Transformador

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Transformador trifásico

o Transformador é um componente utilizado para converter o valor da tensão de uma corrente alternada.

[editar] Princípio de funcionamento

O funcionamento do transformador é explicado através da Lei de Faraday da Indução Eletromagnética (LFIEM), que nos diz que quando um circuito é atravessado por uma corrente variável é produzido um campo magnético, e quando um circuito é atravessado por um campo magnético variável é gerada uma corrente elétrica nesse circuito.

O transformador básico é constituído de dois circuitos independentes, geralmente espiras de fio, sendo o primeiro circuito chamado de primário e o outro de secundário.

O circuito primário é atravessado por uma corrente alternada (variável) $I P$ . Aí é gerado um campo magnético, que pode ou não ser variável, dependendo da forma como varia a corrente no circuito primário, mas, para que o transformador funcione, ele tem que ser variável.

Esquema dum transformador mostrandno o fluxo magnético no núcleo.

O circuito secundário é atravessado pelo campo magnético variável gerado no circuito primário, então é produzida no circuito secundário uma corrente $I S$ , que tem a mesma forma da corrente que atravessa o circuito primário, mas com tensão alterada, para mais ou para menos, de acordo com um fator de proporcionalidade: a relação no número de espiras dos circuitos ( $N s / N p$ ). A tensão no circuito secundário $V S$ (tensão de saída) é igual a tensão no circuito primário $V P$ (tensão de entrada) multiplicada pela fração $N S / N P$ , sendo $N S$ o número de espiras do circuito secundário e $N P$ o número de espiras do circuito primário:

$V_S=\frac{N_S}{N_P}V_P$

Considerando um transformador constituído por um circuito primário de 100 espiras e um circuito secundário de 50 espiras, se o circuito primário for atravessado por uma tensão de 110 Volts, teremos no circuito secundário uma tensão de 55 Volts, porque a fração $N S / N P$ vale 0,5 (50/100). Se tivermos, pelo contrário 50 espiras no circuito primário e 100 espiras no circuito secundário e o circuito primário for atravessado pelos mesmos 110 Volts, teremos no circuito secundário 220 Volts, pois a fração $N S / N P$ agora vale 2,0 (100/50).

Num transformador simples não se distinguem os circuitos primário e secundário. Chama-se primário o circuito que é atravessado pela corrente de entrada, e secundário aquele onde é gerada a corrente de saída. Dessa forma, um mesmo transformador pode tanto ser usado para aumentar quanto para diminuir a tensão de uma corrente, dependendo apenas da escolha do circuito primário e secundário. Se o circuito primário for o que tem menos espiras, a tensão será aumentada e a corrente diminuída. Se for o que tem mais espiras, ocorre o contrário: tensão diminui e corrente aumenta. Isso se toda a potência aplicada ao primário fosse induzida no secundário, o que na realidade não acontece porque acontecem perdas de energia durante o processo.

Se o meio através do qual se dá a transferência do campo magnético das espiras do primário para o secundário for o ar, as perdas envolvidas serão elevadas. Para minimizar estas perdas são utilizados materiais ferrosos de alta permeabilidade magnética (ferromagnetites) que ajudam a transmitir o campo magnético. É esta a razão pela qual mesmo um pequeno transformador doméstico de 12V (como um carregador de celular) se revela tão pesado.

Mesmo nestes materiais ocorrem perdas, sendo as principais as perdas por histerese e as correntes de Foucault. Estas causam uma perda de cerca de 20% na tensão induzida no secundário. Na verdade a relação $N S / N P$ fica em torno de 80%, isto é, um primário de 100 espiras ligado a 110V só induz cerca de 45V no secundário de 50 espiras.

[editar] Simbologia

Alguns símbolos comumente utilizados em diagramas elétricos e eletrônicos

	Transformador com dois enrolamentos e núcleo de ferro.
	Transformador com três enrolamentos. Os pontos mostram o início de cada enrolamento.
	Transformador abaixador (step-down) ou elevador (step-up). O símbolo mostra qual o enrolamento é maior (mais espiras) mas não necessariamente a relação entre eles.
	Transformador com blindagem eletrostática, que protege contra acoplamento eletrostático entre os enrolamentos.