Aula 3 Potência do Transformador

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MÁQUINAS ELÉTRICAS E 
ACIONAMENTOS –
MAQ
Prof° Alex Sandro Casemiro
Reunião Agentes de Treinamento
Serviços Técnicos e TecnológicosCurso Técnico de Eletroeletrônica – Santo André
15/08/2018 
18:33
RELAÇÃO DE POTÊNCIA
Como já sabemos, o transformador é uma máquina 
elétrica que transforma energia elétrica em energia elétrica. 
Nesse caso ele recebe uma quantidade de energia elétrica 
alternada no enrolamento primário que gera um campo 
magnético variável, que por sua vez converte novamente 
em energia elétrica no secundário.
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RELAÇÃO DE POTÊNCIA
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RELAÇÃO DE POTÊNCIA
A quantidade de energia elétrica absorvida da rede 
elétrica pelo primário é denominada de Potência do 
Primário (Pp).
A energia disponível no secundário chama-se 
Potência do Secundário (Ps).
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RELAÇÃO DE POTÊNCIA
Sendo assim podemos dizer que:
Pp = Ps
Logo a relação de potência é dada por:
Up . Ip = Us . Is
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RELAÇÃO DE POTÊNCIA
A partir dessa expressão, podemos determinar um 
dos valores se os outros três forem conhecidos.
Por exemplo:
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RELAÇÃO DE POTÊNCIA
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RELAÇÃO DE POTÊNCIA
Como Up.Ip = Us.Is, então:
Ip = 0,245 A ou 245mA
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RELAÇÃO DE POTÊNCIA
Dado um transformador elevador de 12V para 36V e 
que tem em seu secundário uma carga de 3A de consumo 
de corrente, calcule qual a corrente que deve circular no 
primário do transformador. 
Ip = 9A
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RELAÇÃO DE POTÊNCIA
Um determinado transformador abaixador de 110V 
para 24V e que tem em seu primário um consumo de 
corrente de 5A, calcule qual a corrente que deve circular no 
secundário do transformador. 
Is = 22,9A
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RELAÇÃO DE POTÊNCIA
E quando o transformador possui 
mais de um secundário?
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RELAÇÃO DE POTÊNCIA
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RELAÇÃO DE POTÊNCIA
Porém todas essas considerações não levam em 
conta perdas por aquecimento. Por isso não podemos 
considerar o transformador como máquinas ideais.
As perdas por aquecimento são causadas por dois 
fatores:
• Histerese Magnética;
• Correntes Parasitas.
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RELAÇÃO DE POTÊNCIA
Perdas por Histerese Magnética são causadas pela 
energia perdida a cada inversão de polaridade do sinal 
aplicado ao transformador, para anular o magnetismo 
residual do semiciclo anterior.
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RELAÇÃO DE POTÊNCIA
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RELAÇÃO DE POTÊNCIA
Para redução desta perda são utilizados materiais 
com alta permeabilidade magnética. Os mais comuns são 
os Ferro doce.
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RELAÇÃO DE POTÊNCIA
Já as perdas por Correntes Parasitas, são perdas 
que aquecem o ferro pois quando um circuito magnético 
está exposto à variação de fluxo magnético geram dentro 
de si própria uma f.e.m. e esta provoca uma circulação 
desta corrente. 
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RELAÇÃO DE POTÊNCIA
Para reduzir os efeitos das Correntes Parasitas, ao 
invés de utilizarmos um núcleo maciço, utilizamos um 
núcleo de ferro laminado, sendo essas chapas isoladas 
eletricamente umas das outras. 
Com o núcleo laminado não eliminamos essa perda, 
mas há uma redução bastante significativa.
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RELAÇÃO DE POTÊNCIA
Somando todas as perdas, é interessante que elas 
não ultrapassem mais de 10% da potência total.
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CÁLCULO DE PEQUENOS 
TRANSFORMADORES
Agora iremos apresentar cálculos para o 
dimensionamento de pequenos transformadores, que 
consideramos aqueles com potência de até 1000VA.
Para iniciarmos o dimensionamento precisamos de 
dados como Tensão de entrada e saída, e a corrente de 
saída.
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CÁLCULO DE PEQUENOS 
TRANSFORMADORES
Para explanarmos iremos considerar um 
transformador abaixador de 220V para 24V, e a corrente 
máxima que será fornecida pelo secundário será de 5A. 
