Relatório II Transformadores

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Campus: Santa Cruz
Disciplina: Física teórica experimental III
Professor: Nelson Correia de Souza
Turma: 3056.
Transformador.
Igor de Jesus Mange Eutimio.
Santa Cruz, Rio de Janeiro
outubro/2018.
Física 3 – Transformadores
Objetivo
Analisar e verificar os tipos de transformadores e seus efeitos.
Introdução
Transformador: Os transformadores podem ser classificados de acordo com vários parâmetros, tais como finalidade, tipo, material do núcleo, quanto ao número de fases, etc.
Um transformador é constituído por um núcleo, feito de um material altamente imantável, e duas bobinas com número diferente de espiras isoladas entre si, chamadas primário (bobina que recebe a tensão da rede) e secundário (bobina em que sai a tensão transformada).
Transformador ideal
Um transformador ideal é aquele que o acoplamento entre suas bobinas é perfeito, ou seja, todas concatenam ou seja “abraçam”, o mesmo fluxo, o que dizer que não dispersão de fluxo. Isso implica assumir a hipótese de que a permeabilidade magnética do núcleo de ferromagnético é alta ou, no caso ideal, infinita, e o circuito magnético é fechado, além disso admite-se que o transformador não possui perdas de qualquer natureza, seja nos enrolamentos ou no núcleo.
Transformador não ideal ou real
Comparado com o transformador ideal a curva B-H do material do núcleo linear, mas a permeabilidade do material é finita nesse caso a força magnética motriz necessária para magnetizar o núcleo não é zero e os fluxos estabelecidos pelas correntes não são inteiramente ao núcleo. Assim, os fluxos concatenados com cada enrolamento não são os mesmos, o que implica ocorrência de fluxo de dispersão em ambos enrolamentos. Os enrolamentos têm resistência, ou seja, há perda por efeito joule.
Quanto à finalidade
Transformadores de corrente
Transformadores de potência
Transformadores de distribuição
Transformadores de força.
 Quanto ao tipo
Dois ou mais enrolamentos
Autotransformador
Quanto ao material do núcleo
Ferromagnético
No caso de um transformador com núcleo de ferromagnético, são usadas chapas de aço laminadas, no geral chapas de aço de silício, para diminuir as perdas por correntes parasitas.
Núcleo de ar
Os transformadores com núcleo de ar consistem em na localização das bobinas, que ficam em contato direto com a atmosfera.
Simbologia
	
	Transformador com núcleo de ar.
	
	Transformador com núcleo de ferro.
	
	Transformador de núcleo de ferro com tomada central (tap).
	
