ATENÇÃO: A partir da amostra da aula, terá uma idéia de onde o treinamento de eletroeletrônica poderá lhe levar.

Transcrição

1 ATEÇÃO: O material a seguir é parte de uma das aulas da apostila de MÓDULO 2 que por sua vez, faz parte do CURO de ELETRO AALÓGICA -DIGITAL que vai do MÓDULO 1 ao 4. A partir da amostra da aula, terá uma idéia de onde o treinamento de eletroeletrônica poderá lhe levar. Você poderá adquirir o arquivo digital da apostila completa (16 aulas), ou ainda na forma impressa que será enviada por por correio. Entre na nova loja virtual CTA Eletrônica e veja como: Além de ter a apostila e estuda-la, torne-se aluno e assim poderá tirar dúvidas de cada uma das questões dos blocos atrelados a cada uma das aulas da apostila, receber as respostas por , fazer parte do ranking de módulos e após a conclusão do módulo com prova final, participar do ranking geral e poder ser chamado por empresas do ramo de eletroeletrônica. aiba mais como se tornar um aluno acessando nossa página de cursos:

2 APOTILA ELÉTRICA-2 E -1 MÓDULO - 2 AULA 4 TRAFORMADORE Redutor - elevador e auto-transformador úcleo e perdas no transformador Fase de um transformador Ligações do transformador na rede elétrica TRAFORMADORE Autotransformador Tanto a tensão de Um transformador é um dispositivo destinado a entrada como a de transmitir energia elétrica ou potência elétrica de um saída compartilham o circuito a outro, transformando tensões, correntes e mesmo enrolamento, ou de modificar os valores das impedância elétrica que é primário e de um circuito elétrico. Trata-se de um dispositivo de s e c u n d á r i o a o corrente alternada que opera baseado nos mesmo tempo. Pode princípios eletromagnéticos da Lei de Faraday e da s e r e l e v a d o r o u Lei de Lenz. redutor de tensão, O transformador consiste de duas ou mais bobinas como veremos mais ou enrolamentos e um "caminho", ou circuito a d i a n t e. Ve m o s magnético, que "acopla" essas bobinas. Há uma abaixo, as chapas variedade de transformadores com diferentes tipos internas dos transformadores de circuito, mas todos operam sobre o mesmo princípio de indução eletromagnética. Transformadores redutores de tensão: Recebem em seu primário (entrada) uma tensão em corrente alternada, que será retirada no secundário (saída) com um valor menor, ou seja, reduz a tensão de entrada. Transformadores elevadores de tensão: Recebem em seu primário (entrada) uma tensão em corrente alternada, que será retirada no secundário (saída) com um valor maior, ou seja, eleva a tensão de entrada. Funcionamento do transformador: Como já vimos no estudo sobre indução, quando um condutor é emergido dentro de um campo magnético teremos a criação de uma d.d.p. em seus extremos. e este campo manter-se constante e o condutor estacionário, nos extremos dos fios não haverá d.d.p.(diferença de potencial), mas, caso haja variações na intensidade do campo magnético ou ainda o movimento do condutor dentro deste campo, teremos induzido nos terminais do fio, tensões proporcionais aos movimentos realizados. Usando-se desse princípio, se aplicarmos uma corrente alternada (a corrente vai e vem) em uma bobina, teremos a criação de um campo magnético variável (aumenta e diminui). Aproximando um indutor ou bobina dentro deste campo criado pela primeira bobina, teremos uma indução neste último indutor. A indução criada irá gerar uma d.d.p. que acompanhará as variações de fluxo magnético, ou seja, teremos uma AC (corrente alternada) na segunda bobina com as características da AC aplicada na primeira. Resumidamente, podemos dizer que neste caso, tivemos uma conversão elétrica para magnética e magnética para elétrica. IDUTORE-REATÂCIA IDUTIVA/CAPACITIVA-TRAFORMADORE-FILTRO-EMICODUTORE-DIODO-ZEER-TRAITORE-AMPLIFICADORE DE IAL-AMPLIFICADORE A,B,C 45

