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Transformadores

Um transformador é um dispositivo usado para aumentar ou reduzir a tensão em um circuito de corrente alternada (CA). Uma das principais vantagens da CA é que ela pode ser transmitida em alta tensão com baixa perda de potência; em seguida, a tensão pode ser reduzida para qualquer valor desejado com o uso de um transformador. Assim, os transformadores são itens comuns em sistemas CA.

Princípios de Funcionamento

Como explicado na seção sobre indução eletromagnética, todo condutor de uma corrente elétrica possui um campo magnético. Se uma corrente alternada flui em um condutor, o campo magnético em torno do condutor se expande e se retrai rapidamente à medida que a corrente muda de magnitude e direção. Esse campo magnético que muda rapidamente permite o uso de transformadores.

Um transformador é composto por um enrolamento primário e um enrolamento secundário, normalmente ao redor de um núcleo laminado de ferro doce ou folha de aço recozido. A bobina secundária pode ser enrolada ao redor da primária ou de uma seção separada do mesmo núcleo. O núcleo laminado reduz os efeitos das correntes de Foucault, que gerariam calor e perdas de potência.

Teoria de Operação

À medida que uma corrente flui no enrolamento primário, o campo magnético se expande e se contrai. Uma segunda bobina (a secundária) próxima à primária recebe uma tensão induzida por esse campo magnético. Se conectada a um circuito, a tensão induzida gera uma corrente.

Transformadores que operam com frequências mais altas podem ser menores devido à eficiência da transformação de tensão em altas frequências. A reatância indutiva dos enrolamentos provoca uma defasagem quase de 180° entre as tensões primária e secundária.

Características Importantes

A bobina primária pode ser conectada à linha e consome pouca potência se o circuito secundário estiver aberto.
A força eletromotriz (FEM) induzida é proporcional à relação entre o número de espiras nos enrolamentos primário e secundário:
```
Ep / Es = Np / Ns
```
A potência do transformador é aproximadamente constante:
```
Pp = Ps
```
onde P é a potência, E é a tensão e I é a corrente:
```
E(primário) * I(primário) = E(secundário) * I(secundário)
```

Classificação

Transformadores podem ser classificados como:

Elevadores: aumentam a tensão (Np < Ns).
Rebaixadores: reduzem a tensão (Np > Ns).

Conexões

Transformadores podem ser conectados em série ou paralelo:

Série: Terminais secundários são conectados para somar tensões. Se as fases não forem corretas, as tensões se anulam.
Paralelo: Terminais secundários são conectados para somar correntes. Conexões incorretas podem causar curto-circuito e danos.

Eficiência

Transformadores comerciais têm eficiência entre 90% e 98%, com perdas em calor e ruído. Transformadores maiores são mais eficientes.

Significado Alternativo:

Transformadores
Transformadores

Transformadores
Os transformadores são dispositivos elétricos usados para alterar os níveis de tensão em circuitos elétricos, elevando ou reduzindo a voltagem conforme necessário. Operam com base no princípio da indução eletromagnética, utilizando duas bobinas conhecidas como enrolamento primário e enrolamento secundário. As bobinas são eletricamente independentes, mas conectadas magneticamente por um núcleo de ferro que guia o fluxo magnético.
Princípios de Funcionamento
- Quando uma tensão alternada é aplicada ao enrolamento primário, um campo magnético variável é gerado.
- Esse campo induz uma tensão alternada no enrolamento secundário, sem contato elétrico direto entre as bobinas.
- Transformadores não funcionam com corrente contínua pura, pois o campo magnético deve ser variável para que ocorra a indução mútua.
Estrutura Básica
- Núcleo de Ferro: Maximiza a eficiência magnética, guiando o fluxo entre os enrolamentos.
- Enrolamento Primário: Recebe a energia elétrica da fonte.
- Enrolamento Secundário: Fornece energia ao circuito de saída.
Classificação

1. Transformadores de Tensão

Projetados para aumentar ou reduzir tensões. Enrolamentos primários são ligados em paralelo com a fonte de energia. Exemplos incluem transformadores de elevação e de redução.

2. Transformadores de Corrente

Usados em medições e sistemas de proteção. Ligados em série no circuito primário.

Relação de Espiras

A razão entre o número de espiras do enrolamento primário (N₁) e do secundário (N₂) determina a relação de transformação de tensão.

A tensão de saída (E₂) pode ser...