Relatório transformador

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Unesp
CÂMPUS UNIVERSITÁRIO DE BAURU
 FACULDADE DE CIÊNCIAS DEPARTAMENTO DE FÍSICA
Relatório IX
Princípio Básico do Funcionamento do Transformador
Alyson Santos Miyahara 152012346
Gabriel Augusto Altemari Boschini 141011793 
Geovana Ferreira dos santos 141012218 
Giovana Roma Rodrigues 14101135
OBJETIVOS
Entender o funcionamento dos transformadores e a influência do número de espiras nas bobinas durante o procedimento de mudança de tensão. 
MATERIAL
01 fonte de tensão contínua/alternada (Leybold)
02 multímetros (Dawer – DM 2020)
02 bobinas de 250 espiras
01 bobina de 500 espiras
Cabos banana-banana
01 osciloscópio da Tectronik
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Utilizando a fonte de tensão contínua/alternada de 0 a 12V em rms, dois multímetros, cada um ligado a cada bobina e um núcleo de ferro, montou-se o circuito indicado na figura 01. Neste esquema, a bobina P é chamada de bobina no primário e está ligada à fonte de tensão e a bobina S é chamada de bobina no secundário e não está ligada à fonte de tensão. 
Figura 01 – Esquema da montagem de um transformador para registrar medidas de tensões no primário e no secundário
Colocou-se a fonte de tensão no circuito primário com uma tensão de 0V e realizou-se a leitura da tensão no primário e no secundário, com o auxílio dos multímetros. O procedimento de leitura foi realizado para as tensões de 0,0; 2,0; 4,0; 6,0; 8,0 e 10,0V. Além disso, realizaram-se variações entre as espiras:
Configuração 01: duas bobinas de 250 espiras (uma no primário e uma no secundário).
Configuração 02: uma bobina de 250 espiras no primário e uma de 500 espiras no secundário.
Configuração 03: uma bobina de 500 espiras no primário e uma de 250 espiras no secundário
 Os valores aferidos encontram-se na tabela 01.
Plotou-se o gráfico de Vs x Vp com o objetivo de encontrar a relação Np/Ns e comparar este valor ao calculado teoricamente e, em seguida, realizou-se uma discussão sobre o funcionamento dos transformadores montados nesta primeira parte. O valor calculado teoricamente é dado por:
Na última parte do experimento, montou-se o mesmo sistema indicado na figura 01, com o mesmo número de espiras no primário e no secundário e, apenas para o valor VF = 10,0V (fonte alternada), tirou-se a parte de cima do núcleo em que as bobinas estavam inseridas e mediram-se novamente as tensões do primário e secundário. Os resultados obtidos foram comparados com os resultados registrados na tabela 01 e explicou-se o que aconteceu no transformador.
Logo após, utilizando o mesmo circuito indicado na figura 01, mas agora com a fonte de tensão contínua no primário e para um único valor de tensão na fonte, mediram-se as tensões do primário e do secundário. Para este mesmo sistema, tentou-se retirar a parte de cima do núcleo e explicou-se o que aconteceu. Por último, ligou-se e desligou-se a fonte de tensão e registrou-se o que aconteceu no multímetro ligado ao secundário do transformador e explicou-se o que aconteceu por meio da Lei de Lenz.
 
	 
DADOS, RESULTADOS E DISCUSSÕES. 
	VF (V)
	NP = 250 NS = 250
	NP = 250 NS = 500
	NP = 500 NS = 250
	
	Vp(V)
	Vs(V)
	Vp(V)
	Vs(V)
	Vp(V)
	Vs(V)
	0,0
	0,00
	0,00
	0,00
	0,00
	0,00
	0,00
	2,0
	1,90
	1,64
	1,90
	3,28
	1,83
	0,76
	4,0
	3,73
	3,33
	3,70
	6,60
	3,70
	1,60
	6,0
	5,64
	5,14
	5,60
	10,08
	5,64
	2,48
	8,0
	7,55
	6,95
	7,65
	14,06
	7,64
	3,41
	10,0
	9,37
	8,61
	9,60
	17,73
	9,55
	4,28
Tabela 01 – Dados para a análise das tensões no primário (Vp) e no secundário (Vs), com base no número de espiras no primário (Np) e no secundário (Ns).
Gráfico 01 – Vs x Vp para Np = 250 e Ns = 250
Gráfico 02 – Vs x Vp para Np = 250 e Ns =500
Gráfico 02 – Vs x Vp para Np = 500 e Ns =250
Utilizando VF = 10,0V para duas bobinas com 250 espiras cada e conectadas sem o núcleo, obtiveram-se tensões correspondentes a 9,45 no primário e 2,91 no secundário. Comparando esses valores com a tabela, verificou-se uma diferença de 0,08V no primário e 5,70V no secundário. Essa diferença evidencia uma grande perda de tensão, em razão do fluxo de elétrons é maior quando o núcleo de ferro está presente.
Através da equação 01, tem-se que a relação Np/Ns é dada pelo coeficiente angular do gráfico. Sendo assim:
Np = 250 e Ns = 250
Np = 250 e Ns = 500
Np = 500 e Ns = 250
Os valores teóricos são:
Np = 250 e Ns = 250
Np = 250 e Ns = 500
Np = 500 e Ns = 250
Com os valores obtidos, é possível encontrar qual foi a variação do valor teórico com o valor experimental através da equação:
Foram obtidos os seguintes resultados:
	Relação entre espiras
	Variação (%)
	NP = 250 e NS = 250
	5
	NP = 250 e NS = 500
	4
	NP = 500 e NS = 250
	10
Tabela 02 – Comparação dos dados experimentais com os dados teóricos, para diferentes configurações entre as espiras.
Através dos dados obtidos é possível verificar a relação da tensão com o número de espiras em que uma corrente elétrica passa; a tensão de cada espira é diretamente proporcional ao número de espiras, ou seja, quanto maior é o número de espiras que receberá uma corrente induzida, maior será a tensão entre seus terminais.
Para conseguir uma tensão induzida maior do que a tensão aplicada pode-se colocar uma bobina com certa quantidade de espiras no circuito em que passa uma corrente definida e fazer com que as bobinas deste circuito induzam uma corrente em outro circuito
Quando a parte de cima do transformador foi removida, observou-se uma tensão induzida muito menor do que quando aquela parte ainda estava lá; tal comportamento é observado devido ao fato do campo magnético tornar-se mais disperso, sendo assim, algumas linhas de força se perdem do sistema.
	
	VP (V)
	VS (V)
	Liga a chave
	6,10
	0,85
	Desliga a chave
	0,00
	0,55
Tabela 03: tensões quando a chave é ligada e desligada
Quando a fonte de tensão contínua foi aplicada no circuito indutor, observou-se uma corrente induzida no circuito apenas no instante em que a fonte é ligada, pois em um tempo muito curto, a corrente passa pelo circuito induzido e torna-se nula novamente. Este comportamento ocorre porque para haver uma indução, deve haver uma variação no fluxo da corrente. É a corrente alternada que gera essa variação, enquanto a contínua gera um fluxo constante; o pico inicial da corrente induzida é explicado pelo fato de que, quando o circuito é ligado, os geradores precisam de corrente para sair do repouso e passar para a velocidade correspondente à corrente.
REFERÊNCIAS
FUNCIONAMENTO sem carga. Disponível em: <http://www.dsee.fee.unicamp. br/~sato/ET515/node55.html> Acesso em 04 jun. 2016.