Você conhece o que são os transformadores isoladores, sabe qual é o seu principio de funcionamento e para que servem? Você conhece as aplicações dos trafos isoladores, dentro da elétrica? Qual é a importância destes dispositivos nas instalações? Caso você não saiba alguma destas perguntas, ou ainda exista alguma dúvida sobre o assunto, vamos juntos aprender um pouco mais sobre este importante tema, os transformadores isoladores sem mistérios.

Características dos transformadores

Os transformadores são dispositivos elétricos muito utilizados, sua aplicação se estende de dispositivos eletrônicos, máquinas diversas, aplicações indústrias de diversos segmentos e entre outras aplicações tecnológicas.

Exemplo de um transformador abaixador de tipo isolador

Transformador isolador para comando rebaixamento de tensão

Praticamente tudo que temos funcionando no mundo, opera devido ao uso de algum tipo de transformação de energia, ou seja, transformadores.

Estamos em uma fase tecnológica avançada, onde a integração eletroeletrônica se torna cada vez mais complexa e integrada a dispositivos elétricos como os transformadores. Hoje se tornou imprescindível entender conceitos fundamentais como funcionamento dos trafos e suas aplicações. Para entender o funcionamento de um dispositivo é praticamente um pré-requisito entender o funcionamento dos transformadores, só assim um bom técnico pode entender todo sistema de maquinas e equipamento complexos.

Como o próprio nome nos fala os transformadores, transformam a tensão elétrica de entrada em outra tensão elétrica de saída, de intensidade diferente da entrada. Para realizar está transformação os trafos utilização o magnetismo para gerar uma tensão induzida na saída do transformador.

Os transformadores denominados isoladores, recebem este nome pois a entrada da tensão elétrica é isolada eletricamente da saída, sendo assim, não existe contato elétrico entre a saída e entrada do transformador.

Funcionamento do transformador isolador

Um transformador é constituído por duas bobinas isoladas eletricamente entre si, porém acopladas em um núcleo magnético geralmente formado por chapas de silício, este material possui alta permeabilidade magnética aumentando a eficiência magnética do sistema.

A bobina que recebe a entrada da tensão elétrica é denominada de primário do transformador, pois recebe tensão primária da entrada da rede. A segunda bobina recebe o nome de secundário ou saída do transformador, é nesta saída que encontramos a tensão induzida magneticamente, isso ocorre pelo fluxo do campo magnético gerado pela bobina primária.

Diagrama de funcionamento de um transformador

Diagrama de principio de funcionamento de um transformador ideal

Basicamente os transformadores isoladores transferem energia ou potência elétrica de um circuito para outro, através da indução do campo magnético gerado pela bobina primária e normalmente os valores variam de corrente e tensão, ou atuam modificando os valores de impedância elétrica.

O funcionamento ocorre segundo a lei de Faraday, pela indução eletromagnética. Têm-se dois enrolamento de espirais de fios, que são chamadas de circuito primário e circuito secundário conforme visto anteriormente. Enquanto no primário circula uma corrente alternada que gera um campo eletromagnético de fluxo variado, no secundário se produz uma corrente da mesma forma, proporcional a corrente elétrica que flui no primário, está relação e denominada de relação de transformação de um transformador.

Os transformadores isoladores dependem da variação do fluxo magnético, logo só funcionam em correntes alternadas. Normalmente, estes transformadores são utilizados para elevar ou reduzir a tensão, ou simplesmente como isolamento galvânico (isolamento elétrico) entre partes de um mesmo circuito.

Relações importantes para transformador modelo Ideal

Para um transformador de modelo ideal consideramos as seguintes verdades matemáticas relacionadas:

Exemplo matemático para dimensionamento de transformadores

Relação de transformação para dimensionamento e cálculos elétricos de transformadores

Para que seja realizado os cálculos e dimensionamento dos transformadores isoladores utilizamos de um modelo ideal, para este modelo consideramos a permeabilidade magnética do núcleo que é a facilidade de conduzir o fluxo magnético como sendo infinito, ou seja, não consideramos perdas magnéticas, determinamos então que a relutância ao fluxo magnético é nulo. Neste caso também consideramos as perdas nulas e sem dispersão do fluxo magnético.

Para fixar os conhecimentos até aqui abordados vamos aplicar as relações de transformações apresentadas através de um exercício prático, para tal temos um transformador isolador abaixador monofásico, de relação de transformação de 10/1, onde se tem 200 espiras no primário (N1) e 20 espiras no secundário (N2) sabemos que a corrente de saída (I2) do transformador é 10A, e a tensão de entrada (V1) é 127V. Com os dados apresentados qual é a tensão de saída no secundário (V2) e a corrente no primário (I1)?

Exemplo de como utilizar a relação de transformação dos trafos

Resolução do exercício proposto para dimensionamento de tensão de saída e corrente de entrada

Tipos de transformadores e aplicações

Os transformadores isoladores podem ser classificados de diversas formas, podendo ser classificados de acordo com a finalidade, tipo, material do núcleo e quanto ao número de fases. Observe a classificação dos transformadores por tipo e suas principais aplicações:

Transformador de corrente:

O Transformador de corrente mais conhecido como TC, tem o objetivo de medir a corrente elétrica que percorre um cabo elétrico. O campo magnético emitido por um condutor percorrido por uma corrente elétrica, induz uma corrente elétrica proporcional em um enrolamento secundário que por sua vez transmite está corrente em intensidade menor a instrumentos de medição.

A principal aplicação dos transformadores de corrente se da em controle e automação de circuitos de potência, principalmente quando se trata de proteção, pois permite que a corrente original seja transformada em uma corrente menor podendo assim ser monitorada por dispositivos de controle eletrônico.

Transformadores de potencial:

Os transformadores de potencial mais conhecidos como TP´s são dispositivos muito semelhantes aos transformadores de corrente, porém a sua função é rebaixar a tensão original do circuito de forma que seja seguro o seu monitoramento e medição.

O seu principio de operação é o mesmo já apresentado, a tensão original do circuito gera um campo magnético que produz por por sua vez uma tensão induzida no rolamento secundário, está tensão é proporcional à tensão que a originou, sendo assim, podemos realizar o monitoramento e controle do circuito através de dispositivos eletrônicos, sua aplicação principal é em controle e automação de circuitos de potência.

Exemplo de transformadores por tipos e suas aplicações

Classificação dos transformadores por tipos e de acordo com suas aplicações

Transformador de distribuição:

Os transformadores de distribuição são empregados principalmente pelas concessionarias distribuidoras de energia e em usinas geradoras de energia. Estes transformadores são responsáveis em elevar a tensão dos geradores de energia para que a mesma possa ser transportada até os consumidores minimizando as perdas elétricas.

Transformadores de Potência:

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, eles são utilizados para realizar manobras de elevação e rebaixamento de tensão em alta escala de potência.

Abaixo apresentamos um vídeo que aborda conceitos dos transformadores de isolação, além de apresentar especificamente a relação de transformação destes equipamentos. Não deixe de dar uma conferida neste excelente video:

Quando abordamos os transformadores tratamos de um assunto muito importante dentro da elétrica, geralmente todos os dispositivos, circuitos e outras aplicações utilizam este importante dispositivo para viabilizar seu funcionamento, desta forma o assunto merece ser explorado e constantemente atualizado.  Abordamos neste artigo os principais conceitos dos transformadores isoladores, também os tipos de transformadores e suas principais aplicações, podemos então ter uma visão geral  do vasto campo que aborda os transformadores e trafos isoladores. Não deixe de continuar se atulizando no assunto pois ainda existe muito mais a se aprender.

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