3 APOTILA ELÉTRICA-2 E -1 MÓDULO - 2 figura 1 Corrente primária Corrente secundária figura 4 fonte de tensão alternada resistência de carga L1 L2 a figura 1, temos duas bobinas enroladas em dois bastões. A primeira bobina (primário) recebe uma AC (tensão alternada-corrente alternada) de um gerador, produzindo uma corrente elétrica, da qual será criado um campo magnético que atuará sobre a segunda bobina (secundário). O campo figura 2 L1 L2 úcleo de um transformador O núcleo nada mais é do que um material com alta permeabilidade, que conduzirá as linhas de força do campo magnético gerado pelo primário para o secundário, afim de produzir uma ligação magnética-elétrica eficaz. este caso, as duas bobinas (primário e secundário), são enroladas figura 5 FIO DO ÚCLEO DE FERRO magnético se converte em elétrico (corrente alternada) na segunda bobina. Desse campo elétrico (d.d.p.), teremos a circulação de corrente na resistência ligada a bobina (secundário). Para que o campo magnético criado pelo primário atinja eficazmente o secundário, deveremos aproximar o máximo uma bobina da outra ou coloca-las no mesmo núcleo (Bastão na qual as bobinas são enroladas - figura 2). figura 3 FIO DO sobre um material condutor e o campo gerado pelo primário será conduzido para o secundário através deste material condutor, cuja permeabilidade é alta, pois o objetivo é o de conduzir as linhas de força. FIO DO ÚCLEO DE PLÁTICO, PAPELÃO OU CERÂMICA L1 L2 figura 6 FIO DO Acompanhado a figura 3, temos a bobina L1 como primário e L2 como secundário. O campo criado pela bobina L1 atinge a bobina L2 a uma certa distância. e aumentarmos a distância entre o campo e a bobina (figura 4), teremos uma menor indução sobre L2, pois a uma distância maior a capacidade de indução do campo vai enfraquecendo. a figura 5, temos a aparência física de um transformador, cujo símbolo pode ser visto na figura 7a. Entre as bobinas temos dois traços verticais, os figura 7a IMBOLOGIA Estes traços representam o ferrite figura 7b IMBOLOGIA 46 IDUTORE-REATÂCIA IDUTIVA/CAPACITIVA-TRAFORMADORE-FILTRO-EMICODUTORE-DIODO-ZEER-TRAITORE-AMPLIFICADORE DE IAL-AMPLIFICADORE A,B,C

4 APOTILA ELÉTRICA-2 E -1 MÓDULO - 2 quais representam o núcleo do transformador. a campo, irá atuar em todo espaço em volta das figura 6, temos outro tipo de transformador, cujo espiras do primário, induzindo assim um campo símbolo correspondente pode ser visto também na magnético sobre o secundário do transformador. figura 7b. figura 8d Análise detalhada do transformador: a figura 8a, um gerador AC alimenta o primário de um transformador. Com a chave principal fechada e considerando que a tensão seja positiva no lado superior do primário e negativa no lado inferior, teremos uma corrente circulante na bobina no sentido do positivo para o negativo (figura 8b). Desta corrente surgirá um campo magnético (figura 8c), o qual atuará no secundário, criando por indução, uma d.d.p. (figura 8d). figura 8a FEM IDUZIDA O Como esse campo magnético é alternado como a corrente do primário, irá induzir no secundário uma diferença de potencial que pode ser vista na figura 8d. A tensão induzida no secundário tem a mesma polaridade do primário, ou seja, positivo em cima e negativo embaixo. A tensão induzida no secundário será aplicada a carga ligada no mesmo, resultando em uma circulação de corrente (figura 8e). FEM APLICADA AO figura 8e a figura 8b, podemos ver a corrente circulando pelo primário do transformador depois que a chave foi fechada. Podemos perceber que a corrente elétrica sempre circulará do polo positivo para o negativo, apesar de que o fluxo de elétrons sai do polo negativo sendo atraído pelo polo positivo. figura 8b CORRETE O CORRETE O a figura 8c, temos a criação do campo magnético devido a circulação de corrente no primário. Esse figura 8c A tensão aplicada no primário é oriunda de um gerador de corrente alternada, portanto, haverá a inversão de polaridade aplicada na bobina do primário, resultando na mudança de sentido do campo e consequentemente na mudança de polaridade do secundário, fazendo circular na carga uma corrente com sentido inverso ao anterior (figura 8f). figura 8f FEM APLICADA FEM IDUZIDA I FCEM CARGA GERAÇÃO DE UM CAMPO a figura 8e, temos o gerador aplicando uma FEM (Força Eletro-Motriz) no primário, induzindo no IDUTORE-REATÂCIA IDUTIVA/CAPACITIVA-TRAFORMADORE-FILTRO-EMICODUTORE-DIODO-ZEER-TRAITORE-AMPLIFICADORE DE IAL-AMPLIFICADORE A,B,C 47