	Autotransformador.
O seu funcionamento é baseado na criação de uma corrente induzida no secundário, a partir da variação de fluxo gerada pelo primário.
A tensão de entrada e de saída são proporcionais ao número de espiras em cada bobina. Sendo:
Onde:
 é a tensão no primário;
é a tensão no secundário;
é o número de espiras do primário;
é o número de espiras do secundário
Por esta proporcionalidade concluímos que um transformador reduz a tensão se o número de espiras do secundário for menor que o número de espiras do primário e vice-versa.
Se considerarmos que toda a energia é conservada, a potência no primário deverá ser exatamente igual à potência no secundário, assim:
Tipo de Transformadores:
Transformador de corrente:
Transformador de corrente, ou TC, tem por finalidade detectar ou medir a corrente elétrica que circula em um cabo ou barra de alimentação, e transforma-la em outra corrente de valor menor, para ser transmitida a um instrumento de medição ou circuito eletrônico. O TC é muito usado para abaixar a corrente elétrica da rede para alimentar dispositivos eletrônicos que não suportam grandes níveis de corrente.
Transformadores de potencial:
O nome transformador de potencial (ou TP) denota que está máquina muda os valores de potência, mas na verdade ela muda os valores de tensão que entram na bobina primária. A espira primária recebe a tensão primária e conduz uma corrente primária. Por essa corrente ser alternada, ela gera uma variação no fluxo magnético no seu interior. Esse fluxo é canalizado pelo núcleo ferromagnético, e na espira secundária, induzindo uma tensão nesta espira. Se não houver um circuito fechado ligado à espira secundária, uma corrente induzida será estabelecida.
Transformador de distribuição:
Esse tipo de transformador é empregado principalmente pelas concessionarias distribuidoras de energia e em usinas geradoras de energia. São usados para distribuir a energia gerada até os consumidores, com valores diferentes do que o gerado, adequado a cada tipo de consumidor. Podem ser auto protegidos contra sobrecargas e curto circuitos.
Transformadores de Força:
São usados para geração e distribuição de energia por concessionárias e usinas, e subestações de distribuição de energia elétrica, e subestações de grandes indústrias, incluindo aplicações especiais como fornos de indução e a arco, e retificadores.
Transformador elevador e abaixador de tensão:
O valor a qual a tensão será após sair do transformador está diretamente ligado ao número de espiras que cada bobina possui. No caso de um transformador elevador de tensão o número de espiras da segunda bobina é maior do que o número de espiras da primeira bobina. E no transformador abaixador, o número de espiras da segunda bobina é menor do que o número de espiras na primeira bobina. 
Material utilizado e montagem experimental
2.1 Materiais utilizados:
Trafo.
Fonte de entrada CA e saída CC.
Multímetro.
2.2 Montagem experimental. 
Figura 1: Trafo.
Figura 2: Fonte de entrada CA e saída CC.
Figura 3: Multímetro.
Procedimento
Passo a passo:
Após ligarmos a fonte que transforma corrente alternada(127v) em continua (Vcc) fizemos a interligação da fonte com um determinado Trafo.
Onde foi ligado o borne 1 da fonte ao borne 1 da bobina do primário que contém 600 espiras e o borne 2 da fonte a bobina do secundário que contém 300 espiras.
E então utilizamos o multímetro na escala de tensão (VmA), onde ligamos as ponteiras do multímetro nos bornes 1 e 2 da bobina do secundário e assim foi obtido o valor da tensão no secundário. 
E então foi utilizado outro Trafo agora com a bobina primaria com 300 espiras e a bobina secundário com 600 espiras. 
Onde foi ligado o borne 1 da fonte ao borne 1 da bobina do primário que contém 300 espiras e o borne 2 da fonte a bobina do secundário que contém 600 espiras.
E então utilizamos o multímetro na escala de tensão (VmA), onde ligamos as ponteiras do multímetro nos bornes 1 e 2 da bobina do secundário e assim foi obtido o valor da tensão no secundário.
E então utilizando a formulas vista acima, foi calculado a valor da tensão de forma teórica para metida de comparação. 
Cálculos:
1º Trafo. 
Up/Np = Us/Ns
20,3/600 = Us/300
20,3*300 = Us*600
6090 = 600Us
Vs = 6090/600
Vs = 10,15V.
2º Trafo.
Up/Np = Us/Ns
22/300 = Us/600
22*600 = Vs*300
13200 = 300Vs
Us = 13200/300
Us = 44V.
Resultados.
Tabela 1:Resultados do experimento.
	Np
	Ns
	Up
	Us(Medida)
	Us
(teórico)
	600
	300
	20,3v
	9,7v
	10,15v
	300
	600
	22V
	42,2v
	44v
Legenda:
Np: número de espiras do primário
Ns: número de espiras do secundário
Up; tensão no primário
Us(Medida): tensão medida experimentalmente no secundário
Us(Teórico): tensão calculada do secundário.
Conclusão
Podemos verificar através desse experimento a relação entre a tensão e o número de espiras das bobinas de um transformador, e através dessa relação classificar os tipos de transformadores, onde se sabe que um transformador abaixador de tensão tem o número de espiras da bobina do primário maior que o número de espiras da bobina do secundário e podemos assim verificar isso na primeira parte do experimento realizado, onde o transformador utilizado continha uma bobina primaria com o número de 600 espiras e a secundaria com o número de 300 espiras, onde a tensão medida na entrada era de 20,3v e a tensão medida na bobina secundariaera de 9,7v comprovando assim essa relação. Já os transformadores elevadores de tensão têm essa relação ao inverso, ou seja o número de espiras da bobina primaria é menor que o número de espiras da bobina secundaria, e verificamos isso através da segunda parte do experimento realizado, onde o transformador utilizado continha uma bobina primaria com um número de 300 espiras e sua bobina secundaria com um número de 600 espiras, onde a tensão medida no primário foi de 22v e a tensão medida no secundário fio de 42,2v comprovando assim essa relação e em seguida foi calculado de forma teórica a tensão no secundário tanto do transformar elevador quanto no transformador rebaixador de tensão e foi obtido um valor de 44v e 10,15v respectivamente sendo assim diferente do valor medido experimentalmente nós mesmo e essa diferença é dado por se tratar de um transformar real onde há perdas por diversos motivos como já foi mencionado acima. 
Bibliografia
WIKIPEDIA
<https://pt.wikipedia.org/wiki/Transformador>
SÓ FISICA
<https://www.sofisica.com.br/conteudos/Eletromagnetismo/InducaoMagnetica/transformadores.php>
PEA EPUSP <https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/349452/mod_resource/content/2/Transformadores_Teo_2014%20%281%29.pdf>
Acessado em 16 de setembro de 2018.
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