Mostrar código-fonte de Transformador

{{Mais notas|data=agosto de 2021}}
{{Info/Componente eletrônico
| componente                = Transformador
| imagem                    = Philips N4422 - power supply transformer-2098.jpg
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| legenda                   = Transformador desmontado.
| tipo                      = 
| princípio                 = [[Lei de Faraday-Neumann-Lenz]]
| inventor                  = [[Michael Faraday]]
| ano                       = 1831
| função                    = 
| símbolo                   = [[Imagem:Conference matrix 2-port.svg|140px]]
}}

Um '''transformador''' é um dispositivo destinado a modificar os níveis de tensão e corrente elétrica, mantendo [[potência|potência elétrica]] praticamente constante, de um circuito a outro, modificando também os valores das [[Impedância elétrica|impedâncias elétricas]] de um [[circuito elétrico]].<ref name="infoescola" />

Inventado em [[1831]] por [[Michael Faraday]],<ref name="infopedia">{{citar web|arquivourl=https://www.webcitation.org/64Xv3pTtQ?url=http://www.infopedia.pt/$michael-faraday|arquivodata=2012-01-08|url=http://www.infopedia.pt/$michael-faraday|título=Michel Faraday|publicado=infopedia.pt|acessodata=8 de janeiro de 2012|urlmorta=no}}</ref> os transformadores são dispositivos que funcionam através da indução de corrente de acordo com os princípios do [[eletromagnetismo]], ou seja, ele funciona baseado nos princípios eletromagnéticos da [[Lei de Faraday-Neumann-Lenz]] e da [[Lei de Lenz]],<ref name="infoescola">{{citar web|arquivourl=https://www.webcitation.org/64XvBGiy7?url=http://www.infoescola.com/eletricidade/transformadores/|arquivodata=2012-01-08|url=http://www.infoescola.com/eletricidade/transformadores/|título=Transformadores|publicado=infoescola.com|acessodata=8 de janeiro de 2012|urlmorta=no}}</ref> onde se afirma que é possível criar uma corrente elétrica em um circuito uma vez que esse seja submetido a um campo magnético variável, e é por necessitar dessa variação no fluxo magnético que os transformadores só funcionam em corrente alternada.

== Estrutura ==

{{Eletrotecnia}}

Um transformador é formado basicamente de:

*'''Enrolamento''' - O enrolamento de um transformador é formado de várias bobinas que em geral são feitas de [[cobre]] [[eletrólise|eletrolítico]] ou alumínio, de formato circular, retangular ou chapa e recebem uma camada de verniz sintético como isolante.

*'''Núcleo''' - esse em geral é feito de um material [[Ferromagnetismo|ferromagnético]], geralmente de aço silício ou metal amorfo, e o responsável por transferir a corrente induzida no enrolamento primário para o enrolamento secundário.

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 | caption2          = [[Vista explodida]].
}}

Esses dois componentes do transformador são conhecidos como parte ativa, os demais componentes do transformador fazem parte dos acessórios complementares.

No caso dos transformadores de dois [[enrolamento]]s, é comum se denominá-los como enrolamento primário e secundário, existem transformadores de três enrolamentos sendo que o terceiro é chamado de terciário. Há também os transformadores que possuem apenas um enrolamento, ou seja, o enrolamento primário possui um conexão com o enrolamento secundário, de modo que não há isolação entre eles, esses transformadores são chamados de autotransformadores.<ref name="claiton">{{citar web|arquivourl=https://www.webcitation.org/64XeIPMo9?url=http://www.claitonfranchi.com/administra/upload/2/TRANSFORMADORES.pdf|arquivodata=2012-01-08|url=http://www.claitonfranchi.com/administra/upload/2/TRANSFORMADORES.pdf|título=Transformadores|publicado=claitonfranchi.com|formato=pdf|acessodata=8 de janeiro de 2012|urlmorta=no}}</ref>

Um transformador trifásico possui internamente 3 transformadores (bobinas) que podem ser ligados de diferentes modos. Ligando os enrolamentos primários em triângulo e os enrolamentos secundários em estrela, ficamos com um conjunto em que o primário recebe corrente trifásica e no secundário temos três fases e neutro (sendo o neutro o centro da estrela). Temos assim desta forma tensões simples e tensões compostas. No caso da distribuição de energia elétrica temos 400 volts entre fases, temos 3 situações dessas (entre as fases R e S ; S e T ; R e T) e temos 231 volts entre qualquer uma das fases e o neutro.

== Princípios básicos ==
[[Imagem:Transformer3d_col3.svg|left|thumb|200px|Um transformador ideal. A corrente secundária surge para a ação secundária EMF na impedância de carga (não mostrado).]]

