Transformadores - resumo - eletricidade basico

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UNIVERSIDADE DE PERNAMBUCO
ESCOLA POLITÉCNICA DE PERNAMBUCO
DISCIPLINA: ELETRICIDADE BÁSICA
TURMA: JX PERÍODO: 2023.1
PROFESSOR: JURANY TRAVASSOS
ALUNA: LÍVYA DE LIMA NUNES
TRANSFORMADORES FUNCIONAMENTO, TIPOS E USOS
RECIFE-PE
TRANSFORMADORES FUNCIONAMENTO, TIPOS E USOS
Os transformadores são dispositivos elétricos que desempenham um
papel fundamental em nossa vida cotidiana, mesmo que muitas vezes passam
despercebidos. Eles são peças cruciais na transmissão e distribuição de
energia elétrica, nos circuitos eletrônicos e em muitas outras aplicações
industriais. O funcionamento dos transformadores é baseado em princípios
fundamentais da eletricidade e magnetismo, e compreender como eles operam
pode nos ajudar a apreciar sua importância.
Princípio de Funcionamento
O funcionamento de um transformador é regido pelo princípio da indução
eletromagnética de Faraday. Um transformador é composto por duas bobinas
de fio, conhecidas como enrolamentos, que são enroladas em torno de um
núcleo de ferro ou outro material magnético. O enrolamento de entrada é
chamado de enrolamento primário, enquanto o enrolamento de saída é
chamado de enrolamento secundário.
A operação básica de um transformador envolve a aplicação de uma
tensão alternada (CA) no enrolamento primário. Quando a corrente alternada
flui através do enrolamento primário, ele gera um campo magnético alternante
em torno do núcleo do transformador. Esse campo magnético alternante é
extremamente importante, pois é o que permite a transferência de energia do
enrolamento primário para o enrolamento secundário.
Lei da Indução de Faraday
A lei da indução de Faraday, formulada pelo físico britânico Michael
Faraday, estabelece que uma mudança no fluxo magnético através de uma
superfície induzirá uma força eletromotriz (f.e.m), ou seja, uma tensão elétrica,
em qualquer condutor que esteja presente nessa superfície. No caso de um
transformador, essa lei é aplicada da seguinte maneira:
A corrente alternada no enrolamento primário cria um campo magnético
alternante em torno do núcleo do transformador. Esse campo magnético
alternante corta as espiras do enrolamento secundário, gerando uma força
eletromotriz nele. Essa f.e.m. induzida no enrolamento secundário resulta em
uma corrente alternada no enrolamento secundário.
Relação de Transformação
Uma das características mais importantes de um transformador é sua
relação de transformação, que é a relação entre a tensão no enrolamento
primário (V1) e a tensão no enrolamento secundário (V2). Essa relação é
definida pela seguinte fórmula: Relação de transformação → =
𝑉
2
𝑉
1
𝑁
2
𝑁
1
Aqui, N1 e N2 representam o número de espiras no enrolamento primário
e secundário, respectivamente. A relação de transformação determina se o
transformador aumentará ou diminuirá a tensão da entrada para a saída. Se o
número de espiras no enrolamento secundário (N2) for maior do que no
enrolamento primário (N1), o transformador será um "transformador abaixador",
o que significa que ele diminuirá a tensão. Por outro lado, se N2 for menor que
N1, o transformador será um "transformador elevador", aumentando a tensão.
Figura 1 - Exemplo ilustrativo de transformador com enrolamentos primário e secundário.
Conservação de Potência
Uma característica notável dos transformadores é que eles conservam a
potência. Isso significa que, idealmente, a potência de saída é igual à potência
de entrada, desconsiderando as perdas devido a resistência elétrica, histerese
e correntes parasitas no núcleo do transformador. Essa relação pode ser
expressa pela fórmula: Potência de saída = Potência de entrada
Essa propriedade é crucial na transmissão eficiente de energia elétrica,
pois permite que a eletricidade seja transmitida em altas tensões (reduzindo as
perdas de transmissão) e, em seguida, seja reduzida a tensões seguras para
uso doméstico ou industrial por meio de transformadores de distribuição.
Tipos de Transformadores
Os transformadores vêm em uma variedade de tipos, cada um projetado
para atender a necessidades específicas em diversas aplicações. Vejamos
alguns dos principais tipos de transformadores.
1. Transformadores de Potência
Os transformadores de potência são os gigantes da indústria elétrica,
utilizados principalmente na transmissão de energia elétrica a longas
distâncias. Eles podem converter tensões muito altas em tensões mais baixas
e vice-versa, permitindo que a energia elétrica seja transmitida com eficiência
ao longo de linhas de transmissão de alta voltagem. Além disso, esses
transformadores são comumente encontrados em subestações de energia,
onde reduzem as tensões para níveis adequados para a distribuição em áreas
urbanas e industriais.
