Neste post eu explicarei como funcionam os transformadores. Graças aos transformadores é possível transmitir energia elétrica em corrente alternada para longas distâncias, recebendo um nível de tensão e transmitindo outro nível.
Princípio de funcionamento
Um transformador consiste em duas bobinas ligadas por um núcleo feito de lâminas de material ferromagnético.
A bobina primária recebe corrente elétrica e cria um campo magnético.
Como a bobina recebe corrente alternada, o fluxo magnético muda de sentido e intensidade constantemente.
O fluxo magnético gerado na bobina primária percorre o núcleo e chega na bobina secundária, como o fluxo é variável há uma tensão induzida nos terminais da bobina secundária.
A equação da Lei de Indução de Faraday diz que o valor médio da tensão induzida depende do número de espiras N e da velocidade de variação do fluxo magnético \frac{\partial \phi }{\partial t}.
\varepsilon_{m} =-N \frac{\partial \phi }{\partial t}
A relação entre as tensões E e o número de espiras no primário e secundário.
\frac{E_{p}}{E_{s}}=\frac{N_{p}}{N_{s}}
Por que o núcleo do transformador é em lâminas e não um bloco maciço? A variação do fluxo magnético cria uma tensão induzida no núcleo ferromagnético e cria uma corrente chamada de corrente de Foucault. Essa corrente em um bloco maciço que tem grande área causa uma grande perda de potência pois o condutor tem baixíssima resistência e grande área que produz uma grande corrente que produz um campo magnético que pertuba o fluxo.
Para reduzir esta corrente parasita, o núcleo deve ser dividido em lâminas e isolá-las uma das outras para reduzir este efeito, desta forma várias pequenas corrente são geradas nas lâminas e a perda é menor. O isolamento entre as lâminas é geralmente feito com verniz ou camada de óxido.
Transformadores comerciais
Bobinas e núcleos não são suficientes para fazer um transformador. Um transformador de potência gera muito calor pois a corrente é muito alta, portanto precisa ter um sistema de resfriamento geralmente a óleo. O núcleo e as bobinas ficam mergulhados em óleo.
Os tubos de resfriamento ao lado servem para troca de calor, o óleo mais quente vai para o topo, entra nos tubos por cima e perde calor e vai para a parte de baixo. Em cima temos terminais com isoladores de porcelana. Muitos transformadores têm um tanque de óleo para acomodar a mudança de volume de óleo na convecção térmica.