O transformador é baseado em dois princípios: o primeiro, descrito via [[lei de Biot-Savart]], afirma que [[corrente elétrica]] produz [[campo magnético]] ([[eletromagnetismo]]); o segundo, descrito via [[lei da indução de Faraday]], implica que um campo magnético variável no interior de uma [[bobina]] ou enrolamento de fio induz uma tensão elétrica nas extremidades desse enrolamento ([[indução eletromagnética]]). A tensão induzida é [[proporção direta|diretamente proporcional]] à [[derivada|taxa temporal]] de variação do [[fluxo magnético]] no circuito. A alteração na corrente presente na bobina do circuito primário altera o fluxo magnético nesse circuito e também na bobina do circuito secundário, esta última montada de forma a encontrar-se sob influência direta do campo magnético gerado no circuito primário. A mudança no fluxo magnético na bobina secundária induz uma tensão elétrica na bobina secundária.

Um transformador ideal é apresentado na figura adjacente. A corrente passando através da bobina do circuito primário cria um [[campo magnético]]. A bobina primária e secundária são ambas enroladas sobre um núcleo de material magnético de elevada de [[permeabilidade magnética]], a exemplo um núcleo de ferro, de modo que a maior parte do fluxo magnético passa através de ambas as bobinas. Se um dispositivo elétrico é conectado ao enrolamento secundário, uma vez provido que a corrente e a tensão aplicadas ao circuito primário tenham os sentidos indicados, a corrente e a tensão elétricas no dispositivo (usualmente denominado por "carga" do circuito) terão também sentidos definidos, como os indicados na figura. Na prática os transformadores operam com tensões e [[corrente alternada|correntes alternadas]], de forma que as marcações na figura representam a rigor, as relações de [[fasor|fase]] entre os sinais no circuito primário e secundário visto que as tensões e correntes estão constantemente alternando seus sentidos a fim de prover um fluxo magnético variável.

== Tipos de transformadores ==
Os transformadores são classificados de acordo com vários critérios. As classificações de acordo com a finalidade, o tipo, o material do núcleo e o número de fases são algumas das mais importantes.<ref name="claiton" />

;Quanto à finalidade

* Transformadores de corrente
* Transformadores de potência
* Transformadores de distribuição
* Transformadores de força

;Quanto ao tipo

* Dois ou mais enrolamentos
* Autotransformador

;Quanto ao material do núcleo
* Ferromagnético
* Núcleo de ar
[[Ficheiro:Threephasepolemountclose.jpg|thumb|right|200px|Transformador trifásico]]
;Quanto ao número de fases
* Monofásico
* Trifásico
* Polifásico
Para se reduzir as perdas o núcleo de muitos transformadores são laminados para reduzir a indução de correntes parasitas ou [[Corrente de Foucault|de Foucault]], no próprio núcleo. Em geral se utiliza aço-silício com o intuito de se aumentar a resistividade e diminuir ainda mais essas correntes parasitas. Esses transformadores são chamados transformadores de núcleo ferromagnético. Há ainda os transformadores de núcleo de ar, que possui seus enrolamentos em contato com a atmosfera.<ref name="infoescola" />

Transformadores também podem ser utilizados para o casamento de impedâncias. Esse tipo de ligação consiste em modificar o valor da impedância vista pelo lado primário do transformador, são em geral de baixa potência.<ref name="infoescola" />

[[Ficheiro:Transformador de distribuição.JPG|200px|thumb|Transformador de distribuição]]
=== Transformadores de potência ===

Os transformadores trifásicos ou de potência são destinados a rebaixar ou elevar a tensão e consequentemente elevar ou reduzir a corrente de um circuito, de modo que não se altere a potência do circuito.<ref name="infoescola" /> Esses transformadores podem ser divididos em dois grupos:

* Transformador de força - esses transformadores são utilizados para gerar, transmitir e distribuir energia em subestações e concessionárias. Possuem potência de 5 até 300 MVA. Quando operam em alta tensão têm até 550 kV.<ref name="ebah">{{citar web|arquivourl=https://www.webcitation.org/64YFTYjpm?url=http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAS-cAC/apostila-transformadores|arquivodata=2012-01-09|url=http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAS-cAC/apostila-transformadores|título=Apostila - transformadores|publicado=ebah.com.br|formato=pdf|acessodata=9 de janeiro de 2012|urlmorta=no}}</ref>

* Transformador de distribuição - esses transformadores são utilizados para rebaixar a tensão para ser entregue aos clientes finais das empresas de distribuição de energia. São normalmente instalados em postes ou em câmaras subterrâneas. Possuem potência de 15 a 300 kVA; o enrolamento de alta tensão têm tensão de 15, 24,2 ou 36,2 kV, já o enrolamento de baixa tensão tem 380/220 ou 220/127 V.<ref name="ebah" />

=== Transformadores toroidais ===

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 | caption1          = Núcleo de [[ferrite]].

