Transformadores E Frequencia

Transformador

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Transformador

Transformador trifásico

Um transformador ou trafo é um dispositivo destinado a transmitir energia elétrica ou potência elétrica de um circuito a outro, transformandotensões, 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,1 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.

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.

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

Um transformador ideal. A corrente secundária surge para a ação secundária EMF na impedância de carga (não mostrado).

O transformador é baseado em dois princípios: o primeiro, descrito via lei de Biot-Savart, afirma que corrente elétrica produzcampo 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. Aalteração 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 umcampo magnético. A bobina primária e secundária são ambas enroladas sobre um núcleo de material magnético de elevada depermeabilidade 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

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.3

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.1

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