Eletronica.

Como construir transformadores

Este artigo tem como finalidade, ensinar o leitor a fabricar transformadores para uso diversos.

Às vezes não encontramos no mercado transformadores com voltagens especiais ou quando encontramos, o custo é muito elevado.

Para fabricarmos um transformador, é preciso primeiro determinar as características do trafo que precisamos, e ai fazer os cálculos para a fabricação.

Bem, primeiro vamos saber o que é um campo magnético e como funciona a indução eletromagnética para que o leitor entenda como funciona um transformador.

Campo magnético e indução eletromagnética

Um campo magnético possui duas propriedades distintas, a primeira, de atrair e repelir substâncias magnéticas (ferro,cobalto e níquel) e a segunda, de indução, sendo que o mesmo pode ser natural ou artificial.

Natural: Quando gerado por um imã natural (magnetita) ou por fenômenos elétricos atmosféricos.

Artificial: Gerado pela interferência humana, e conhecido como campo eletromagnético.

Neste artigo vamos trabalhar com a propriedade de indução de um campo eletromagnético, pois a finalidade aqui é de ensinar como se fabrica um transformador.

Toda corrente elétrica gera um campo magnético de igual intensidade desta, ou vice-versa, portanto podemos com um campo magnético também gerar uma corrente elétrica e este fenômeno acontece pelo processo que denominamos de indução eletromagnética.

Um transformador é um equipamento que através da indução eletromagnética, efetua a transformação da voltagem, tanto para maior quanto para menor.

O transformador recebe denominações: nuclear ou encouraçado de acordo com sua estrutura, trifásico, bifásico ou monofásico de acordo com suas fases, de alta ou baixa tensão de acordo com suas voltagens. Regulador de tensão, isolador de corrente ou simplesmente transformador de voltagens de acordo com suas finalidades.

Nas figuras abaixo, temos um transformador tipo nuclear (fig 01) e tipo encouraçado (fig 02), ambos com duas bobinas, uma calculada para 220 volts e outra para 12 volts ou seja, se aplicamos 220 volts no enrolamento primário, teremos 12 volts no secundário.

O inverso também é verdadeiro, se aplicamos 12 volts no enrolamento secundário, teremos 220 volts no primário, neste caso estes transformadores tem a finalidade simplesmente de transformar a voltagem tanto para mais quanto para menos.

A diferença entre ambos esta somente na estrutura, um tem uma janela e duas pernas onde estão as duas bobinas e o outro, duas janelas e três pernas com as duas bobinas enroladas na perna central.

Para projetarmos um transformador, é necessário primeiro definir o tipo e a finalidade do mesmo, se para uso como estabilizador, isolador de corrente ou simplesmente como transformador de voltagem

Definindo o seu uso, vamos definir as voltagens dos enrolamentos, se os mesmos serão de uso contínuo ou intermitente e qual a potencia que necessitamos.

Definindo estes dados, vamos fazer nosso projeto calculando a bitola do fio, numero de espiras de cada bobina, sessão em mm² do ferro silício etc..

Ver nas figuras 3 e 4, onde são determinadas as medidas proporcionais do ferro silício, nos dois tipos de transformadores:

No tipo de trafo cfe. fig 03 (atômoco), as quatro pernas do mesmo devem ter medidas iguais (A), e a medida da base da janela (C), não deve ultrapassar o dobro da altura (H).

Já o tipo cfe. fig 04 (encouraçado), tanto as pernas laterais quanto as superiores e inferiores (A) devem ter as mesmas medidas, a perna central de ter o dobro da medida (2A),

Neste artigo, trabalharemos com o tipo encouraçado, pois o tipo atômico não é muito usado.

Encontraremos com facilidade no mercado, as chapas de ferros silício para fabricação do transformador tipo encouraçado conforme figura nº 04

Vamos determinar as características do transformador que queremos fabricar, e executar os cálculos de acordo com as mesmas.

Voltagens de entrada: ------------------------------------------- 110 + 110 volts

Voltagens de saída:---------------------------------------------- 12 + 12, 9, 6, 5 volts

Potencias de saída para cada voltagem----------------------- 5 A

Freqüência de operação------------------------------------------- 60 hz

Primeiro vamos calcular as potencias dos secundários:

c) - P² = I² x E² = 5 x 12 = 60 W

d) - P² = I² x E² = 5 x 12 = 60 W P² = potencia do secundário em watts

e) - P² = I² x E² = 5 x 9 = 45 W I² = corrente do secundário em ampér

f) - P² = I² x E² = 5 x 6 = 30 W E² = tensão do secundário em volts

g) - P² = I² x E² = 5 x 5 = 25 W

Total das potencias dos secundários: 60 + 60 + 45 + 30 + 25 = 220 W

Como todo o transformador tem perdas através do ferro e do aquecimento, vamos considerar seu rendimento em 80%., portanto:

U = 80% = 80 / 100 = 0,8

A potencia do primário será de :

P¹ = P² / U = 220 / 0,8 = 275 W

P¹ = potencia do primário em watts

U = fator de rendimento do transformador

Vimos que teremos que fabricar o primário para 275 watts para que possamos ter no secundário os 220 watts desejados, já considerando as perdas com o ferro e com o aquecimento do mesmo.

Obs:

Primário