Máquinas elétricas- Transformadores, Resumos de Física

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Eng. Everton Moraes

Transformadores

Eng. Everton Moraes

Teoria sobre Transformadores

Teoria sobre Transformadores

INTRODUÇÃO

Este material complementa a sequência de vídeo aulas do Curso Método LIDE sobre os transformadores e é o primeiro conceito abordado para que você possa entender os próximos capítulos deste curso.

Entenda que a matéria comandos elétricos só poderá ser entendido se conhecermos a base fundamental das máquinas elétricas que abordaremos a partir deste material com os transformadores.

1. Máquinas Elétricas Antes mesmo de entendermos a importância das máquinas elétrica e seus principais conceitos a respeito de seu funcionamento e aplicação temos que deixar claro dois conceitos teóricos que serão de extrema importância para o entendimento das máquinas elétricas.

Estamos falando do Magnetismo e do Eletromagnetismo.

1.1. Magnetismo Alguns materiais encontrados na natureza possui a capacidade de atrair materiais ferrosos, este fenômeno é conhecido como Magnetismo. Isto é possível em função de terem em sua estrutura o alinhamento de suas moléculas Figura 1 - Magnetismo (que possuem capacidades magnéticas)

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Figura 2 - Material Magnético e não magnético

O Alinhamento das moléculas faz com que seja multiplicada as “forças”, aumentando a capacidade de atração dos materiais ferrosos, esta “força” recebe o nome de campo magnético e é representada através de linhas de forças que possuem convencionalmente como sentido de “orientação” (fluxo magnético) o direcionamento do Norte para o Sul.

Obs.: Os polos Norte e Sul gerados em função do alinhamento das moléculas nunca poderá ser separado um do outro, caso um material magnético ( Imã ) seja cortado (dividido/quebrado) será gerado em cada uma das partes um novo polo Norte e um outro Sul.

Figura 4 - Estrutura do Imã

Figura 3 - Linhas de Força

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é a composição de um indutor + núcleo ferroso capaz de multiplicar as linhas de forças do campo magnético gerado a partir do eletromagnetismo.

Figura 6 - Solenóide

2. Transformadores Monofásicos Podemos definir um transformador como:

“Máquina Elétrica responsável por realizar a transformação de energia elétrica”.

Existem basicamente três tipos de transformadores:

 Transformador Elevador  Transformador Rebaixador  Transformador Isolador

Algumas simbologias:

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Figura 7 - Simbologias 2.1. Princípio de funcionamento O transformado baseia-se no princípio de Indução Magnética para realizar a transformação da energia elétrica.

2.2. Lei de Lenz “Um indutor elétrico exposto a um campo magnético variante possuirá como resultante a geração de uma tensão elétrica Induzida”.

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2.3.2. Perdas por Foucault “Perdas devido a deformação na composição do material construtivo do núcleo do transformador, quanto melhor o material do seu núcleo menor será esta perda, esta é responsável principalmente pelo aquecimento gerado no transformador”

2.3.3. Perdas no cobre “Por existir uma corrente elétrica circulando nas bobinas e estas serem de material condutor (ex.: cobre) uma corrente elétrica surge em oposição a corrente “original”, trata-se da reatância indutiva que é uma das principais responsáveis pelo aquecimento das bobinas desta máquina elétrica”.

3. Características elétricas do Transformador Quando existe a necessidade de dimensionar um transformador, as principais características a serem consideradas e mais importantes são:
   1. Tensão elétrica do enrolamento primário
   2. Tensão elétrica do enrolamento secundário
   3. Potência elétrica do enrolamento secundário

3.1. Relação de transformação Relação de transformação é o fator que defini o tipo de transformação, então conhecendo a estrutura de um transformador teremos:

Onde: i 1 – Corrente do enrolamento Primário i2 – Corrente do enrolamento secundário v1 – tensão do enrolamento primário v2 – Tensão do enrolamento secundário N1 – quantidade de espiras do enrolamento primário Figura 9 - Relação de Transformação

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N2 – quantidade de espiras do enrolamento secundário

Sendo assim podemos definir a relação de transformação a partir das seguintes fórmulas:

𝑟 = 𝑁2𝑁1 ou; 𝑟 = 𝑉2𝑉1 ou; 𝑟 = 𝑖1𝑖

Como descobrir a potência do transformador? Ser por acaso você for surpreendido com a necessidade de saber a potência elétrica de um transformador mas não existe nele nenhuma placa de identificação? O que fazer?

Pode-se descobrir a potência elétrica de um transformador a partir das dimensões de seu núcleo. Observe:

Figura 10 - Núcleo transformador Monofásico

Calculando a área do núcleo:

𝐴 = 5 ∗ 4 𝐴 = 20𝑐𝑚

Descobrindo a Potência

𝑃 = 𝐴^2