5 APOTILA ELÉTRICA-2 E -1 MÓDULO - 2 secundário uma FEM com a mesma polaridade do de 0,11V. Como o total de espiras no secundário é primário do primário. Essa FEM induzida irá de 2000 espiras, teremos uma tensão de 220Vac provocar uma corrente I circulante pela carga e final. também pelo enrolamento secundário, gerando Outro exemplo pode ser visto na figura 10. esta assim um campo magnético que também irá induzir figura, a tensão de entrada não foi definida, mas no primário uma FCEM (Força Contra Eletro-Motriz) temos a relação de espiras, sendo 200 espiras no primário e 100 espiras no secundário. A tensão figura 8g aplicada no primário será dividida pelo número de espiras do mesmo, ou seja, 200 espiras. o secundário teremos a multiplicação deste resultado pela quantidade de espiras do CARGA secundário, ou seja, 100 espiras. ote que no secundário, teremos a metade da tensão aplicada no primário, uma vez que a quantidade de espiras do secundário é a metade do primário. Portanto, este é um transformador redutor de tensão. CORRETE IDUZIDA Para fixar o entendimento do aluno vamos resolver alguns exercícios: CAMPO MAGÉTICO CAUADO PELA CORRETE DO 1) Qual a tensão do secundário de um transformador, ligado a uma tensão de 200Vac que de polaridade invertida (figura 8g), se opondo à tem 800 espiras no primário e 200 espiras no FEM do gerador e com isso, aumentando o secundário? consumo de energia (em forma de corrente) do 2) Quantas espiras tenho que enrolar no secundário gerador. Quanto maior for a corrente do secundário de um transformador cuja tensão do primário seja (carga com maior consumo) maior será a FCEM 240Vac e a do secundário 12Vac, se tenho 2000 induzida no primário, aumentando mais o consumo espiras no primário? do gerador, na forma de corrente. 3) Qual a tensão do secundário de um transformador que tem 250 espiras no primário e Relação de espiras Primário-ecundário: 1000 espiras no secundário, caso o mesmo seja A relação de espiras (quantidade de espiras) do ligado a uma tensão de 110Vac? primário com o secundário será fundamental para 4) Quantas espiras o primário de um transformador definirmos a tensão induzida no secundário. figura 9 deve ter para reduzir uma tensão de 220Vac para 9Vac, se no secundário temos 140 espiras? 5) Qual a tensão do secundário de um transformador ligado a uma tensão de 100Vdc, que Ep = 110VCA Es = 220VCA tem 100 espiras no primário e 50 espiras no 1000esp 2000esp secundário? V olução do 1 exercício: este exercício temos 800 espiras no primário e 200 no secundário isso nos dá uma relação de 4 vezes mais espiras no primário que no secundário ( = 4), portanto a tensão do primário é 4 vezes a tensão do secundário. Logo, se tenho a figura 9, temos no primário do transformador um 200Vac no primário devo ter 50 Vac no secundário enrolamento com 1000 espiras. Cada espira teria (200 4 = 50). uma energia (tensão) de 0,11V ( = 0,11), considerando a tensão aplicada de 110Vac. o olução do 2 exercício: secundário teremos, para cada espira, uma tensão figura 10 este exercício temos um transformador redutor de tensão que transforma uma tensão de 240Vac para 12 Vac, ou seja ele tem uma proporção de redução de 20 vezes ( = 20), como tenho 2000 espiras no primário e tenho que manter a proporção de 20 vezes devo enrolar 100 espiras no secundário ( = 100). Ep =? 200esp 100esp R1 = 1kW olução do 3 exercício: este exercício temos um transformador com 250 espiras no primário e 1000 no secundário, nos 48 IDUTORE-REATÂCIA IDUTIVA/CAPACITIVA-TRAFORMADORE-FILTRO-EMICODUTORE-DIODO-ZEER-TRAITORE-AMPLIFICADORE DE IAL-AMPLIFICADORE A,B,C