Qual é a relação de transformação de um transformador?

Um transformador é um dispositivo electrónico que pode alterar quantidades de funcionamento e é medido pela relação de transformação, k. Este número indica a alteração, escala de um parâmetro como a tensão, corrente, resistência ou potência.

O que é uma relação de transformação

Um transformador não transforma um parâmetro em outro, mas trabalha com os seus valores. No entanto, é chamado de conversor. Dependendo de como o enrolamento primário está ligado à fonte de alimentação, a finalidade do dispositivo muda.

Estes dispositivos estão generalizados em casa. O seu objectivo é fornecer energia a um aparelho doméstico de tal forma que corresponda ao valor nominal indicado na folha de dados do aparelho. Por exemplo, a tensão de rede é de 220 volts, a bateria do telefone é carregada a partir de uma fonte de alimentação de 6 volts. É portanto necessário reduzir a tensão de rede por um factor de 220:6 = 36,7, a este valor chama-se a relação de transformação.

A fim de calcular isto com precisão, é necessário recordar a construção do próprio transformador. Qualquer dispositivo deste tipo tem um núcleo feito de uma liga especial e pelo menos 2 bobinas:

• primários;
• secundário.

A bobina primária está ligada à fonte de alimentação, a bobina secundária à carga, e pode haver 1 ou mais. Um enrolamento é uma bobina constituída por fio isolante eléctrico enrolado sobre uma armação, ou sem armação. Uma revolução completa do fio é chamada bobina. A primeira e a segunda bobinas são montadas num núcleo, com o qual a energia é transferida entre os enrolamentos.

A relação de transformação de um transformador

Uma fórmula especial determina o número de condutores no enrolamento e tem em conta todas as características especiais do núcleo utilizado. Portanto, o número de voltas nas bobinas primárias será diferente em dispositivos diferentes, mesmo que estejam ligados à mesma fonte de alimentação. Os enrolamentos são calculados em relação à tensão, se várias cargas com diferentes tensões de alimentação forem ligadas ao transformador, o número de enrolamentos secundários corresponderá ao número de cargas a serem ligadas.

Sabendo o número de voltas do fio nos enrolamentos primário e secundário, é possível calcular o k do dispositivo. De acordo com a definição de GOST 17596-72 ".Factor de transformação - A relação entre o número de voltas do enrolamento no secundário e o número de voltas no primário, ou a relação entre a tensão secundária e a tensão primária em funcionamento sem carga, excluindo a queda de tensão no transformador". Se este factor k for maior do que 1, a unidade é uma unidade de passo para baixo, se for menor, é uma unidade de passo para cima. Não existe tal distinção em GOST, pelo que o número mais alto é dividido pelo número mais baixo e k é sempre superior a 1.

No fornecimento de electricidade, os conversores ajudam a reduzir as perdas na transmissão. Para tal, a tensão gerada pela central eléctrica é aumentada para várias centenas de milhares de volts. A tensão é então reduzida para o valor requerido utilizando os mesmos dispositivos.

Os transformadores com reguladores de tensão são instalados em subestações de tracção que abastecem as zonas industriais e residenciais. A partir da bobina secundária, são retiradas as saídas auxiliares, cuja ligação permite variar a tensão numa pequena gama. Isto é feito com uma ligação aparafusada ou com um botão. Neste caso, a relação de transformação do transformador de potência é especificada na sua ficha de dados.

Definição e fórmula para a relação do transformador

Acontece que a relação é uma constante, indicando a escala dos parâmetros eléctricos, e está inteiramente dependente da concepção do dispositivo. O cálculo de k é feito de forma diferente para parâmetros diferentes. Existem as seguintes categorias de transformadores:

• por voltagem;
• actual;
• por resistência.

Antes de determinar o coeficiente, é necessário medir a tensão através das bobinas. O GOST afirma que esta medição deve ser feita quando as bobinas estão ociosas. Isto é quando nenhuma carga está ligada ao inversor, a leitura pode ser mostrada na chapa de identificação da unidade.

A leitura do enrolamento primário é então dividida pela leitura do enrolamento secundário, este será o coeficiente. Se o número de voltas em cada bobina for conhecido, o número de voltas na bobina primária é dividido pelo número de voltas na bobina secundária. Neste cálculo, a resistência da bobina é negligenciada. Se houver vários enrolamentos secundários, é encontrado um k diferente para cada enrolamento.

Os transformadores de corrente têm a sua própria característica, o seu enrolamento primário está ligado em série com a carga. As correntes primárias e secundárias são medidas antes do cálculo do valor k. A corrente primária é decomposta em corrente secundária. Se o número de voltas estiver disponível na folha de dados, é possível calcular k dividindo o número de voltas do fio de enrolamento secundário pelo número de voltas do fio de enrolamento primário.

Ao calcular o coeficiente para um transformador de impedância, também chamado transformador correspondente, primeiro encontrar as impedâncias de entrada e saída. Para tal, calcula-se a potência, que é igual ao produto da tensão e da corrente. O poder é então dividido pelo quadrado da voltagem para dar a resistência. A fracção da resistência de entrada do transformador e da carga em relação ao seu circuito primário e a resistência de entrada da carga no circuito secundário dará k do dispositivo.

Há outra forma de calcular isto. É necessário encontrar o factor k por voltagem e colocá-lo em quadratura, o resultado será semelhante.

Diferentes tipos de transformadores e seus rácios

Embora estruturalmente os conversores não sejam muito diferentes uns dos outros, o seu propósito é bastante extenso. Existem os seguintes tipos de transformadores, para além dos que foram discutidos:

• transformador de energia;
• autotransformador;
• pulso;
• soldadura;
• isolando;
• correspondência;
• pic-transformador;
• dupla asfixia;
• transfluctor;
• rotativo;
• ar e petróleo;
• trifásico.

Uma característica do autotransformador é que não há isolamento galvânico, os enrolamentos primário e secundário são feitos com o mesmo fio, sendo o secundário parte do primário. O transformador de impulsos escalona sinais de impulsos rectangulares curtos. O de soldadura funciona em modo de curto-circuito. São utilizados separadores onde é necessária uma segurança eléctrica especial: salas húmidas, salas com grandes quantidades de produtos metálicos e afins. O seu k é principalmente igual a 1.

Um transformador de recolha converte uma tensão sinusoidal numa tensão pulsada. Um estrangulamento duplo é duas bobinas gémeas, mas refere-se aos transformadores em termos das suas características de concepção. O transfluctor contém um núcleo feito de um fio magnético com um elevado valor de magnetização residual, permitindo a sua utilização como memória. O rotativo transmite sinais a objectos rotativos.

Os transformadores de ar e óleo diferem na forma como são arrefecidos. Os baseados em petróleo são utilizados para escalas de alta potência. Os transformadores trifásicos são utilizados em circuitos trifásicos.

Para mais informações sobre a relação de transformação do transformador actual, ver o quadro.

Quase todos os dispositivos acima referidos têm um núcleo para transmitir fluxo magnético. O fluxo é criado pelo movimento dos electrões em cada enrolamento da bobina, e as correntes não devem ser zero. O rácio de transformação actual também depende do tipo de núcleo:

• núcleo;
• blindados.

Num núcleo blindado, os campos magnéticos têm um maior impacto na escalada.

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