Experimento 5 : Noções Básicas do Funcionamento de um Transformador

Laboratório de Física III / Curso: Química

Experimento 5 : Noções Básicas do Funcionamento de um Transformador

Nome dos integrantes do grupo

R.A.

Nome do professor:

Campus Bauru

03 de Setembro de 2016

1. Objetivo

Estudar o funcionamento de um transformador e a influência do número de espiras nas bobinas aplicando uma variação de tensão.

2. Materiais

Fonte de tensão da LEYBOLD

2 multímetros DAWER DM-2020

2 bobinas de 500 espiras

1 bobina de 1000 espiras

Cabos banana-banana

Núcleo de ferro para bobinas

3. Procedimento experimental

1 - Montou-se o circuito, utilizando-se uma fonte de tensão alternada de 0 a 12V, dois multímetros, duas bobinas e um núcleo de ferro.

Figura 1: Deseneho esquemático da montagem de um transformador para registrar medidas de tensões no primário e secundário.

2 - Colocou-se a fonte de tensão no circuito primário com uma tensão de 0V e leu-se a tensão na bobina primaria e na secundaria. Com estes valores, tanto do primário quanto do secundário, fez-se a tabela 1.

3 - Repetiu-se o procedimento 2 para as tensões no primário de 2,0V; 4,0V; 6,0V; 8,0V e 10V.

4 - Repetiu-se o procedimento 2 e 3 para os valores de números de espiras de 1000 espiras para o primário e 500 espiras para o secundário, isto para a terceira coluna da tabela e de 500 espiras para o primário e 500 espiras no secundário para o terceiro caso. O primeiro caso teve 500 espiras no primário e 1000 espiras no secundário.

5 - Plotou-se um gráfico de Vs x Vp e encontrou-se graficamente a relação Np/Ns e comparou-se este valor ao calculado teoricamente.

6 - Fez-se uma discussão sobre o funcionamento do transformador montado nesta primeira parte.

7 – Usando-se a mesma montagem do item 1, para um número de 500 espiras tanto para o primário quanto para o secundário, usando-se apenas um valor de tensão da fonte alternada, tirou-se a parte de cima do núcleo em que as bobinas estão inseridas e mediu-se novamente as tensões do primário e do secundário. Comparou-se estes resultados com os resultados da tabela 1

4. Resultados e Discussão

Funcionamento dos Transformadores

Transformador é um equipamento utilizado para aumentar ou diminuir a tensão em um circuito sem perda de energia por dissipação. No tipo mais simples de transformador mostrado na figura 2, os dois enrolamentos compartilham o mesmo núcleo de ferro. O enrolamento onde se aplica a tensão de entrada é denominado primário e o circuito a que ele pertence é denominado circuito primário; o outro enrolamento é denominado secundário e o circuito a que pertence recebe o nome de secundário.

Pode-se usar qualquer um dos enrolamentos como secundário e primário. O funcionamento dos transformadores consiste na indução de uma tensão alternada a um circuito em consequência da aplicação de uma corrente alternada em um circuito próximo, isto ocorre devido à indutância mutua dos circuitos. O campo magnético é aumentado para uma dada corrente pelo núcleo de ferro, que também concentra esse campo. Fazendo assim com que quase todo o fluxo magnético produzido pelo enrolamento primário atravesse o enrolamento secundário. Se não houvesse dissipação de energia os produtos da tensão pela corrente nos circuitos primário e secundário seriam iguais. Assim se a tensão do secundário de um transformador é maior que no primário a corrente é menor e vice-versa. Nos transformadores ocorrem pequenas perdas que são decorrentes das resistências dos enrolamentos, correntes parasitas induzidas no núcleo e a histerese magnética do fero. Na pratica a eficiência dos transformadores pode chegar a 95%.

Figura 2: Tipo simples de transformador, os dois enrolamentos compartilham o mesmo núcleo de ferro

Os valores obtidos experimentalmente são muito próximos dos valores calculados teoricamente, isto ocorre por que os transformadores são equipamentos usados para diminuir ou aumentar a tensão sem grande dissipação de energia como já discutido anteriormente, se não há grandes perdas de energia os valores teóricos e experimentais tendem a estarem muito próximos como ocorrido neste experimento.

A relação de espiras nos fornece o tipo de transformador com o qual estamos trabalhando, se a relação Ns/Np é maior que 1 a tensão no enrolamento secundário é maior que a tensão no primário e o transformador é chamado de transformador elevador de tensão, quando Ns/Np é menor que 1, a tensão no secundário é menor que a tensão no primário e o transformador é chamado de transformador abaixador de tensão (Tipler 1999).

No transformador Np = 500 Ns= 1000 montado neste experimento a relação Ns/Np encontrada experimentalmente foi de 1,9224, como mostrado na tabela 2, portanto trata-se de um transformador elevador de tensão, o que pode ser comprovado se observar a tabela 1, onde os valores de tensão no enrolamento secundários são maiores que no enrolamento primário, já no transformador Np=1000 Ns=500 montado neste experimento observamos um comportamento oposto ao primeiro, além da relação Ns/Np ser inferior a 1, como mostrado na tabela 2 observamos também na tabela 1 que a tensão medida no enrolamento secundário é menor que a tensão medida no enrolamento primário, portanto trata-se de um transformador abaixador de tensão.

No transformador de valores iguais de Np e Ns (500) a relação Ns/Np encontrada foi muito próxima de 1, podemos ainda observar na tabela 1 que praticamente não há diferença de tensão medida nos enrolamentos primário e secundário.

Tabela 1. Dados para análise das tensões no primário (VP) e no