UNIVERSIDADE SALVADOR UNIFACSPROGRAMAEngenharia Civil

David Fingergut e Heitor Galvo

Construo de Um Transformador

Salvador 20111

David Fingergut e Heitor Galvo

Construo de Um Transformador

Trabalho de Fsica Eletricidade, com foco na construo de um transformador, da Universidade Salvador como parte da avaliao da disciplina. Orientador: Prof. Luiz Hegouet

Salvador 20112

ndice1. INTRODUO 1.1. TIPOS DE TRANSFORMADORES 1.1.1. TRANSFORMADOR DE ALIMENTAO: 1.1.2. TRANSFORMADOR DE UDIO: 1.1.3. TRANSFORMADOR DE CORRENTE: 1.1.4. TRANSFORMADOR DE RF: 1.1.5. TRANSFORMADORES DE PULSO: 1.1.6. TRANSFORMADORA SIMBOLOGIA 1.1.7. CLCULO DE UM TRANSFORMADOR 1.1.8. RELAO CORRENTE TRANSFORMADOR 1.1.9. RELAO TENSO TRANSFORMADORES 2. CONSTRUO DO TRANSFORMADOR 2.1. MATERIAL UTILIZADO: 2.2. CONSTRUO DO TRANSFORMADOR 3. CONCLUSO

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INTRODUO

O transformador um dispositivo eletromagntico constitudo por duas bobinas acopladas atravs de um ncleo magntico de elevada permeabilidade magntica. O princpio de funcionamento do transformador baseia-se no fenmeno da induo eletromagntica, e em particular da induo eletromagnticas mtua entre bobinas. A principal funo de um transformador elevar ou reduzir as amplitudes da tenso ou da corrente entre as bobinas do primrio e do secundrio. O transformador caracteriza-se pela relao de transformao de tenso entre o primrio e o secundrio, rT=N2/N1. Os transformadores so utilizados numa gama muito variada de aplicaes de processamento de informao e de energia eltrica. Salientam-se, entre outras, a elevao e a reduo da tenso e do nmero de fases em redes de transporte e distribuio de energia eltrica, a reduo da tenso ou da corrente em instrumentos de medida, a adaptao de impedncias em amplificadores sintonizados em aplicaes de radiofreqncia e freqncia intermdia, a adaptao de resistncias em aplicaes udio, ou simplesmente o isolamento galvnico entre partes de um mesmo circuito eltrico. Para alm de outros, possvel identificar os seguintes tipos de transformadores: autotransformadores, transformadores com mltiplos enrolamentos no secundrio, transformadores com ponto mdio, transformadores de medida ou de proteo, transformadores de sinal e transformadores de potncia. Existem diversos sensores que exploram o fenmeno da induo mtua entre bobinas, ou eletromagnticas. Estes transdutores so designados relutivos e eletromagnticos, e so utilizados na medio de grandezas no-elctricas, tais como deslocamento, velocidade, acelerao, binrio, fora, presso, etc. O funcionamento dos transformadores explicado atravs das Leis de Faraday, que nos diz que quando um circuito sofre uma corrente varivel produz um campo magntico, e quando um circuito sujeito a um campo magntico varivel gerada uma corrente eltrica.

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TIPOS DE TRANSFORMADORES

1.1.1 Transformador de alimentao: O transformador de alimentao convencional usado na converso da tenso da rede para a tenso de funcionamento dos circuitos eletrnicos. O rendimento muito elevado, pois funciona com freqncias muito baixas, feito normalmente com chapas de ao no ncleo, possuindo algumas vezes blindagens metlicas para evitar interferncias e blindagens de resina para evitar vibraes mecnicas. 1.1.2 Transformador de udio: Usado em aparelhos de udio com vlvula e em algumas configuraes com transistores, no acoplamento entre etapas amplificadoras e na sada para os altifalantes (altofalantes). Geralmente semelhante ao transformador de alimentao na sua forma pode usar ncleo de ao ou ferrite. A resposta dentro da gama de freqncias de udio, 20 a 20000 Hz, no perfeitamente linear, mesmo usando materiais de alta qualidade no ncleo, esta variao de eficincia ao longo da faixa de udio limita o seu uso. 1.1.3 Transformador de corrente: usado, sobretudo para efetuar medies, em cabines e painis de controle de mquinas e motores. Consiste num anel circular ou quadrado, com ncleo de chapas de ao e enrolamento com poucas espiras, que se instala passando o cabo dentro do furo, este atua como o primrio. A corrente medida por um ampermetro ligado ao secundrio. 1.1.4 Transformador de RF: Os circuitos de radiofreqncia (RF, acima de 30kHz), usam transformadores no acoplamento entre etapas dos circuitos de rdio e TV. Sua potncia em geral baixa, e os enrolamentos tm poucas espiras, utilizando, sobretudo ncleo de ferrite. Costumam ter blindagem de alumnio, para dispersar interferncias no circuito onde esto inseridos e nos equipamentos circundantes.