2. Transformadores de Distribuição
Os transformadores de distribuição são frequentemente chamados de
"transformadores de poste" porque são montados em postes de utilidades
públicas e usados para reduzir a tensão da rede elétrica para níveis seguros
que podem ser utilizados por residências e empresas. Eles são cruciais para
garantir que a eletricidade seja fornecida com segurança e eficiência para
consumidores finais.
3. Transformadores Elevadores e Abaixadores
Os transformadores elevadores aumentam a tensão de entrada para a
saída, enquanto os transformadores abaixadores fazem o oposto, reduzindo a
tensão da entrada para a saída. Esses transformadores são comuns em várias
aplicações, como subestações, onde é necessária uma mudança na tensão
para atender às necessidades específicas do sistema elétrico.
4. Transformadores de Corrente
Os transformadores de corrente, ou transformadores de corrente (TCs),
são usados para medir correntes em circuitos de alta tensão. Eles permitem
que os medidores de corrente e dispositivos de proteção operem de maneira
segura e eficaz, fornecendo uma corrente secundária proporcional à corrente
primária.
5. Transformadores de Potencial (Tensão)
Os transformadores de potencial, ou transformadores de tensão (TVs),
são usados para medir a tensão em circuitos de alta tensão. Assim como os
TCs, eles proporcionam uma tensão secundária proporcional à tensão primária,
permitindo medições precisas e seguras.
6. Transformadores de Isolamento
Os transformadores de isolamento são projetados para isolar
eletricamente circuitos de entrada e saída. Eles são usados em situações em
que a separação elétrica é necessária para proteger equipamentos sensíveis
ou para garantir a segurança dos operadores.
7. Transformadores de Áudio
Na eletrônica de áudio, os transformadores de áudio são usados para
acoplar, isolar ou combinar sinais de áudio. Eles são encontrados em
amplificadores de áudio, equipamentos de gravação, mesas de mixagem e
muitos outros dispositivos de áudio.
8. Transformadores de RF (Radiofrequência)
Esses transformadores são usados em circuitos de radiofrequência para
transformar a impedância e casar as cargas de RF com as fontes de RF. Eles
são críticos em aplicações de comunicação sem fio, como rádio e televisão,
bem como em equipamentos de transmissão e recepção de sinais de RF.
9. Transformadores de Instrumentação
Usados em instrumentação elétrica e eletrônica de precisão, esses
transformadores são projetados para fornecer isolamento elétrico e amplificar
sinais de medição, tornando-os adequados para aplicações de controle e
medição.
10. Transformadores Especiais
Além dos tipos mencionados, existem transformadores especializados
para aplicações específicas, como transformadores de forno a arco, que são
usados em fundições e processos industriais de alta potência, e
transformadores de alta frequência para aplicações em eletrônica de alta
potência.
Em resumo, os transformadores desempenham um papel crucial em
praticamente todos os aspectos da eletricidade e eletrônica. Eles são
projetados para atender a necessidades específicas de tensão, corrente,
isolamento e acoplamento de sinal em várias aplicações. Sem esses
dispositivos, nossa infraestrutura elétrica e eletrônica não seria possível, e eles
continuam a evoluir e desempenharum papel vital na sociedade.
Referências bibliográficas
Link, Transformadores - Física e Eletricidade - InfoEscola, acessado em
06 de setembro de 2023
Figura 1- Fonte: Link, O que é um transformador: conceito, tipos, como
funcionam, acessado em 06 de setembro de 2023
Link, Transformadores, características e aplicações! - Mundo da Elétrica,
acessado em 06 de setembro de 2023
Link, Transformadores: como funcionam, fórmula, exercícios - Mundo
Educação, acessado em 06 de setembro de 2023
Link,http://www.eletr.ufpr.br/p/_media/professores:mateus:te146_-_capitul
o_3_-_transformadores_de_energia.pdf, acessado em 06 de setembro de 2023
Link, TRANSFORMADORES, acessado em 06 de setembro de 2023
https://www.infoescola.com/eletricidade/transformadores/
https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-um-transformador.htm
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https://www.mundodaeletrica.com.br/transformadores-caracteristicas-e-aplicacoes/
https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/transformadores.htm
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http://www.eletr.ufpr.br/p/_media/professores:mateus:te146_-_capitulo_3_-_transformadores_de_energia.pdf
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http://professor.ufop.br/sites/default/files/adrielle/files/aula_13.pdf