Desafio 8 - Indução eletromagnética

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Desafio 8 - Assunto 08 - Indução eletromagnética
Funcionamento de um Transformador de Tensão
“Basicamente, um transformador de tensão, consiste em duas ou mais bobinas enroladas em torno de um núcleo ferromagnético, de forma que, quando uma bobina é energizada com uma corrente alternada, o campo eletromagnético gerado pelo fluxo dessa corrente na bobina induz uma tensão elétrica na outra bobina, sendo está com sua tensão elevada ou diminuída.”
	
Figura 1 – Funcionamento e Arquitetura Básica de um Transformador
O Transformador
O transformador, também conhecido como Trafo, é uma máquina elétrica capaz de elevar ou abaixar os valores de tensão ou corrente em um circuito de corrente alternada.
O transformador elétrico é encontrado em praticamente todo dispositivo eletrônico, seja elevando ou abaixando a tensão e a corrente.
Em sua constituição, o transformador é composto por duas bobinas e um núcleo ferromagnético.
As bobinas são enrolamentos de fio de cobre isolados por verniz. A bobina próxima da fonte de tensão é chamada de primária e a bobina próxima da carga é chamada de secundária. As bobinas do transformador são isoladas entre si, a transferência de energia da primeira para a segunda é feita através das linhas de força magnéticas.
O núcleo ferromagnético é constituído no formato retangular por um material com propriedades magnéticas, geralmente são várias chapas que se unem para formar o núcleo.
O núcleo dos transformadores diminui a dissipação do campo magnético, fazendo com que o maior número de linhas magnéticas chegue à bobina secundária.
Quando a bobina primária é conectada em uma fonte de corrente alternada, surge ao seu redor um campo magnético variável. O campo magnético gerado na primeira bobina corta as espiras da bobina secundária.
Como consequência da variação do campo magnético nas espiras da bobina secundária, surge nessa bobina uma tensão induzida. Essa tensão induzida é proporcional ao número de linhas magnéticas que cortam a bobina secundária.
O número de espiras da bobina secundária, em relação à bobina primária, faz com que haja um aumento ou diminuição na intensidade da corrente e da tensão elétrica recebida.
Dessa forma, se a bobina secundária possuir mais voltas do que a bobina primária, o valor da tensão e corrente na saída do transformador será maior do que os valores na entrada. Por outro lado, se o número de espiras da bobina primária for maior do que o número da bobina secundária, os valores da tensão e corrente elétrica na saída serão menores do que os valores na entrada do Trafo.
Essa relação determina se o transformador será abaixador ou elevador de tensão ou corrente. Veja a exemplificação dessa relação na fórmula abaixo:
	
Figura 2 – Relação de Transformação
Os transformadores também possuem perdas das quais devem ser também analisadas, um transformador ideal, sem perdas, é um conceito onde as bobinas, primária e secundária, têm acoplamentos perfeitos e nenhuma das linhas do campo magnético se dissipa. Neste conceito, as perdas nos enrolamentos e no núcleo são nulas, por considerar que estes possuem resistência nula e indutância magnética infinita.
Nos transformadores reais, existem as seguintes perdas:
“Perdas no núcleo: essas são as perdas por corrente de magnetização, também chamadas de perdas no entreferro. Perdas por histerese: as perdas por histerese acontecem devido à não linearidade da tensão aplicada no núcleo”.
Perdas por efeito joule: são as perdas devido ao aquecimento do núcleo
Para compreender o funcionamento desse dispositivo, observe a figura abaixo:
Quando acionamos a bobina 1, ligando-a a uma bateria, a mesma passa a ser percorrida por uma corrente elétrica, cujo valor (da corrente elétrica) vai aumentando até alcançar um valor constante. Enquanto ocorre o aumento da corrente elétrica, o campo magnético, que é gerado na bobina 1, também vai aumentando, e as linhas de campo alcançam a bobina 2. O fluxo magnético também tem seu valor aumentado, induzindo na bobina 2 uma corrente elétrica. Quando a corrente elétrica fica constante na bobina 1, o fluxo magnético também passa a ser constante na bobina 2, logo, a corrente induzida na bobina 2 deixa de existir.
Quando a bobina 1 é desligada, a corrente diminui até se tornar igual a zero; consequentemente, o campo magnético na bobina 1 vai diminuindo de intensidade e, da mesma forma, as linhas de campo que atravessam a bobina 2. Do mesmo modo que na situação anterior, o fluxo magnético varia na bobina 2, dando origem a uma corrente elétrica induzida, mas em sentido oposto. Portanto, quando uma bobina é ligada a uma fonte de corrente alternada, ocorre o mesmo processo explicado anteriormente para a bateria, fazendo com que o campo magnético e, consequentemente, a corrente induzida, mudem de sentido. Observe a figura a seguir:
Conclusão
Concluímos que uma corrente aparece somente quando existe um movimento relativo entre a espira e o imã (um deve mover-se em relação ao outro); a corrente desaparece quando o movimento relativo cessa. Quanto mais rápido for o movimento relativo, maior é a corrente produzida na espira.
Quando o polo norte se aproxima, ou o polo sul do imã afasta-se do imã afasta-se da espira, induzem uma corrente no sentido horário. Já quando o polo sul aproxima-se ou o polo norte afasta-se, produzem uma corrente no sentido anti-horário.
Sendo assim, entendemos que sem os transformadores não seria possível, por exemplo, levar energias por longos espaços e distancias.
Referencia Bibliográfica
Transformadores de Tensão, Terminologia Técnica de Transformadores, Mundo da Elétrica. Disponível em: https://www.mundodaeletrica.com.br/principio-de-funcionamento-do-transformador/. Acesso em 16 de maio de 2021.