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ETAPA 4 – Aula Tema: Transformadores

Passo 1: Pesquise na Internet sobre as diferenças entre transformadores com núcleo ferromagnético e transformadores com núcleo de ar.

Transformador constituído por núcleo de material ferromagnético, como aço produz um caminho de baixa relutância para o fluxo gerado. Geralmente o núcleo de aço dos transformadores são laminados para reduzir a indução de correntes parasitas ou de correntes de foucault no próprio núcleo, já que essas correntes contribuem para o surgimento de perdas por aquecimento devido ao efeito Joule.

Os materiais mais permeáveis são os ferromagnéticos. Eles têm permeabilidades centenas a vários milhares de vezes a do ar, e são usados como núcleos de indutores, transformadores, motores e geradores elétricos, sempre concentrando o fluxo, possibilitando grandes campos (e indutâncias).

Em transformadores de núcleo de ferro o rendimento geralmente é superior 90%. O rendimento é muito elevado, pois funciona com freqüências muito baixas, é feito normalmente com chapas de aço no núcleo, possuindo algumas vezes blindagens metálicas para evitar interferências e blindagens de resina para evitar vibrações mecânicas.

Transformador com núcleo de ar confere uma característica linear ao circuito magnético do transformador, e não apresenta perdas magnéticas, porém apresenta grande relutância e, conseqüentemente, necessita de maior f.m.m. de excitação. Se a permeabilidade relativa aço-silício é da ordem de alguns milhares, para os valores de densidade de fluxo utilizados nos transformadores, um milímetro de entreferro num núcleo pode equivaler a metros de material ferromagnético, no que diz respeito a f.m.m. de excitação. Portanto, com núcleos de ar, a corrente magnetizante poderá ser relativamente elevada, a menos que o enrolamento possua uma grande quantidade de espiras, ou seja, excitado com frequência elevada, para que ofereça à fonte uma grande reatância.

Por essa razão e pelo dato de as perdas magnéticas nos materiais ferromagnéticos crescerem mais do que proporcionalmente com a frequência, os núcleos de ar ficam restritos quase que exclusivamente a pequenos transformadores (do tipo de controle) de frequências mais elevadas que as industriais. A principal diferença é que transformadores com núcleos de ferro se destinam a frequências baixas na rede doméstica ou áudio frequência. Já os geradores com núcleo a ar destinam-se á frequências mais elevadas, como transformadores de radio frequência.

Passo 2: Descubra quais as principais aplicações de cada um dos tipos de transformadores pesquisados.

Aplicação Transformador Núcleo Ferromagnético

Transformadores de áudio frequência ( AF ) - São usados nas áudio-frequências (baixas frequências) como transferidores de potência e casadores de impedância. Possuem núcleo de ferro e são empregados, principalmente, nos amplificadores transferidores de potência e nos microfones de carvão, encontrados nos equipamentos de comunicações.

Aplicação Transformador Núcleo a ar

Transformadores de rádio frequência ( RF ) - Utilizam núcleo de ar, possuem baixa impedância e são utilizados nos circuitos de acoplamento de antena. Os transformadores sem núcleos são utilizados em aplicações de altas frequências onde, por menor que seja o acoplamento magnético, se tem com facilidade uma boa transferência de energia.

Passo 3: Pesquise sobre os tipos de perdas existentes no transformador (no enrolamento e no núcleo) e compare as perdas por histerese e correntes de Foucault.

Além das perdas no cobre dos enrolamentos (devidas à resistência), os transformadores e bobinas apresentam perdas magnéticas no núcleo.

Perdas por Histerese: Os materiais ferromagnéticos são passíveis de magnetização, através do realinhamento dos domínios, o que ocorre ao se