Atividade Prática - 4755776 - Maquinas Eletricas

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CENTRO UNIVERSITÁRIO INTERNACIONAL UNINTER 
ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA 
BACHARELADO EM ENGENHARIA ELÉTRICA 
DISCIPLINA DE MÁQUINAS ELÉTRICAS 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO DE ATIVIDADE PRÁTICA 
 
 
 
 
 
 
 
ALUNO: SANDRO LUIZ CECCATTO 
PROF. SAMUEL POLATO RIBAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
HERVAL D’OESTE – (SC) 
2026 
1 
 
1 INTRODUÇÃO 
Os transformadores são equipamentos fundamentais nos sistemas elétricos de potência, 
sendo responsáveis pela adequação dos níveis de tensão e corrente para diferentes aplicações 
industriais, comerciais e residenciais. Seu funcionamento está baseado no princípio da indução 
eletromagnética, permitindo a transferência de energia elétrica entre enrolamentos eletrica-
mente isolados e magneticamente acoplados por meio de um núcleo ferromagnético. 
O desenvolvimento tecnológico dos transformadores permitiu a expansão dos sistemas de 
transmissão e distribuição de energia elétrica, tornando possível o transporte de grandes blocos 
de potência em elevadas tensões, reduzindo perdas elétricas e aumentando a eficiência energé-
tica dos sistemas elétricos. 
Neste trabalho é apresentado o projeto de um transformador monofásico isolador de dois 
enrolamentos, desenvolvido conforme o roteiro da atividade prática da disciplina de Máquinas 
Elétricas. O projeto contempla o dimensionamento do núcleo magnético, cálculo do número de 
espiras, determinação da bitola dos condutores, cálculo da ocupação da janela do carretel e 
análise da viabilidade construtiva do equipamento. 
Além dos cálculos de projeto, são apresentados fundamentos teóricos relacionados aos 
transformadores monofásicos, incluindo características construtivas, princípio de funciona-
mento e aplicações práticas. 
 
2 OBJETIVOS 
 
Objetivo Geral 
Projetar um transformador monofásico isolador de dois enrolamentos conforme os pa-
râmetros definidos no roteiro da atividade prática. 
 
Objetivos Específicos 
• Determinar a seção magnética do núcleo; 
• Calcular o número de espiras do enrolamento primário e secundário; 
• Determinar a corrente nominal dos enrolamentos; 
• Selecionar os condutores adequados para cada enrolamento; 
• Verificar a taxa de ocupação da janela do carretel; 
• Avaliar a viabilidade construtiva do transformador; 
• Aplicar conceitos teóricos relacionados ao funcionamento de transformadores. 
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3 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
Os transformadores são máquinas elétricas estáticas utilizadas para transferir energia 
elétrica entre circuitos através do fenômeno da indução eletromagnética. Segundo Fitzgerald, 
Kingsley e Umans (2014), o princípio de funcionamento do transformador baseia-se na Lei de 
Faraday, onde uma tensão alternada aplicada ao enrolamento primário produz um fluxo mag-
nético variável no núcleo, induzindo uma tensão no enrolamento secundário. 
De acordo com Chapman (2013), os transformadores possuem elevada importância nos 
sistemas elétricos devido à possibilidade de elevação ou redução de tensão com alta eficiência 
energética. A relação entre as tensões dos enrolamentos depende diretamente da relação entre 
o número de espiras do primário e do secundário. 
O núcleo magnético do transformador é normalmente construído com chapas de aço-
silício laminadas, reduzindo perdas por correntes parasitas e aumentando a permeabilidade 
magnética do circuito magnético. Conforme Ribas (2020), o núcleo possui a função de propor-
cionar um caminho de baixa relutância para o fluxo magnético. 
Os enrolamentos são geralmente fabricados em cobre esmaltado devido à sua elevada 
condutividade elétrica e boa resistência mecânica. O isolamento entre os enrolamentos e o nú-
cleo é fundamental para garantir segurança elétrica e evitar curtos-circuitos. 
A relação de transformação do transformador pode ser expressa pela Equação 1: 
𝑉1
𝑉2
=
𝑁1
𝑁2
 
