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2. Funcionamento do Transformador Ideal com Carga e Sem carga
- φ 1 , φ 2 = 0 , k 1 = 1
- A FEM induzida primária, conforme a convenção dos pontos e a Lei de Lenz, produz
uma polaridade positiva na parte superior da bobina primária, que se opõe
instantaneamente à tensão aplicada V 1.
- No secundário, para a direção de φm mostrada, a polaridade positiva de E 2 deve
produzir um fluxo denominado desmagnetizante oposto a φm, conforme a Lei de Lenz.
- Uma carga ligada ao secundário produz uma corrente secundária I 2 , que circula em
resposta à polaridade de E 2 , e produz um fluxo desmagnetizante.
- Funcionamento do Transformador Ideal com Carga e Sem carga
- Seja uma transformador em circuito aberto, isto é: I 2 =0.
- Como resultado de φm, são produzidas as FEMs E 1 e E 2 , com polaridade instantânea mostrada em relação a φm.
- Uma pequena corrente primária Im, conhecida como corrente de magnetização deve circular quando o transformador está descarregado.
- Im é função da relutância do circuito magnético, Rm, e do valor de pico do fluxo magnetizante φm.
- O valor de Im, ainda que pequeno atrasa-se, em relação a V 1 de 90°, produzindo φm.
- As tensões induzidas estão em fase por serem ambas produzidas por φm.
- Funcionamento do Transformador Ideal com Carga e Sem carga
- O efeito da componente primária da corrente de carga I 1 ’ é assim explicado:
- A corrente primária I 1 é a soma fasorial de Im e I 1 ’.
- O ângulo de fase do primário diminui do seu valor original sem carga de 90° a Ѳ 1 com carga.
- O ângulo de fase do circuito primário não é o mesmo do circuito secundário.
- Para carga indutiva, Ѳ 1 > Ѳ 2.
- Funcionamento do Transformador Ideal com Carga e Sem carga
- A igualdade entre a FMM desmagnetizante do secundário N 2 I 2 e a componente primária da FMM N 1 I 1 ’, que circula devido à carga para equilibrar sua ação desmagnetizante pode ser sumarizada como o seguinte:
- A componente de carga da corrente primária pode ser calculado para qualquer valor da corrente secundária de carga.
2. Funcionamento do Transformador Ideal com Carga e Sem carga
2.1 Relação de transformação para tensões
- Como a variação de fluxo que concatena primário e secundário é a mesma, dividindo-se as duas equações ter-se-á:
t
E N m
1 1
t
E N m
2 2
- Funcionamento do Transformador Ideal com Carga e Sem carga
2.1 Relação de transformação para tensões
- Funcionamento do Transformador Ideal com Carga e Sem carga
2.1 Relação de transformação para tensões
- Funcionamento do Transformador Real
- Além do fluxo mútuo uma pequena porção de fluxo disperso é produzida
nos enrolamentos 1 e 2, denominadas φ 1 e φ 2.
- O fluxo disperso primário φ 1 produz a reatância indutiva primária XL1.
- O fluxo disperso primário φ 2 produz a reatância indutiva primária XL2.
- Os enrolamentos primário e secundário são constituídos de condutores de
cobre, que têm uma certa resistência. Assim, r 1 é a resistência interna do enrolamento primário e r 2 é a resistência interna do enrolamento secundário.
- Funcionamento do Transformador Real
- As FEMs primária e secundária podem ser então calculadas:
- Como consequência,
- Funcionamento do Transformador Real
- Rm é equivalente às perdas no ferro do núcleo do transformador (por
histerese e correntes parasitas) e à corrente de magnetização Im.
- XLm representa a componente reativa do transformador.
Rm
Im
I 1 I 1 ’ I 2
XLm
3.1 Impedâncias Refletidas
- Similarmente, a impedância de entrada vista dos terminais da fonte é
- Como qualquer alteração na corrente secundária reflete-se como
alteração na corrente primária é conveniente representar o transformador por um único circuito equivalente.
- Isto é feito refletindo-se a impedância secundária ao primário e vice-versa.
- Se e , então
- Isto é,
3.1 Impedâncias Refletidas
- A figura representa um transformador real com impedância secundária
refletida ao primário.
- Se o secundário do transformador está em aberto (I 2 =0), I 1 ’=0 e circula
apenas a corrente de magnetização Im, isto é, I 1 = Im.
3.1 Impedâncias Refletidas
- Se o transformador está carregado e a componente primária da corrente
de carga I 1 ’ excede Im, esta pode ser considerada desprezível como mostra o circuito equivalente abaixo:
3.1 Impedâncias Refletidas
- Para um transformador carregado, a corrente primária, dependendo da
natureza da carga é:
