Os dispositivos estáticos electromagnéticos são utilizados para criar e aplicar um campo magnético. Há muitas razões pelas quais um transformador é necessário em circuitos electrónicos, eléctricos e de rádio. O dispositivo está equipado com enrolamentos indutivos que estão mutuamente interligados num núcleo magnético. A rede contribui para o campo alternado, enquanto o transformador utiliza indução electromagnética para dar à corrente um valor constante sem mudar de frequência.
Conteúdo
Definição e aplicação
Para fornecer instrumentos, são necessárias tensões de características diferentes. Um transformador é uma construção para explorar o funcionamento indutivo de um campo magnético. Fitas ou bobinas de fio ligadas por uma corrente comum diminuem ou aumentam a tensão. Uma televisão utiliza 5V para operar os transístores e os chips, alimentando um cinescópio requer vários quilovolts quando é utilizado um oscilador em cascata.
Os enrolamentos isolados são colocados sobre um núcleo de material espontaneamente magnetizado com um valor de tensão definido. As unidades mais antigas utilizavam a frequência de rede existente, cerca de 60 Hz. Os modernos circuitos de alimentação dos aparelhos utilizam transformadores de impulsos de alta-frequência. A tensão alternada é rectificada e convertida por meio de um oscilador para um valor com parâmetros especificados.
A tensão é estabilizada por uma unidade de controlo com modulação de largura de pulso. As rajadas de alta frequência são transmitidas para o transformador, a saída é estável. A massividade e peso dos dispositivos do passado são substituídos pela leveza e pequeno tamanho. O desempenho linear da unidade é proporcional à potência no rácio de 1:4, a frequência actual é aumentada para reduzir o tamanho da unidade.
Unidades maciças são utilizadas em circuitos de alimentação eléctrica se houver necessidade de dissipação mínima de interferência de alta frequência, por exemplo, ao fornecer som de alta qualidade.
Concepção e princípio de funcionamento
O fabricante escolhe as regras básicas para o funcionamento da unidade, mas isto não afecta a fiabilidade operacional. Os conceitos diferem no processo de fabrico. O princípio de funcionamento do transformador é baseado em duas disposições:
- o movimento de mudança dos portadores de carga direccional cria um campo de força magnético alternado;
- O efeito sobre o fluxo de força transmitido através da bobina gera uma força electromotriz e de indução.
O dispositivo é composto pelas seguintes partes:
- Fio magnético (núcleo);
- bobina ou enrolamento;
- um suporte para a disposição das bobinas;
- material isolante;
- sistema de arrefecimento;
- outros elementos de fixação, acesso, protecção.
O funcionamento de um transformador baseia-se no tipo de construção e na combinação de núcleo e enrolamentos. No tipo de núcleo, o condutor está encerrado nos enrolamentos e é difícil de ver. As bobinas são visíveis, a parte superior e inferior do núcleo são visíveis, e o eixo é vertical. O material de que é feita a bobina deve conduzir bem a electricidade.
Em produtos de tipo blindado, o núcleo esconde a maior parte das voltas e é colocado horizontalmente ou prumo. O desenho do transformador toroidal envolve a colocação de dois enrolamentos independentes no núcleo magnético sem qualquer ligação eléctrica entre eles.
Sistema magnético
Feito de liga de aço transformador, ferrite, permalloy, mantendo a forma geométrica para gerar o campo magnético da unidade. O condutor é construído a partir de placas, tiras, ferraduras e é fabricado numa prensa. A parte em que é colocado o enrolamento chama-se o jugo. O jugo é o elemento sem bobinas que completa o fecho do circuito.
A forma como um transformador funciona depende da disposição do jugo, que pode ser
- plano - os eixos do jugo e os núcleos estão no mesmo plano;
- espacial - os elementos longitudinais estão dispostos em diferentes superfícies;
- simétricos - condutores com a mesma forma, tamanho e construção estão dispostos a todas as cangas de forma semelhante a outros;
- assimétrico - as escoras individuais diferem na aparência, dimensões e são colocadas em posições diferentes.
Se se assumir que a corrente contínua flui através do enrolamento, que é chamado o enrolamento primário, o fio magnético é aberto. Noutros casos, o núcleo é fechado, serve para fechar as linhas eléctricas.
Ventos .
São feitas como um conjunto de bobinas dispostas em condutores com uma secção transversal quadrada. A forma é utilizada para um funcionamento eficiente e para aumentar o factor de preenchimento na janela do núcleo magnético. Se for necessária uma secção transversal maior do núcleo, esta é feita como dois elementos paralelos, a fim de reduzir a ocorrência de correntes de Foucault. Cada um desses condutores é chamado um núcleo.
O núcleo é envolto em papel e revestido com verniz de esmalte. Por vezes, dois núcleos dispostos em paralelo estão envoltos num isolamento comum, um conjunto chamado cabo. Os enrolamentos são diferenciados de acordo com a sua finalidade:
- principal - são fornecidas com corrente alternada, a corrente eléctrica transformada sai;
- controlar os enrolamentos - têm curvas para transformar a tensão em correntes baixas;
- auxiliares - servem para alimentar a sua rede com menos do que a classificação do transformador e para magnetizar o circuito com corrente contínua.
Métodos de embrulho:
- Bobinagem da linha - as voltas são feitas na direcção do eixo ao longo de todo o comprimento do condutor, as voltas subsequentes são enroladas firmemente, sem lacunas;
- enrolamento helicoidal - enrolamento multicamadas com fendas entre os anéis ou sobreposição de elementos adjacentes;
- enrolamento do disco - a linha espiral é enrolada em série, o enrolamento é radial na direcção interior e exterior num círculo;
- a bobina é feita de folhas largas de alumínio e cobre com uma espessura que varia entre 0,1-2 mm.