Onde: 
• 𝑉1= tensão do primário; 
• 𝑉2= tensão do secundário; 
• 𝑁1= número de espiras do primário; 
• 𝑁2= número de espiras do secundário. 
O número de espiras do enrolamento depende da tensão aplicada, da frequência de ope-
ração, da indução magnética e da seção magnética do núcleo. Conforme o roteiro da atividade 
prática, o número de espiras é calculado por: 
𝑁 =
𝑉 × 108
4,44 × 𝑆𝑚 × 𝑓 × 𝐵
 
 
3 
 
A correta seleção do núcleo e dos condutores é essencial para garantir que a ocupação 
da janela do carretel permaneça dentro dos limites aceitáveis de fabricação, normalmente infe-
riores a 70%. 
Os transformadores monofásicos possuem ampla aplicação em fontes de alimentação, 
equipamentos eletrônicos, sistemas industriais, redes de distribuição e circuitos de isolamento 
elétrico. 
 
4 DESENVOLVIMENTO DO TRABALHO 
 
4.1 Dados do Projeto 
 
Conforme estabelecido no roteiro da atividade prática, foram adotados os seguintes 
parâmetros com base no RU 4755776: 
 
Tabela 1 – Dados iniciais do projeto de um transformador monofásico 
Parâmetro Valor 
Potência nominal 475 VA 
Tensão do primário 475 V 
Tensão do secundário 776 V 
Frequência 60 Hz 
Indução magnética 12000 G 
Tipo de transformador Monofásico isolador 
 
4.2 Escolha do Núcleo Magnético 
 
Para o desenvolvimento do projeto foi escolhido um núcleo do tipo EI 380 com 
empilhamento de 57 mm. 
Assim: 
• Largura da perna central = 45 mm = 4,5 cm; 
• Empilhamento = 56 mm = 5,6 cm. 
A seção magnética do núcleo é dada por: 
𝑆𝑚 = 𝐴 × 𝐵 
 
4 
 
Substituindo os valores: 
𝑆𝑚 = 3,8 × 6,31 
 
𝑆𝑚 = 23,98  𝑐𝑚2 
 
Portanto, a seção magnética adotada para o projeto foi de: 
𝑆𝑚 = 23,98 𝑐𝑚2 
 
A escolha do núcleo EI 380 foi realizada visando obter uma ocupação da janela próxima 
do limite recomendado pelo roteiro da atividade prática, sem ultrapassar 70%. Com base nos 
cálculos realizados em Excel, conforme pode ser observado na Tabela 5. 
 
4.3 Cálculo do Número de Espiras 
 
O cálculo do número de espiras do enrolamento primário foi realizado utilizando a equa-
ção apresentada no roteiro da atividade prática. 
𝑁1 =
𝑉1 × 108
4,44 × 𝑆𝑚 × 𝑓 × 𝐵
 
 
Substituindo os valores: 
𝑁1 =
475 × 108
4,44 × 23,98 × 60 × 12000
 
 
𝑁1 ≈ 619,627 
Adotando valor inteiro: 
𝑁1 = 620  𝑒𝑠𝑝𝑖𝑟𝑎𝑠 
 
Utilizando a relação de transformação: 
𝑁1
𝑁2
=
𝑉1
𝑉2
 
 
Substituindo os valores: 
620
𝑁2
=
475
776
 
5 
 
 
𝑁2 =
620 × 776
475
 
𝑁2 ≈ 1012,87 
Adotando valor inteiro: 
𝑁2 = 1013  𝑒𝑠𝑝𝑖𝑟𝑎𝑠 
 
Tabela 2 – Número de espiras dos enrolamentos 
Enrolamento Número de espiras 
Primário 620 espiras 
Secundário 1013 espiras 
 
4.4 Cálculo das Correntes Nominais 
 
A corrente nominal de cada enrolamento é calculada pela relação entre potência e ten-
são. 
• Corrente do Primário 
𝐼1 =
𝑆
𝑉1
 
 
𝐼1 =
475
475
 
 
𝐼1 = 1,0  𝐴 
 
• Corrente do Secundário 
𝐼2 =
𝑆
𝑉2
 
 
𝐼2 =
475
776
 
 
𝐼2 ≈ 0,612  𝐴 
 
 
6 
 
Tabela 3 – Correntes nominais 
Enrolamento Corrente nominal 
Primário 1,00 A 
Secundário 0,612 A 
 