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Ps = 24 x 5 = 120W
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Pp = 120 x 1,1 = 132W
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SL = √132 = 11,489 cm2
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SB = 11,489 x 1,2 = 13, 787 cm2
14 cm2 
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CÁLCULO DE PEQUENOS 
TRANSFORMADORES
Nesse ponto iremos determinar as características do 
núcleo magnético do nosso transformador.
Para isso temos que encontrar qual a Potência 
Aparente do primário para consultar a tabela de chapas 
para transformadores.
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CÁLCULO DE PEQUENOS 
TRANSFORMADORES
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Sp = 132 / 0,9 = 146,6VA
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CÁLCULO DE PEQUENOS 
TRANSFORMADORES
Neste caso, qual a chapa que atende nosso projeto?
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l = 14 / 3,5 = 4 cm
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N° chapas = 4 / 0,03556 = 113 chapas
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As densidades mais aplicadas a núcleos 
de ferro são: 
8000 = 2% de silício 12000 = 4% de silício
10000 = 3% de silício
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CÁLCULO DE PEQUENOS 
TRANSFORMADORES
8° Passo – Número de Espiras do Secundário
Baseado em tudo que já vimos, como poderíamos 
efetuar esse cálculo??
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CÁLCULO DE PEQUENOS 
TRANSFORMADORES
9° Passo – Determinar a Seção do Fio Magnético
Neste passo iremos calcular qual a seção do fio que 
iremos utilizar nos nossos enrolamentos. Para esse cálculo, 
precisamos da corrente de cada enrolamento e a densidade 
do condutor a ser utilizado. A densidade do condutor leva 
em consideração a condição de trabalho do transformador.
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CÁLCULO DE PEQUENOS 
TRANSFORMADORES
9° Passo – Determinar a Seção do Fio Magnético
Para nosso projeto aplicaremos uma densidade de 4A/mm2
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𝐼𝑠 =
120
24
= 5 𝐴. 𝑆𝑒çã𝑜 𝑑𝑜𝑆𝑒𝑐𝑢𝑛𝑑á𝑟𝑖𝑜 =
5
4
= 1,25 𝑚𝑚²
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CÁLCULO DE PEQUENOS 
TRANSFORMADORES
9° Passo – Determinar a Seção do Fio Magnético
Para transformadores utilizamos um fio específico 
para, chamado fio magnético. Esse fio não segue as 
especificações que aprendemos até o momento. 
Seguimos o padrão AWG conforme a tabela a seguir.
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CÁLCULO DE PEQUENOS 
TRANSFORMADORES
9° Passo – Determinar a Seção do Fio Magnético
Assim os fios que solicitaremos para os nossos 
enrolamentos serão:
25 AWG para o primário;
16 AWG para o secundário.
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CÁLCULO DE PEQUENOS 
TRANSFORMADORES
10° Passo – Determinar a possibilidade de enrolamento
Nesse passo iremos verificar se há a possibilidade 
de enrolamento ou teremos de alterar a forma prevista para 
o núcleo do transformador. Vamos checar a área ocupada 
pelas bobinas e conferir com o espaço do carretel. Para 
isso utilizaremos os dados “b”, “c” e “d”. Além do diâmetro 
dos fios.
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TRANSFORMADORES
10° Passo – Determinar a possibilidade de enrolamento
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10° Passo – Determinar a possibilidade de enrolamento
b = 1,8 cm c = 1,8 cm d = 1,8 cm
(“d” – “c”) = 3,5 cm
Área disponível = 6,3 cm²
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TRANSFORMADORES
10° Passo – Determinar a possibilidade de enrolamento
Da tabela de fios extraímos o diâmetro dos fios
25 AWG = 0,45 mm = 0,045 cm
16 AWG = 1,29 mm = 0,129 cm
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CÁLCULO DE PEQUENOS 
TRANSFORMADORES
10° Passo – Determinar a possibilidade de enrolamento
Com isso multiplicamos os respectivos diâmetros 
pelas quantidades de espiras para termos a área 
aproximada ocupada pelo enrolamento.
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CÁLCULO DE PEQUENOS 
TRANSFORMADORES
10° Passo – Determinar a possibilidade de enrolamento
Aep = 0,045 x 719 x 0,045 = 1,456 cm²
Aes = 0,129 x 79 x 0,129 = 1,315 cm²
Atotal = 2,77 cm²
Área disponível = 6,3 cm²
Vale ressaltar que não contamos com o material 
isolante.
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Exercício 
Calcular um transformador abaixador de 127V para 36V 
para uma carga de 6A.
Considere densidade de 3% de silício e ventilação regular.