Símbolos
Existem sinais especiais para tornar o diagrama do transformador fácil de ler. O núcleo é desenhado com uma linha grossa, o número 1 indica o enrolamento primário e os enrolamentos secundários são indicados com os números 2 e 3.
Em alguns diagramas a linha do núcleo é semelhante em espessura ao desenho de meio-círculo. A designação do material do núcleo é diferente:
- O núcleo magnético de ferrite é desenhado com uma linha grossa;
- O núcleo de aço com abertura magnética é traçado com uma linha fina com uma ruptura no meio;
- o eixo dieléctrico magnetizado é marcado com uma linha pontilhada fina;
- O varão de cobre é traçado como uma linha estreita com notação de material de acordo com a tabela de Mendeleev.
São utilizados pontos ousados para destacar a saída da bobina, a designação de indução instantânea é a mesma. Utilizado para indicar unidades intermédias em osciladores em cascata para indicar a inversão de fase. Colocam-se pontos se for necessário estabelecer a polaridade ao montar e a direcção do arranjo do enrolamento. O número de voltas no enrolamento primário é definido convencionalmente, e o número de meios círculos não está regulamentado; a proporcionalidade está lá, mas não é rigorosamente observada.
As principais características são as seguintes
A operação ociosa aplica-se quando o secundário do transformador está aberto, e não há tensão no secundário. Ocorrem fluxos de corrente através da magnetização primária e reactiva. Com funcionamento sem carga, a eficiência, o rácio de transformação e as perdas do núcleo são determinados.
A operação de carga envolve a ligação da fonte de alimentação ao circuito primário, onde o total das correntes de funcionamento e sem carga fluem. A carga está ligada ao secundário do transformador. Este modo é comum.
A fase de curto-circuito ocorre se a resistência da bobina secundária for a única carga. Neste modo, são determinadas as perdas de aquecimento da bobina no circuito. Os parâmetros dos transformadores são tidos em conta no sistema de substituição de instrumentação por meio da fixação da resistência.
A relação entre a potência de entrada e a potência de saída determina a eficiência do transformador.
Aplicações
Os electrodomésticos têm contacto de terra através do condutor neutro. Um consumidor que toca nos circuitos de fase e neutro ao mesmo tempo causa uma falha no laço e danos pessoais. A ligação através de um transformador isolante torna possível manter as pessoas seguras, uma vez que o enrolamento secundário não tem contacto com a terra.
As unidades pulsadas são utilizadas na transmissão de choques rectangulares e na transformação de sinais curtos em carga. A saída altera a polaridade e amplitude da corrente, mas a tensão permanece inalterada.
O equipamento de medição DC é um amplificador magnético. A alteração da tensão alternada é ajudada pelo movimento direccional de pequenos electrões de potência. Um rectificador fornece energia constante e depende dos valores da electricidade recebida.
As unidades de potência são amplamente utilizadas em pequenos geradores de corrente, geradores de energia e geradores de média corrente em motores diesel. Os transformadores são montados em série com a carga, o dispositivo é ligado à fonte com o enrolamento primário, o circuito secundário fornece a energia transformada. O valor da corrente de saída é directamente proporcional à carga. O equipamento com 3 varetas magnéticas é utilizado se o gerador for trifásico.
As unidades inversoras têm transístores da mesma condutividade e só amplificam parte do sinal à saída. Para a conversão total da tensão, é aplicado um pulso a ambos os transístores.
O equipamento de correspondência é utilizado para ligar a dispositivos electrónicos com alta resistência à entrada e saída de uma carga com um baixo caudal de potência. As unidades são úteis em linhas de alta frequência onde uma diferença de magnitude leva a uma perda de potência.
Tipos de transformadores
A classificação dos transformadores depende do valor da corrente no circuito primário e secundário. Nos tipos comuns, o valor está na gama de 1-5 A.
Uma unidade separadora não fornece qualquer ligação entre as duas bobinas. O equipamento fornece isolamento galvânico, ou seja, a transmissão do pulso de uma forma sem contacto. Sem ela, a corrente que flui entre os circuitos é limitada apenas pela resistência, que não é tida em conta devido ao seu pequeno valor.
O transformador correspondente assegura que diferentes valores de resistência são combinados para minimizar a distorção da forma do pulso na saída. É utilizado para fornecer isolamento galvânico.
Antes de se descobrir o que são transformadores de linhas eléctricas, nota-se que estão disponíveis para utilização com redes de alta potência. Os dispositivos de corrente alternada modificam os valores de energia nas instalações receptoras e trabalham em locais com uma elevada capacidade e taxa de mudança de electricidade.
Um transformador rotativo não deve ser confundido com um equipamento rotativo - uma máquina para converter o ângulo de rotação em tensão de circuito, em que a eficiência depende da velocidade de rotação. O dispositivo transmite um impulso eléctrico às partes móveis do equipamento, tais como a cabeça de um gravador de vídeo. Um núcleo duplo com enrolamentos separados, um dos quais gira em torno do outro.
A unidade cheia de óleo utiliza um óleo de transformador especial para arrefecer as bobinas. Têm um circuito magnético fechado. Em contraste com os tipos aéreos, podem interagir com redes de alta potência.
Transformadores de soldadura para optimizar o funcionamento do equipamento, reduzir a tensão e gerar corrente de alta frequência. Isto é conseguido através da variação das características de indutância ou de ausência de carga. A regulação dos passos é efectuada através da organização do enrolamento eléctrico nos condutores.
