Relatório de Transformadores

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<p>Transformadores</p><p>Relatório 08 - Física Experimental 3</p><p>Departamento de Engenharia Mecânica</p><p>Centro Federal de Ensino Tecnológico Celso Suckow da Fonseca</p><p>Campus Nova Iguaçu</p><p>Proponentes:</p><p>Larissa Martins Cordeiro</p><p>Victoria Graziella Gomes da Silva Cruzado</p><p>Vitoria Ferreira Pereira Quintanilha</p><p>Wallace Luiz Domingos Cavalcanti</p><p>Professor:</p><p>Marcelo Oliveira</p><p>Nova Iguaçu</p><p>16 de dezembro de 2022</p><p>Sumário</p><p>1 Introdução 1</p><p>2 Objetivo 2</p><p>3 Materiais Utilizados 3</p><p>4 Procedimento Experimental 5</p><p>4.1 1a etapa: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5</p><p>4.2 2a etapa: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8</p><p>5 Análise de Dados 10</p><p>6 Conclusão 11</p><p>i</p><p>Lista de Figuras</p><p>Figura 1 Princípio de funcionamento do transformador. Fonte: Mundo da</p><p>Elétrica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1</p><p>Figura 2 Multímetro. Fonte: Autores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3</p><p>Figura 3 Cabos Banana-Banana. Fonte: Autores. . . . . . . . . . . . . . . . 3</p><p>Figura 4 Chave Seletora. Fonte: Autores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3</p><p>Figura 5 Bobinas primária e secundária. Fonte: Autores. . . . . . . . . . . . 4</p><p>Figura 6 Suporte. Fonte: Autores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4</p><p>Figura 7 Primeira volta. Fonte: Autores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5</p><p>Figura 8 Segunda volta. Fonte: Autores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6</p><p>Figura 9 Terceira volta. Fonte: Autores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6</p><p>Figura 10 Quarta volta. Fonte: Autores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7</p><p>Figura 11 Quinta volta. Fonte: Autores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7</p><p>Figura 12 Sexta volta. Fonte: Autores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8</p><p>Figura 13 Bobina primária (esquerda) e secundária (direita). Fonte: Autores. 8</p><p>Figura 14 Conexão em 200 espiras. Fonte: Autores. . . . . . . . . . . . . . . . 9</p><p>Figura 15 Conexão em 400 espiras. Fonte: Autores. . . . . . . . . . . . . . . . 9</p><p>Figura 16 Conexão em 600 espiras. Fonte: Autores. . . . . . . . . . . . . . . . 9</p><p>Figura 17 WWplot. Fonte: Autores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10</p><p>ii</p><p>1 Introdução</p><p>Os transformadores possuem como princípio de funcionamento a transformação</p><p>dos valores de tensão elétrica, nota-se, uma relação com a indução magnética e eletro-</p><p>magnetismo de modo geral. Além disso, são usados na modificação de impedâncias em</p><p>circuitos elétricos.</p><p>Dessa forma, são classificados de acordo com sua utilização e de acordo com sua</p><p>estrutura (núcleo), existem: o núcleo de ar, enrolamentos ficam em contato com a atmos-</p><p>fera e o núcleo ferromagnético, em que são usadas chapas de aço laminadas. Já de acordo</p><p>com a sua utilização, existem os monofásicos e trifásicos e autotransformadores.</p><p>Os transformadores possuem no mínimo dois enrolamentos, sendo o primário por</p><p>onde a tensão entra e o secundário, por onde essa mesma tensão já transformada sai. Já</p><p>para casos de três enrolamentos, o terceiro enrolamento é chamado de terciário.</p><p>Figura 1: Princípio de funcionamento do transformador. Fonte: Mundo da Elétrica.</p><p>Pág. 1 de 12</p><p>Em sua forma mais simples, um transformador consiste de duas bobinas, isoladas</p><p>entre si e enroladas num núcleo de aço-silício laminado, comum às duas. Formam-se,</p><p>assim, três circuitos distintos: dois elétricos, que correspondem a cada uma das bobi-</p><p>nas, e um magnético, formado pelas linhas de força que percorrem o núcleo metálico do</p><p>transformador.</p><p>Chama-se comumente de primário o circuito ao qual se aplica a corrente que se quer</p><p>transferir, ou cuja tensão se deseja alterar, e de secundário, aquele onde se forma a nova</p><p>corrente. As bobinas primária e secundária têm um número distinto de espiras. A corrente</p><p>procedente do exterior atravessa a bobina primária, na qual induz um campo magnético</p><p>que afeta a bobina secundária e nela cria uma corrente induzida que se comunica com o</p><p>circuito de saída.</p><p>Para se determinar o valor da tensão de saída, multiplica-se a tensão de entrada</p><p>pelo número de espiras da bobina secundária e divide-se o número obtido pelo número</p><p>de espiras da primária. A relação entre os números de espiras das bobinas se denomina</p><p>razão do transformador.