Transformadores em seu trabalho, construção, tipos e usos

os Transformadores são dispositivos elétricos que convertem a tensão para um valor superior ou inferior, enquanto o ideal de manter a potência constante.

eles são parte integrante de um sistema elétrico e sua aplicação pode ser observada em quase todas as áreas da engenharia elétrica que vão desde os sistemas de energia elétrica até aparelhos domésticos comuns.Para que precisamos deles?

com o desenvolvimento de fontes de energia CA, a necessidade de transformadores também nasceu. Nos primeiros tempos, a transmissão de energia DC foi feita no resultado em maiores perdas e baixa eficiência. Com a invenção do transformador, esta questão é resolvida e a transmissão de energia CA tornou-se proeminente.

no entanto, ao aumentar as tensões de transmissão usando um transformador, este problema foi resolvido. Um aumento na tensão é acompanhado por uma diminuição na corrente para manter a potência constante em um transformador.

e com Perdas de energia sendo diretamente proporcionais ao quadrado da corrente, resulta numa diminuição da corrente por um fator de 10, consequentemente reduzindo as perdas por um fator de 100. Na verdade, sem transformadores, não teríamos podido usar a energia elétrica como a usamos agora.

é por isso que geramos eletricidade a tensões de até 11 a 25 kV e, em seguida, aumentar essas tensões para 132,220 ou 500 kV para transmissão com perdas mínimas e, em seguida, diminuir a tensão para uso residencial e comercial seguro.

construção de um transformador:

Um transformador consiste basicamente de um núcleo, enrolamentos, e um tanque, no entanto, buchas, respirador, radiadores e conservadores também estão presentes em alguns transformadores.

Core: um núcleo de transformador é feito de ferro macio ou aço de silício, o que proporciona um caminho de baixa relutância (linhas de campo magnético podem facilmente passar por elas).

os núcleos dos transformadores são laminados para reduzir as perdas de corrente de Foucault, as laminações são geralmente de 2,5 mm a 5 mm de espessura e estão isoladas umas das outras e os enrolamentos por um revestimento de óxido, fosfato ou verniz. O Núcleo é construído com as laminações em diferentes formas, tais como E, L, I, C, o e U.

No shell de transformadores de tipo, o núcleo envolve ou cobre dos enrolamentos como uma concha.

em transformadores do tipo núcleo, os enrolamentos são enrolados em torno dos dois membros ou retângulos do núcleo.Enrolamentos:

um transformador de enrolamento de Fase 2 tem geralmente 2 enrolamentos, enrolamentos primários e secundários, que são feitos de cobre encalhado de alta qualidade. Os enrolamentos são enrolados em torno do núcleo e não têm nenhum contato elétrico entre si.

eles também podem ser chamados de enrolamentos de alta tensão e baixa tensão, respectivamente, com o enrolamento de alta tensão tendo maior isolamento do que o enrolamento de baixa tensão.Princípio de trabalho:

O princípio de funcionamento básico de um transformador é o trabalho de indução mútua entre os enrolamentos primário e secundário, que são ligadas por um comum fluxo magnético através do transformador de núcleo. O núcleo fornece um caminho de baixa relutância para o fluxo magnético passar.

o enrolamento ligado à fonte pode ser considerado como um enrolamento primário e a corrente que carrega pode ser considerada como tendo um campo magnético próprio.

este campo magnético é criado através do núcleo e está mudando de direção devido a correntes alternadas, e agora de acordo com a lei de Faraday de indução eletromagnética:

“A Taxa de variação do fluxo de ligação com respeito ao tempo é diretamente proporcional ao EMF induzida em um condutor ou bobina”

Esta alteração no campo magnético induz uma tensão na bobina secundária, a qual é proporcional ao número de espiras nos enrolamentos. Isto pode ser entendido pela seguinte equação::

E = N dϕ /dt

Onde

E = Induzida EMF

N = o número de voltas

dϕ = Alteração no fluxo

dt = variação no tempo

uma Vez que o enrolamento secundário é ligado a uma carga, o circuito será concluída e atual começará a fluir através dele.

relação de voltas do transformador:

ambos os enrolamentos de um transformador I. E. primário e secundário têm um número específico de voltas. A relação entre o número de voltas no enrolamento primário e o número de voltas no enrolamento secundário é conhecida como a relação de voltas.