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So us plstico.

os para acoplamento e separao entre circuitos isolandoo circuito de

controle, de baixa tenso e pot ncia. Tm geralmente ncleo de ferrite e invlucro

Transformador com ncleo de ar

Transformador com ncleo de ferrite

Transformador com ncleo de ferro

1 1 7 Cl ulo d um transformador -Calculo da potencia total dos secundrios. -Divide-se a potncia do secundrio pelo rendimento, para transformadores construdos manualmente pode-se arbitrar o rendimento em 0,8. -Calcula-se a seco do ncleo pela formula:

- Determina-se o nmero de espiras do primrio pela frmula:

Onde:

1 1 6 TRAN

RMA

RA MB L G A

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1.1.5 Tr

r d r

d pul

V1 = Tenso do primrio B = fluxo em linhas por centmetro quadrado S = rea do ncleo f = freqncia em hertz 5) Sabendo que:

temos:

Onde: E1 = voltagem do primrio N1 = nmero de espiras do primrio Isto um exemplo do processo de clculo de um transformador, no aconselhvel construir um transformador baseado apenas nas informaes aqui existentes. Frmulas utilizadas Potncia total secundrio

Potencia_VA= Volts_VA*Corrente_IA Potencia_PB = Volts_VB*Corrente_IB

Potncia total secundrio Potencia_PS = (Potencia_PA +Potencia_PB)

Potncia primrio

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Potencia_PP = PS/rendimento

rea do ncleo

S = 1.2* raiz (Potencia_PP) Nmero de espiras primrio Espiras_Primrio = (Volts_VP*100e+6)/(4.44*B*S*F) Relao espiras por volt

r = Espiras_Primrio/Volts_VP Espiras_Secundrio_VA= r*Volts_VA Espiras_Secundrio_VB = r*Volts_VB SP = (Potencia_PP/Volts_VP)/densidade SA = Corrente_IA/densidade SB = Corrente_IB/densidade Corrente Primrio = Potencia_PP/Volts_VP 1.1.8 Relao Correntes Transfor adores

I1/I2 = N2/N1y y y y

N1 nmero de espiras do enrolamento primrio N2 nmero de espiras do enrolamento secundrio I1 corrente no enrolamento primrio em amperes (A) I2 corrente no enrolamento secundrio em amperes (A)

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1.1.9 Relao Tenso Transfor adores

V1/V2 = N1/N2y y y y

N1 nmero de espiras do enrolamento primrio N2 nmero de espiras do enrolamento secundrio V1 tenso no enrolamento primrio em volt (V) V2 tenso no enrolamento secundrio em volt (V)

A histerese. a tendncia de um material ou sistema de conservar suas propriedades na ausncia de um estmulo que as gerou. Podem-se encontrar diferentes manifestaes desse fenmeno. A palavra "histerese" deriva do grego antigo 'retardo', que foi cunhada pelo Sir James Alfred Ewing em 1890. Corrente de Foucault (ou ainda corrente parasita) o nome dado corrente induzida em um condutor quando o fluxo magntico atravs de uma amostra razoavelmente grande de material condutor varia. O nome foi dado em homenagem a Jean Bernard Lon Foucault, que estudou esse efeito. Em alguns casos a corrente de Foucault pode produzir resultados indesejveis, como a dissipao por efeito Joule, o que faz com que a temperatura do material aumente. Para evitar a dissipao por efeito Joule, os materiais sujeitos a campos magnticos variveis so freqentemente laminados ou construdos com placas muito pequenas isoladas umas das outras. O Efeito pelicular em condutores uma forma de manifestao da corrente de Foucault, no qual a corrente eltrica tende a fluir na periferia do condutor. , que significa

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2. CONSTRUO DO TRANSFORMADOR 2.1 MATERIAL UTILIZADO: Condutores de cobre sem capa e esmaltados. Utilizados para fazer o bobinamento dos ncleos, primrio e secundrio. Para o ncleo primrio foram usados condutores do tipo 22 AWG com 0,63 mm de dimetro e 0,33 mm 2 de seo de rea. Para o ncleo secundrio foi utilizado condutor do tipo 14 AWG com 1,64 mm e 2,1 mm2. Para o arranjo foram utilizados 02 tomadas do tipo macho , 01 tomada fmea , uma lmpada24 v e 40 mA com bocal, 01 interruptor do tipo sobrepor,1m de fio paralelo para acoplar as bobinas a lmpada com bitola 2,5 mm2 e fita isolante. 2.2 CONSTRUO DO TRANSFORMADOR Primeiramente houve a necessidade de fazer o bobinamento dos ncleos, primrio e secundrio, os quais foram feitos na casa comercial de bobinamento de motores eltricos, cuja razo social MOTORES FRANA , localizada na av. San Martin, 543. Os materiais diversos como tomadas, fios e etc., foram adquiridos na loja de material de construo. Foi adotada uma proporo de 350 espiras no ncleo primrio e 50 espiras no ncleo secundrio, obtendo assim umaconstante de multiplicao de 7:1. Na teoria havendo uma tenso no primrio de 127 volts teramos na bobina secundria uma tenso de 18,14 volts. Na prtica obtemos uma tenso, no secundrio, de aproximadamente de 15,6 volts. Fato este q evidencia a diminuio da tenso por fatores resistivos em relao aos condutoresutilizados, a perda por histerese no ncleo ferromagntico e as correntes de Foucault, que parasitam no ncleo.

Pela frmula exibida acima temos q a tenso de entrada de 127 volts e as espiras so 350 (primrio) e 50 (secundrio), sendo assim, teremos na teoria uma tenso de sada de 18,14 volts. E a constante a = 7.

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Na sada do circuito foi acoplada uma carga, uma lmpada de 24 volts e 40 mA de corrente tendo assim pela relao da 1 lei de Ohm uma resistncia de 600 ohms. Foi detectado um brilho menor na lmpada, pois a sua tenso nominal foi maior do tenso obtida na sada do transformador.

3. CONCLUSAO Conclumos que a construo de um transformador pode ensinar sobre os mltiplos usos das bobinas, e campos magnticos. Conclumos tambm a sua importncia no dia-adia em muitos usos que no eram imaginados.

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