</p><p>2 Objetivo</p><p>Temos como objetivo deste relatório, compreender o funcionamento dos transfor-</p><p>madores de energia elétrica, como também, verificar a relação entre número de espiras e</p><p>tensão do transformador, ou seja, analisar a diferença de potencial que sai de um pequeno</p><p>transformador enquanto o número de voltas sobre o núcleo vai aumentando. Além disso,</p><p>analisar experimentalmente o sistema com duas bobinas correlacionadas, uma bobina de</p><p>800 espiras de enrolamento primário com outras bobinas de 200, 400 e 600 espiras de</p><p>enrolamento secundário.</p><p>Pág. 2 de 12</p><p>3 Materiais Utilizados</p><p>1. Multímetro</p><p>Figura 2: Multímetro. Fonte: Autores.</p><p>2. Cabos Banana-Banana</p><p>Figura 3: Cabos Banana-Banana. Fonte: Autores.</p><p>3. Chave Seletora</p><p>Figura 4: Chave Seletora. Fonte: Autores.</p><p>Pág. 3 de 12</p><p>4. Bobinas</p><p>Figura 5: Bobinas primária e secundária. Fonte: Autores.</p><p>5. Suporte</p><p>Figura 6: Suporte. Fonte: Autores.</p><p>Pág. 4 de 12</p><p>4 Procedimento Experimental</p><p>Nesse experimento, iremos ligar o cabo banana-banana no multímetro e extraímos</p><p>os valores em 6 voltas, criando um transformador de uma bobina. Em seguida, medimos</p><p>a voltagem da chave liga-desliga e colocamos em série com a bobina primária do trans-</p><p>formador (800 espiras) e o multímetro no secundário para termos a leitura das tensões de</p><p>200, 400 e 600 espiras.</p><p>4.1 1a etapa:</p><p>A seguir, apresentamos as voltas de 1 a 6 do cabo banana-banana ao longo do</p><p>suporte.</p><p>Figura 7: Primeira volta. Fonte: Autores.</p><p>Pág. 5 de 12</p><p>Figura 8: Segunda volta. Fonte: Autores.</p><p>Figura 9: Terceira volta. Fonte: Autores.</p><p>Pág. 6 de 12</p><p>Figura 10: Quarta volta. Fonte: Autores.</p><p>Figura 11: Quinta volta. Fonte: Autores.</p><p>Pág. 7 de 12</p><p>Figura 12: Sexta volta. Fonte: Autores.</p><p>4.2 2a etapa:</p><p>Para a segunda etapa, iremos conectar a bobina primária do transformador de 800</p><p>espiras e a bobina secundária em 200 espiras, assim como consta a Figura 13. Consequen-</p><p>temente, faremos o mesmo procedimento com a bobina em 400 e 600 espiras.</p><p>Figura 13: Bobina primária (esquerda) e secundária (direita). Fonte: Autores.</p><p>Pág. 8 de 12</p><p>Sendo assim, obtivemos os seguintes resultados:</p><p>Figura 14: Conexão em 200 espiras. Fonte: Autores.</p><p>Figura 15: Conexão em 400 espiras. Fonte: Autores.</p><p>Figura 16: Conexão em 600 espiras. Fonte: Autores.</p><p>Pág. 9 de 12</p><p>5 Análise de Dados</p><p>Com os valores extraídos da 1a etapa do Procedimento Experimental, como cons-</p><p>tam desde a Figura 7 até a Figura 12, inserimos em uma tabela no WWplot, de acordo</p><p>com a figura seguinte:</p><p>Figura 17: WWplot. Fonte: Autores.</p><p>Portanto, geramos um gráfico linear em que utilizamos X como o número de espiras</p><p>e Y sendo a tensão. O erro em X igual a 0,1 enquanto e erro em Y igual a 1%.</p><p>Agora, para a 2a etapa do Procedimento Experimental, extraímos na tabela a</p><p>seguir, os respectivos valores encontrados na Figura 14, na Figura 15 e na Figura 16.</p><p>Espiras da bobina primária Espiras da bobina secundária V1 V2</p><p>800 200 127.90 31.70</p><p>800 400 127.80 63.30</p><p>800 600 127.80 95.00</p><p>Pág. 10 de 12</p><p>6 Conclusão</p><p>O experimento foi importante para conhecermos a variação do fluxo magnético</p><p>através de um circuito. Nesse sentido, medimos a tensão e o número de voltas nas bobinas</p><p>e observamos um comportamento linear. Consequentemente, comprova a teoria que o</p><p>aumento do número de espiras primarias e secundárias é proporcional ao aumento da</p><p>indução de tensão.</p><p>Para a segunda etapa, a tensão dobra a medida que o número de voltas duplica.</p><p>Alguns casos não são o dobro porque existe uma resistência nos condutores utilizados na</p><p>montagem das bobinas.</p><p>Portanto, essa prática foi bem sucedida.</p><p>Pág. 11 de 12</p><p>Referências</p><p>[1] Mundo da Elétrica. Princípio de funcionamento do transformador. Dispo-</p><p>nível em: <https://www.mundodaeletrica.com.br/principio-de-funcionamento-do-</p><p>transformador/>. Acesso em: 15 de dezembro de 2022.</p><p>[2] Portal São Francisco. Transformador. Disponível em:</p><p><https://www.portalsaofrancisco.com.br/fisica/transformador>. Acesso em: 15 de</p><p>novembro de 2022.</p><p>Pág. 12 de 12</p><p>Introdução</p><p>Objetivo</p><p>Materiais Utilizados</p><p>Procedimento Experimental</p><p>1a etapa:</p><p>2a etapa:</p><p>Análise de Dados</p><p>Conclusão</p>