Um transformador é um dispositivo eletromagnético estático projetado para converter (transformar) uma tensão alternada aumentando ou diminuindo-a. Também pode ser usado para alterar o número de fases e, com menos frequência, para alterar a frequência da corrente alternada.
A energia elétrica é geralmente transmitida por longas distâncias em uma voltagem várias vezes superior ao nível de voltagem usado pelos consumidores domésticos. O uso de transformadores melhora a qualidade do processo de transmissão de energia elétrica e reduz as perdas que ocorrem nas redes.
Dispositivo e princípio de operação
Um transformador consiste estruturalmente em dois (ou mais) enrolamentos e um núcleo, que também é chamado de circuito magnético. A tensão é aplicada ao dispositivo no enrolamento primário e a tensão já convertida é removida do enrolamento secundário. Os enrolamentos são conectados uns aos outros por um campo magnético alternado, que é criado no núcleo pela tensão fornecida ao enrolamento primário.
Tipos de transformadores
- poder;
- medindo;
- baixa potência;
- pulso;
- transformadores de pico.
Perdas
A transmissão de eletricidade do primário para o secundário é invariavelmente acompanhada por perdas.
Não há componentes rotativos no transformador e, portanto, não há perdas mecânicas. Porém, na unidade, ocorrem perdas no cobre dos enrolamentos devido à presença nos enrolamentos de uma elétrica resistência, bem como perdas magnéticas no aço do núcleo devido às correntes parasitas resultantes e reversão de magnetização.
Por essas razões, nem toda a energia é transferida, mas apenas a maior parte dela.
Eficiência e maneiras de aumentá-la
Como qualquer outro conversor de energia, um transformador possui um coeficiente de desempenho (COP), que caracteriza a eficiência de seu funcionamento.
Eficiência é a relação entre a potência que a carga útil da unidade consome e a potência que o transformador carregado retira da rede. Além disso, a eficiência pode ser expressa em termos da relação entre a energia usada de forma eficiente e a energia consumida do sistema.
Como o transformador é um conversor passivo de energia, sua eficiência é sempre menor que a unidade (η <1). Isso significa que a energia consumida pela carga conectada ao enrolamento secundário é sempre menor do que a energia consumida pelo dispositivo carregado do sistema.
Existem várias maneiras de melhorar a eficiência, visando principalmente reduzir as perdas. Por exemplo, para reduzir as perdas de cobre, é necessário aumentar a seção transversal dos fios do enrolamento. Uma diminuição nas perdas devido à reversão da magnetização pode ser alcançada ao usar aço magnético macio com uma certa composição e estrutura para o núcleo.
Para reduzir as perdas por correntes parasitas, o núcleo magnético deve ser coletado de barras de aço separadas e isoladas umas das outras. Além disso, o silício pode ser usado como aditivo no material do circuito magnético.