O autotransformador é do tipo redutor quando o número de espiras do secundário é inferior ao do primário, e do tipo elevador no caso contrário.

TRANSFORMADORES COM MULTIPLOS ENROLAMENTOS - Podem ser construídos com múltiplos enrolamentos primários ou secundários. Os enrolamentos encontram-se acoplados uns aos outros através de um núcleo magnético comum, sendo em geral todos eles sede de fluxo magnético e de força eletro-motriz induzida.

TRANSFORMADORES DE MEDIDA - Destinam-se a efetuar a redução das grandezas tensão ou corrente elétrica em redes de transporte e distribuição de energia, designadamente para efeitos da sua medição ou detecção segura em aparelhos de reduzidas dimensões e relativa precisão. Podem ser de dois tipos básicos: de tensão e de corrente.

TRANSFORMADORES DE POTENCIA - São destinados primariamente à transformação da tensão e das correntes operando com altos valores de potência, de forma a elevar o valor da tensão e conseqüentemente reduzir o valor da corrente. Este procedimento é utilizado pois ao se reduzir os valores das correntes, reduz-se as perdas por efeito Joule nos condutores.

PORQUE USAR:

É importante, tanto para a segurança quanto para o bom funcionamento dos aparelhos elétricos, que a tensão que sai da usina geradora de energia elétrica e a que chega até as residências sejam relativamente baixas.

Por outro lado, quando se transmite energia da usina até seus destinos finais, é preferível que se trabalhe com uma corrente elétrica muito baixa, para evitar perdas. Mas para que a corrente seja relativamente baixa, a tensão produzida deve ser bastante alta. Para se elevar essa tensão, utilizamos os transformadores.

ASPECTOS CONSTRUTIVOS

Núcleo:

Confeccionado com chapas de Aço-Silicio laminado, empilhadas e prensadas, asquais apresentam permeabilidades magnéticas elevadas.

Enrolamentos:

Confeccionados com material condutor de alta condutividade, normalmente cobre, envernizados e isolados do núcleo.

Os enrolamentos do transformador são diferentes. O lado 1, normalmente denominado“primário”, apresenta N1 espiras e o do lado 2, denominado “secundário”, possui N2 espiras.

PERDAS NOS TRANSFORMADORES

- Perdas no Núcleo

Nos transformadores de potência, a maior parcela de perda ocorre no núcleo. Por isso, são chamadas de perdas no núcleo ou perdas no ferro, porque as maiorias dos núcleos são feitos de ferro doce ou aço. As perdas no núcleo também podem ser subdivididas em 2 partes:

- Correntes Parasitas

Como o ferro doce e o aço são bons condutores, o núcleo está sujeito a ter correntes induzidas quando submetido a um campo magnético. Tais correntes são chamadas de correntes parasitas ou correntes de Foucalt. Quando uma corrente alternada está fluindo pelo enrolamento, um campo magnético variável surge no núcleo. A variação desse campo, aumentando e diminuindo, induz uma tensão no núcleo e essa força eletromotriz causa a circulação de correntes parasitas. A minimização das correntes de Foucalt é conseguida substituindo o núcleo compacto por um conjunto de lâminas ou chapas metálicas. As lâminas são revestidas com um verniz isolador, de modo que não haja passagem de corrente de uma para outra. Assim, qualquer corrente parasita produzida fica restrita a uma única lâmina de metal. Devido à área seccional de cada chapa ser muito pequena, as resistências individuais é relativamente elevadas. Isso mantém a amplitude das correntes de Foucalt baixa e a perda em potência muito menor.