TRANSFORMADORES - Relatório - Nelson

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Universidade Estácio de Sá 
 
 
 
 
 
TRANSFORMADORES: ABAIXADOR e ELEVADOR 
 
NOME MATRICULA TURMA 
Alex Carvalho 201702428079 3055 
 
 
 
Disciplina: Física teórica e experimental III 
Campus: Santa Cruz 
 Professor: Nelson 
 
 
27/08/2018 
 
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Índice 
 
Objetivos 3 
Embasamento teórico 3 
Procedimento experimental 9 
Resultado 10 
Conclusão 11 
Bibliografia 11 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Objetivos 
Estudar a ação dos transformadores, verificar sua categoria e ilustrar isso em 
um diagrama de interligação. 
 
Embasamento teórico 
Definição 
Transformador é todo dispositivo capaz de transferir a energia elétrica 
proveniente de uma fonte de corrente alternada para um ou mais circuitos 
elétricos com tensão (diferença de potencial elétrico) superior ou inferior à inicial. 
Sua aplicação se estende a múltiplas finalidades. 
Entre elas mencionam-se: a redução da tensão de linhas domésticas para 
uso em aparelhos de baixa tensão, como brinquedos elétricos e 
eletrodomésticos; a elevação da tensão de geradores elétricos para transmissão 
da eletricidade a longas distâncias, a fim de facilitar seu transporte e diminuir as 
perdas; e a posterior transformação dessa eletricidade para voltagens inferiores 
para utilização prática. 
Os transformadores desempenham sua função de variação da tensão por 
meio do fenômeno conhecido como indução eletromagnética, pelo qual toda 
corrente elétrica nele aplicada produz ao redor de seu condutor um campo 
magnético de intensidade proporcional à intensidade da corrente elétrica. 
 
 
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Reciprocamente, os campos magnéticos variáveis existentes nas 
vizinhanças do material condutor induzem nele uma corrente elétrica de 
intensidade proporcional à magnitude da variação do campo elétrico. 
 
Em sua forma mais simples, um transformador consiste de duas bobinas, 
isoladas entre si e enroladas num núcleo de aço-silício laminado, comum às 
duas. 
Formam-se, assim, três circuitos distintos: dois elétricos, que correspondem 
a cada uma das bobinas, e um magnético, formado pelas linhas de força que 
percorrem o núcleo metálico do transformador. 
Chama-se comumente de primário o circuito ao qual se aplica a corrente que 
se quer transferir, ou cuja tensão se deseja alterar, e de secundário aquele onde 
se forma a nova corrente. 
As bobinas primária e secundária têm número distinto de espiras. A corrente 
procedente do exterior atravessa a bobina primária, na qual induz um campo 
magnético que afeta a bobina secundária e nela cria uma corrente induzida que 
se comunica com o circuito de saída. 
Para se determinar o valor da tensão de saída, multiplica-se a tensão de 
entrada pelo número de espiras da bobina secundária e divide-se o número 
obtido pelo número de espiras da primária. A relação entre os números de 
espiras das bobinas se denomina razão do transformador. 
 
 
Figura1. Esquema de um transformador. 
 
 
 
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Diagrama de interligação 
Usar símbolos gráficos para representar uma instalação elétrica ou parte de 
uma instalação é o que denominamos como diagramas elétricos. A correta leitura 
e interpretação de diagramas são essenciais para a carreira de um bom 
eletricista, pois o diagrama elétrico garante uma linguagem comum a quaisquer 
eletricistas, pois o desenho é uma representação visual universal. Desta maneira 
se você sabe ler um diagrama elétrico aqui no Brasil você vai saber ler um 
diagrama elétrico lá na China, a escrita é totalmente diferente, mas o fundamento 
do diagrama vai ser o mesmo. 
Existem quatro tipos de diagrama elétricos: 
Diagrama funcional, Diagrama multifilar, Diagrama unifilar, Diagrama trifilar 
 