4.5 Determinação da Seção dos Condutores 
 
Para o projeto foi adotada densidade de corrente igual a: 
𝐷 = 300  𝐴/𝑐𝑚2 
Valor adequado para transformadores sem ventilação forçada. 
• Condutor do Primário 
A seção transversal necessária é dada por: 
𝑆1 =
𝐼1
𝐷
 
𝑆1 =
1,0
300
 
𝑆1 = 0,00333  𝑐𝑚2 
 
Consultando a tabela AWG, foi selecionado o fio AWG 21. 
Características do AWG 21: 
• Área de cobre = 0,004105 cm²; 
• Diâmetro com isolamento = 0,080 cm. 
 
• Condutor do Secundário 
𝑆2 =
𝐼2
𝐷
 
𝑆2 =
0,612
300
 
𝑆2 = 0,00204  𝑐𝑚2 
 
Consultando a tabela AWG, foi selecionado o fio AWG 24. 
Características do AWG 24: 
• Área de cobre = 0,002047 cm²; 
• Diâmetro com isolamento = 0,057 cm. 
 
7 
 
Tabela 4 – Condutores selecionados 
Enrolamento Fio selecionado Área de cobre Diâmetro com isolamento 
Primário AWG 21 0,004105 cm² 0,080 cm 
Secundário AWG 24 0,002047 cm² 0,057 cm 
 
4.6 Cálculo da Ocupação da Janela 
 
Parao cálculo da ocupação da janela foram utilizadas as dimensões do carretel corres-
pondente ao núcleo EI 380. 
 
Figura 1 – Ilustração das dimensões do carretel 
 
Foram adotadas as seguintes dimensões da janela: 
• Altura útil da janela = 5,7 cm; 
• Largura útil da janela = 1,9 cm. 
• Primário 
• Espiras por camada 
ℎ
𝑑
=
5,7
0,080
 
Espiras por camada = 71,25 
Número de camadas 
Camadas =
620
71,25
 
Camadas ≈ 8,69 
Adotando: 
8 
 
 9  𝑐𝑎𝑚𝑎𝑑𝑎𝑠 
 
Largura da janela (l): 
l =
380
200
 
l = 1,9 
 
• Ocupação do primário 
𝑂𝑐𝑢𝑝𝑎çã𝑜(%) =
5,7 × 0,08 × 8,69
5,7 × 1,9
× 100 
𝑂𝑐𝑢𝑝𝑎çã𝑜(%) = 36,619% 
 
• Secundário 
• Espiras por camada 
ℎ
𝑑
=
5,7
0,057
 
Espiras por camada = 100 
 
• Número de camadas 
Camadas =
1012
100
 
 
Camadas ≈ 10,12 
Adotando: 
10  𝑐𝑎𝑚𝑎𝑑𝑎𝑠 
 
Figura 2 – Ilustração das dimensões do carretel 
 
9 
 
 
• Ocupação do secundário 
𝑂(%) =
5,7 × 0,057 × 10,12
5,7 × 1,9
× 100 
 
𝑂(%) = 30,37% 
 
4.7 Ocupação Total da Janela 
 
A ocupação total é dada pela soma das ocupações dos enrolamentos. 
𝑂𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 36,619 + 30,37 
𝑂𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 66,99% 
 
Como a ocupação total da janela permaneceu abaixo de 70%, conclui-se que o projeto 
é construtivamente viável. Abaixo segue planilha desenvolvida no Excel, para encontrar o car-
retel, que atende o dimensionamento previsto, conforme descrição acima. 
 
