Transformador - (IF Sudeste MG-JF).

Transformador
O transformador é constituído de duas ou mais bobinas, ou enrolamentos, e um “caminho”, ou
circuito magnético, que “acopla” essas bobinas.
Bobina, como já vimos, nada mais é do que um fio enrolado sobre ele mesmo, reduzindo espaço e
concentrando os campos eletro-magnéticos. Ao enrolarmos, chamamos cada “volta” de espira.
Existe diversos tipos de transformadores com diferentes tipos de construção, mas todos funcionam
com o mesmo princípio: indução eletromagnética.
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Enrolamento primário é no qual entra a energia que vai ser transformada, lado esquerdo
do desenho acima.
Enrolamento secundário é onde sai a energia que foi transformada, lado direito.
O caminho, nesse caso, é um núcleo metálico que concentra os campos eletro-magnéticos,
o quadrado onde estão enroladas as bobinas.
Um transformador é um dispositivo destinado a transmitir energia elétrica ou potência elétrica de
um circuito a outro, transformar tensões ou correntes, além de outras funções.
Trata-se de um dispositivo de corrente alternada que opera com base nos princípios
eletromagnéticos da Lei de Faraday e da Lei de Lenz, que resumidamente, dizem:
Todo condutor quando percorrido por energia elétrica gera em torno de si, campo eletromagnético proporcional ao comprimento do condutor ou ao valor da energia utilizada.
Todo condutor quando inserido em um campo eletro-magnético tem induzida nele energia
elétrica proporcional ao comprimento do condutor ou à intensidade desse campo.
Desenhando para entender...
Observe que o gerador envia energia elétrica
para um enrolamento, o primário, e esse cria o
campo eletro-magnético, representado pelas
setas vermelhas.
Nesse campo, e sem nenhum contato físico com
o primário, introduzimos outro enrolamento, o
secundário, que será induzido por esse campo,
gerando energia elétrica, que pode ser percebida
em um aparelho como um voltímetro, que
medirá sua intensidade.
Existe uma infinidade de tipo e modelos de transformadores. Eles estão presentes na maioria dos
aparelhos elétricos e eletrônicos encontrados normalmente em casa, tais como, por exemplo,
computador, aparelho de som e televisor. Cabe-lhes abaixar ou aumentar a tensão da rede elétrica,
de forma a alimentar de modo conveniente os vários circuitos que necessitam dela.
O mais comum é o redutor, que abaixa o valor da tensão da tomada para utilização em
equipamentos de baixa potência como celulares, aparelhos de som, rádios, tv entre outros.
Com já vimos acima, o princípio básico de funcionamento de um transformador é o fenômeno
conhecido como indução eletromagnética: quando um condutor é submetido a um campo
magnético variável, seja pela ação de movimento mecânico de um imã permanente ou quando
ligado em corrente alternada, aparece nele uma corrente elétrica cuja intensidade é proporcional
ao valor desse campo magnético, também chamado fluxo magnético.
A relação entre as tensões no primário e no secundário, bem
como as correntes, pode ser facilmente obtida: se o primário
tem Np espiras e o secundário Ns, a voltagem no primário (Vp)
está relacionada à voltagem no secundário (Vs) por Vp/Vs =
Np/Ns, e as correntes por Ip/Is = Ns/Np. Desse modo um
transformador ideal (que não dissipa energia), com cem espiras
no primário e cinqüenta no secundário, percorrido por uma
corrente de 1 ampère, sob 110 volts, fornece no secundário,
uma corrente de 2 ampères sob 55 volts.
Entendeu? Nada, não é?
Resumindo: em um transformador onde a quantidade de fio do primário é maior que a do
secundário, a tensão de saída será menor do que a entrada e vice-versa.
Ao final, a potência deve ser igual. Basta lembrar que P=V.i e no caso acima teremos:
No primário:
1A x 110V=110W.
No secundário:
2A x 55V=110W
Perdas no transformador
Graças às técnicas com que são fabricados, os transformadores modernos apresentam grande
eficiência, permitindo transferir ao secundário cerca de 98% da energia aplicada no primário. As
perdas são devidas, entre outras coisas, às resistências dos fios de cobre nas espiras primárias e
secundárias, são sob a forma de calor e não podem ser evitadas.
Informação interessante sobre o transformador elevador.
Nas linhas de transmissão a perda de potência por
liberação de calor é proporcional à resistência dos
condutores e ao quadrado da intensidade da corrente
que os percorre (P=R.i2). Para diminuir a resistência
dos condutores seria necessário usar fios mais
grossos, o que os tornaria mais pesados e o
transporte absurdamente caro. A solução é o uso do
transformador que aumenta a tensão, nas saídas das
linhas da usina, até atingir um valor suficientemente
alto para que o valor da corrente desça a níveis
razoáveis (P=U.i). Assim, a potência transportada
não se altera e a perda de energia por aquecimento
nos cabos de transmissão estará dentro dos limites
aceitáveis.
Na transmissão de altas potências, tem sido
necessário adotar tensões cada vez mais elevadas,
alcançando em alguns casos a cifra de 400.000
volts. Quando a energia elétrica chega aos locais de
consumo, outros transformadores abaixam a tensão
até os limites requeridos pelos usuários, de acordo
com suas necessidades.