Aqui será falado apenas sobre o diagrama funcional que é usado para explicar 
o funcionamento e não posicionamento de componentes. 
É bastante utilizado por se referir a apenas uma parte da instalação elétrica, 
ele possui todos os condutores e componentes que serão ligados em um circuito 
elétrico, permite interpretar com rapidez e clareza o funcionamento do mesmo. 
Este diagrama não demonstra com exatidão à posição exata dos componentes 
nem medidas de cabos, a ideia principal do diagrama funcional é esclarecer o 
funcionamento. 
Transformadores 
O Trafo ou transformador pode ser considerado a máquina elétrica 
responsável por realizar a transformação da energia elétrica proporcionando a 
redução ou elevação da tensão elétrica alternada. Podemos observar a 
aplicação desta máquina elétrica em sistemas de redução da tensão em circuitos 
eletrônicos presente em diversos equipamentos, como por exemplo, em 
eletrodomésticos onde a tensão deve ser rebaixada para níveis menores 
disponibilizando tensões de pequenas escalas utilizadas por estes circuitos 
eletrônicos, é o caso de um carregador de celular que reduz a tensão de 127V 
ou 220V para uma tensão de 9V por exemplo. 
Um transformador monofásico simples (também conhecido como Trafo) 
pode ser dividido em três principais partes: enrolamento primário, secundário e 
núcleo. 
O enrolamento primário de um transformador simboliza a bobina 
responsável por receber a tensão elétrica que será transformada no enrolamento 
secundário, estes dois enrolamentos, comumente chamados de bobinas, 
envolvem um material ferromagnético, chamado de núcleo. 
 
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Imagem 1: Ilustração de um trafo. 
 
Existem três tipos de transformadores importantes, são eles: 
 
Transformador Elevador 
O transformador Elevador irá realizar a elevação da tensão elétrica 
disponibilizada na entrada do transformador (enrolamento primário), isto se dá 
em função do enrolamento secundário possuir maior quantidade de espiras em 
relação ao primário, tornando a indução magnética maior no secundário e 
disponibilizando, respectivamente, uma maior tensão elétrica. Este tipo de 
transformado é utilizado em situações onde existe a necessidade de utilizar uma 
tensão 220V, então, a partir de um nível de tensão de 127V conseguimos uma 
outra de 220V. 
 
 
Imagem 2: Transformador elevador 
 
 
Transformador Abaixador 
Este tipo de transformador realiza o rebaixamento da tensão elétrica presente 
no enrolamento primário do transformador, somente se torna possível este 
processo de transformação em função do transformador possuir um número de 
espiras inferior no enrolamento secundário, fazendo com que a indução 
magnética seja menor, causando respectivamente a redução da tensão elétrica. 
Podemos observar este tipo de transformador aplicado a circuitos eletrônicos 
 
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como o transformador de uma fonte de computador que realiza a redução da 
tensão de 127V para 12V comumente usado no PC. 
 
Imagem 3: Transformador Abaixador 
 
Transformador Isolador 
O transformador isolador possui a característica de manter no secundário a 
tensão que recebe no enrolamento primário, ou seja, se uma tensão de 127V é 
adicionada ao primário do transformador isolador teremos em seu secundário os 
mesmos 127V. Tradicionalmente utilizado em circuitos eletrônicos, este tipo de 
transformador isola a tensão do secundário em relação ao primário 
proporcionando o isolamento físico entre os enrolamentos e, principalmente, a 
redução de ruídos no secundário. 
 
Imagem 4: Transformador isolador 
 
O funcionamento dos transformadores é baseado no princípio de indução 
eletromagnética, o transformador realiza a transformação da energia elétrica 
(mais precisamente a tensão elétrica) a partir de um fluxo magnético variável 
originado de uma corrente elétrica alternada. A tensão elétrica alternada inserida 
ao enrolamento primário do transformador irá gerar um fluxo magnético variável 
que será responsávelpor induzir no secundário uma tensão elétrica induzida de 
polaridade oposta. 
 