Tabela 5 – Planilha de dimensionamento do transformador monofásico 
A 300 C 5,7 
776 TS=V2 A 3,8 23,978 
475 P1 TP=V1 B 6,31 
 0,08 
0,612113 47500000000 0,057 71,25 
 76652870,4 100 
S 0,00204 
 619,676729 8,697217 
 L 1,9 
 10,12356 
 480869,1 36,61986 
EI 380 DR61 DR96 1012,356 30,37068 
 66,99054 
 
 C 6,4 
776 A 4,5 20,52 
475 B 4,56 
 0,08 
 47500000000 0,057 80 
 65598336 112,2807 
 
 724,1037334 9,051297 
10 
 
 L 2,2 
 10,53571 
 561904,5 32,91381 
EI 440 DR72 1182,957 27,29707 
 60,21087 
 
 C 5,7 
776 TS=V2 A 3,8 25,118 
475 P1 TP=V1 B 6,61 
 0,08 
 47500000000 0,057 71,25 
 80297222,4 100 
 
 591,5522179 8,302487 
 L 1,9 
 9,664095 
 459044,5 34,95784 
 966,4095 28,99229 
 63,95013 
EI 380 DR73 DR88 
 
 C 4,8 
776 TS=V2 A 3,2 22,272 
475 P1 TP=V1 B 6,96 
 0,08 
 47500000000 0,057 60 
 71199129,6 84,21053 
 
 667,1429871 11,11905 
 L 1,6 
 12,94257 
 517703 55,59525 
EI 320 DR55 1089,901 46,10792 
 101,7032 
 
4.8 Características Construtivas do Transformador 
 
O transformador projetado possui núcleo do tipo EI construído com chapas de aço-silí-
cio laminadas. Esse tipo de construção reduz perdas por correntes parasitas e melhora a efici-
ência magnética do equipamento. 
Os enrolamentos serão confeccionados em cobre esmaltado, garantindo elevada condu-
tividade elétrica e isolamento entre espiras. Entre os enrolamentos será aplicada isolação adici-
onal com papel isolante apropriado para máquinas elétricas. 
11 
 
A montagem do núcleo deverá ser realizada utilizando lâminas EI montadas alternada-
mente para minimizar entreferros e reduzir perdas magnéticas. 
Segundo Ribas (2020), transformadores de núcleo envolvente são amplamente utiliza-
dos em aplicações monofásicas de baixa e média potência devido à simplicidade construtiva e 
boa dissipação térmica. 
 
4.9 Aplicações do Transformador Projetado 
 
O transformador desenvolvido pode ser aplicado em sistemas de isolamento elétrico, 
fontes de alimentação industriais, equipamentos laboratoriais e circuitos eletrônicos que neces-
sitem adequação de níveis de tensão. 
Transformadores isoladores apresentam elevada importância em aplicações onde é ne-
cessário isolamento galvânico entre entrada e saída, proporcionando maior segurança elétrica 
ao sistema. 
5 CONCLUSÕES 
O presente trabalho apresentou o desenvolvimento completo do projeto de um transfor-
mador monofásico isolador conforme as especificações definidas pelo roteiro da atividade prá-
tica da disciplina de Máquinas Elétricas. 
A partir dos dados fornecidos pelo RU 4755776 foram realizados os cálculos da seção 
magnética do núcleo, número de espiras, correntes nominais, seleção dos condutores e verifi-
cação da ocupação da janela do carretel. 
O núcleo escolhido foi do tipo EI 380 com empilhamento. 
Os condutores selecionados foram AWG 21 para o primário e AWG 24 para o secundá-
rio, atendendo aos critérios de densidade de corrente adotados no projeto. 
A ocupação total da janela foi de aproximadamente 66,99%, valor inferior ao limite 
máximo recomendado de 70%, demonstrando que o projeto apresenta viabilidade construtiva 
adequada. 
A realização desta atividade permitiu aplicar conhecimentos relacionados ao funciona-
mento de transformadores, dimensionamento eletromagnético e análise construtiva de máqui-
nas elétricas, contribuindo para o desenvolvimento acadêmico e profissional na área de enge-
nharia elétrica. 
 
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6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
CHAPMAN, Stephen J. Fundamentos de máquinas elétricas. 5. ed. Porto Alegre: AMGH, 
2013. 
FITZGERALD, A. E.; KINGSLEY JR., Charles; UMANS, Stephen D. Máquinas elétricas. 7. 
ed. Porto Alegre: AMGH, 2014. 
RIBAS, Samuel Polato. Máquinas Elétricas – Aula 1. Curitiba: UNINTER, 2020.