Ideal Transformador:

Um ideal transformador é um transformador que fornece uma potência de saída é exatamente igual à potência de entrada. Isto significa que não tem nenhum tipo de perda.

os transformadores ideais não existem e são utilizados apenas para simplificar os cálculos dos transformadores. A sua relação de voltagem pode ser modelada por estas equações simples.:

Como um Ideal Transformador é diferente de um Transformador Real?

na realidade, temos transformadores que consistem em algumas perdas de energia; portanto, a potência de saída nunca é igual à potência de entrada do transformador.

os transformadores reais têm algum valor de resistência ao enrolamento, fluxo de vazamento, e também têm perdas de cobre e núcleo que discutimos aqui.

Circuito Equivalente Do Transformador:

Um circuito equivalente de um transformador é uma representação simplificada de um transformador, compreendendo as resistências e reatâncias.

um circuito equivalente ajuda-nos a realizar cálculos de transformadores, uma vez que a análise básica do circuito pode agora ser aplicada a um transformador.

leia o nosso último artigo para saber mais sobre circuito equivalente.

eficiência:

eficiência do transformador é a razão entre a potência de saída do transformador e a potência de entrada.

é dado por

Ou

Onde

Como a potência de saída será sempre ser menor do que a potência de entrada, a eficiência do transformador estará sempre entre 0-100%, enquanto um transformador ideal terá uma eficiência de 100%.

Para calcular o transformador de eficiência a partir de um circuito equivalente acabamos de adicionar o cobre as perdas e as perdas do núcleo para a eficiência equação para obter a seguinte equação:

Regulação de Tensão:

também é importante saber que, como um transformador tem impedâncias de série dentro dele, ele terá quedas de tensão através deles também. Isso resultará em tensão de saída variável com a carga variável, mesmo se a tensão de entrada é mantida constante.

a quantidade que compara a tensão de saída sem carga com a tensão de saída em plena carga é conhecida como regulação da tensão.

pode ser calculado a partir da seguinte equação::

Onde

deve ser destacado que um ideal transformador terá uma regulação de tensão de 0%.

tipos de transformadores e respectivas aplicações

transformador em degrau: estes transformadores aumentam o nível de tensão inferior do lado primário para um valor de tensão mais elevado do lado secundário. Neste caso, o enrolamento secundário tem um maior número de voltas do que o primário.

Estes são usados principalmente em usinas de geração onde a tensão gerada em torno de 11 kV é pisado até 132 kV ou mais para transmissão

transformador abaixador: Transformadores reduz a alta tensão no lado primário para um menor valor de tensão no lado secundário. Neste caso, o enrolamento primário tem um maior número de voltas.

transformadores são utilizados na grade de estações para diminuir a alta transmissão de tensões para um adequado valor mais baixo para a distribuição e utilização. Eles também podem ser encontrados em nossos carregadores móveis.

outros tipos incluem transformadores de Potência, Transformadores de distribuição, transformadores de tipo Central, transformadores de fase única e de três fases, transformadores interiores e exteriores. Você pode verificar o nosso blog anterior com foco em tipos de transformadores e suas aplicações.

Limitações de um transformador:

também é importante notar aqui que um transformador só funciona no CA. Isto ocorre porque uma corrente contínua (DC) produzirá um campo magnético constante em vez de um campo magnético em mudança e, portanto, nenhum emf será induzido no enrolamento secundário.

uma das iniciativas recentes da AllumiaX é um patrocínio corporativo para a plataforma GeneralPAC, que fornece tutoriais para proteção de sistemas de energia, automação e controles. Aqui, você vai encontrar a série de vídeo de Transformers. Nesta série, eles vão rever a introdução à conexão do transformador Delta Wye, Introdução à conexão do transformador Wye Wye, Introdução à conexão do transformador Delta Wye e corrente e voltagens circulantes, condição de fase aberta na análise do transformador, diferença entre a forma do núcleo e o transformador da forma Shell.

deixe-nos saber se você tem alguma dúvida a respeito deste tópico e fornecer-nos com o seu feedback nos comentários.

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