O que é transformador?

Transformadores

Um transformador é um dispositivo elétrico estático que transfere energia elétrica de um circuito para outro através de um meio indutivo - magneticamente acoplado - sem alterar a frequência. Os transformadores são essenciais para a transmissão e distribuição eficiente de energia elétrica, permitindo que a tensão seja aumentada para transmissão de longa distância (minimizando perdas) e diminuída para uso doméstico e industrial.

Princípios de Funcionamento:

O princípio de funcionamento de um transformador baseia-se na Lei da Indução de Faraday e na Lei de Lenz. Quando uma corrente alternada passa pelo enrolamento primário, cria um fluxo magnético variável no núcleo do transformador. Esse fluxo magnético induz uma tensão no enrolamento secundário. A relação entre o número de espiras nos enrolamentos primário e secundário determina a relação de transformação da tensão.

Componentes Principais:

• Núcleo: Geralmente feito de chapas de aço silício laminado para minimizar perdas por correntes parasitas (correntes de Foucault). Fornece um caminho de baixa relutância para o fluxo magnético.
• Enrolamento Primário: Conectado à fonte de energia.
• Enrolamento Secundário: Conectado à carga.
• Isolamento: Material isolante entre os enrolamentos e o núcleo para evitar curtos-circuitos.

Tipos de Transformadores:

Existem vários tipos de transformadores, classificados com base em diversos critérios:

• Transformador de Potência: Utilizado em sistemas de transmissão e distribuição de energia.
• Transformador de Distribuição: Utilizado para reduzir a tensão para uso doméstico e comercial.
• Transformador de Instrumento: Utilizado para medir corrente e tensão em sistemas de alta tensão. Incluem os Transformadores de Corrente (TC) e Transformadores de Potencial (TP).
• Autotransformador: Possui um único enrolamento que serve tanto como primário quanto secundário.
• Transformador de Isolamento: Utilizado para isolar eletricamente dois circuitos.

Relação de Transformação:

A relação de transformação (a) é a relação entre o número de espiras do enrolamento primário (N₁) e o número de espiras do enrolamento secundário (N₂):

a = N₁ / N₂

A tensão no enrolamento secundário (V₂) é relacionada à tensão no enrolamento primário (V₁) pela mesma relação:

V₂ / V₁ = N₂ / N₁ = 1/a

Da mesma forma, as correntes são inversamente proporcionais à relação de transformação:

I₂ / I₁ = N₁ / N₂ = a

Aplicações:

Os transformadores têm uma ampla gama de aplicações, incluindo:

• Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica: Aumento da tensão para transmissão de longa distância e redução da tensão para uso local.
• Eletrônica: Fornecimento de diferentes níveis de tensão para circuitos eletrônicos.
• Equipamentos Médicos: Isolamento de segurança para equipamentos sensíveis.
• Soldagem: Fornecimento de alta corrente para soldagem.
• Fontes de Alimentação: Conversão de tensão para dispositivos eletrônicos.

Perdas em Transformadores:

Os transformadores não são 100% eficientes e apresentam algumas perdas de energia, classificadas em:

• Perdas no Núcleo (Perdas no Ferro): Causadas pela histerese e pelas correntes parasitas no núcleo.
• Perdas nos Enrolamentos (Perdas no Cobre): Causadas pela resistência dos enrolamentos ao fluxo de corrente (I²R).
• Perdas por Fluxo de Dispersão: Parte do fluxo magnético que não se liga a ambos os enrolamentos.

Eficiência:

A eficiência de um transformador é definida como a razão entre a potência de saída e a potência de entrada:

Eficiência = (Potência de Saída / Potência de Entrada) x 100%

Os transformadores modernos podem ter eficiências superiores a 98% em plena carga.

Transformadores Ideais:

Um transformador ideal é um modelo teórico usado para simplificar a análise de circuitos. Assume-se que o transformador ideal não tem perdas, fluxo de dispersão, resistência nos enrolamentos e permeabilidade infinita no núcleo. Embora irreal, o modelo de transformador ideal fornece uma boa aproximação para entender o comportamento básico de um transformador real.