 
 
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Transformadores em diagramas elétricos 
Tradicionalmente, quando representados em diagramas elétricos, os 
transformadores possuem simbologias que expressam seus dois enrolamentos 
(primário e secundário) como se pode observar na ilustração a seguir: 
 
Imagem 5 : Ilustrações de transformadores em diagramas 
 
Outras simbologias são apresentadas em diversas literaturas disponíveis, no 
entanto, as simbologias acima apresentadas são as mais usuais para 
transformadores monofásicos. 
 
Relação tensão x espiras de transformador: 
 
Onde: 
( Vs ) é a tensão do secundário . 
( Ns ) é o número de espiras no secundário. 
( Vp ) e ( Np ) correspondendo ao primário. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Procedimento experimental 
 
Material utilizado: 
 Fonte 
 Transformador 
 Multímetro Digital 
 
 
Imagem 1:Fonte, Trafo e Multímetro 
 
 
Transformador Abaixador: 
 
Conectamos uma das pontas dos cabos: positivo (vermelho) e negativo 
(preto) na saída da fonte respectivamente as outras pontas dos cabos na entrada 
do transformado com maior numero de espiras (600esp) e conectamos a saída, 
com menor numero de espiras (300esp) ao multímetro, a seguir ligamos a fonte, 
com saída de (20Vac) e observamos o multímetro até parar de oscilar, tomamos 
notas dos valores de saída da fonte e do valor exibido no multímetro. 
Transformador Elevador: 
 
Conectamos uma das pontas dos cabos: positivo (vermelho) e negativo 
(preto) na saída da fonte respectivamente as outras pontas dos cabos na entrada 
do transformado com menor numero de espiras (300esp) e conectamos a saída, 
com maior numero de espiras (600esp) ao multímetro, a seguir ligamos a fonte, 
com saída de (20Vac) e observamos o multímetro até parar de oscilar, tomamos 
notas dos valores de saída da fonte e do valor exibido no multímetro. 
 
Resultados 
 
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 Etapa 1º Etapa 2º Etapa 
 Valor na fonte 22,1 Vac 20,2 Vac 
 Numero de espiras (entrada) 600 esp 300 esp 
 Numero de espiras (Saída) 300 esp 600 esp 
 Valor no multímetro 10 Vac 46,5 Vac 
 Tipo de transformador Abaixador Aumentador 
 
Tabela 1: valores experimentais. 
 
 
 
𝑉𝑠
𝑉𝑝
=
𝑁𝑠
𝑁𝑝
 . :
20,3𝑣
10,1𝑣
=
600
300
 
 
 
 
 
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Conclusão 
Ao comparar os dois valores de tensão no multímetro foi possível constatar 
a categoria dos transformados. 
No experimento (1) com 600esp no primário, a tensão do secundário reduziu 
de 20/10Vac, sendo um transformador abaixador de tensão. 
Já no experimento (2) invertendo a entrada do Trafo (com 300esp no 
principal), obtivemos um aumento na tensão de saída do secundário de 
20/40Vac, sendo um transformador elevador de tensão. 
Foi possível verificar o fenômeno de indução eletromagnética, porque, se 
aplicar uma força eletromotriz alternada no enrolamento primário, devido à 
variação da intensidade e direção de indução de corrente alternada ocorre um 
fluxo magnético variável o núcleo de ferro. 
Este fluxo faz com que a indução eletromagnética, o aparecimento de uma 
força eletromotriz no enrolamento secundário. A tensão através do enrolamento 
secundário depende diretamente do número de espiras que têm os 
enrolamentos e da voltagem do enrolamento primário. A proporção (600/300) 
e/ou 2 por 1 indica um aumento ou diminuição experimentada pelo valor da 
tensão de saída em relação à tensão de entrada, ou seja, a relação entre a 
tensão de saída e a tensão de entrada. proporcional ao número de espiras do 
enrolamento primário ( Np ) e secundária ( Ns ) de acordo com o modelo 
matemático. 
 
Referência 
 
https://www.portalsaofrancisco.com.br/fisica/transformador 
http://www.ebah.com.br/content/ABAAAfizgAC/transformadores 
http://doradioamad.dominiotemporario.com/doc/Como_utilizar_um_multimetro_digital.pdf