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 | caption2          = Com enrolamento.
}}

Os transformadores toroidais têm baixa irradiação do campo magnético ao seu redor, o que reduz a interferência em circuitos elétricos sensíveis. A montagem é facilitada porque o aparelho pode ser fixado utilizando apenas um parafuso e seu funcionamento é silencioso, já que o ruído mecânico da [[vibração]] do núcleo praticamente não existe.<ref>{{Citar web |url=https://www.solucoesindustriais.com.br/empresa/eletricidade-e-eletronica/plancton/produtos/eletroeletronica/transformador-toroidal-grande |titulo=Transformador Toroidal Grande - Plancton |acessodata=16 de julho de 2018 |publicado=Plancton}}</ref>

===Autotransformadores===
[[Imagem:Variable Transformer 01.jpg|thumb|esquerda|Um autotransformador variável]]
Nos autotransformadores os enrolamentos primário e secundário estão em contato entre si. O enrolamento tem pelo menos três [[Saída (transformador)|saídas]], onde as conexões elétricas são realizadas. Um autotransformador pode ser menor, mais leve e mais barato do que um transformador de enrolamento duplo padrão. Entretanto, o autotransformador não fornece [[isolamento elétrico]].<ref name="claiton" />

Autotransformadores são muitas vezes utilizados como elevadores ou rebaixadores entre as tensões na faixa 110-117-120 volts e tensões na faixa 220-230-240 volts. Por exemplo, a saída de 110 ou 120V de uma entrada de 230V, permitindo que equipamentos a partir de 100 ou 120V possam ser usados em uma região de 230V.

Um autotransformador variável é feito expondo-se partes das bobinas do enrolamento e fazendo a conexão secundária através do deslizamento de um contato, resultando em variação na relação das espiras.<ref>{{citar livro|último= Bakshi|primeiro=M. V.|coautores=Bakshi, U. A|título = Electrical Machines - I|língua=en|página = 330| isbn   = 8184310099}}</ref> Tal dispositivo é normalmente chamado pelo nome de marca ''[[Variac]]''.

== Simbologia ==
Alguns símbolos comumente utilizados em diagramas elétricos e eletrônicos:<ref name="simbolos">{{citar web|arquivourl=https://www.webcitation.org/64YGAn5ei?url=http://www.asifunciona.com/tablas/transformadores/simb_transf.htm|arquivodata=2012-01-09|url=http://www.asifunciona.com/tablas/transformadores/simb_transf.htm|título=SÍMBOLOS DE TRANSFORMADORES ELÉCTRICOS|publicado=asifunciona.com|língua=es|acessodata=9 de janeiro de 2012|urlmorta=no}}</ref>

{| border="1" cellpadding="4" cellspacing="0"
|-
|[[Ficheiro:Transformer Air Core.svg]]
|Transformador com núcleo de ar.
|-
|[[Ficheiro:Transformer Iron Core.svg]]
|Transformador com núcleo de ferro.
|-
|[[Ficheiro:Transformer Centre-tap Iron Core.svg]]
|Transformador de núcleo de ferro com tomada central (tap).
|-
|[[Ficheiro:Autotransformer.svg]]
|Autotransformador.
|-
|}

== Transformador ideal ==
Um transformador ideal é aquele em que o acoplamento entre suas bobinas é perfeito, ou seja, todas concatenam, ou “abraçam”, o mesmo fluxo, o que vale dizer que não há dispersão de fluxo. Isso implica assumir a hipótese de que a permeabilidade magnética do núcleo ferromagnético é alta ou, no caso ideal, infinita, e o circuito magnético é fechado. Além disso, admite-se que o transformador não possui perdas de qualquer natureza, seja nos enrolamentos, seja no núcleo.<ref name="ideal">{{citar web|arquivourl=https://www.webcitation.org/64YJX2B6l?url=http://www.dsee.fee.unicamp.br/~sato/ET515/node58.html|url=http://www.dsee.fee.unicamp.br/~sato/ET515/node58.html|título=Transformador ideal|publicado=dsee.fee.unicamp.br|acessodata=9 de janeiro de 2012|arquivodata=2012-01-09|urlmorta=yes}}</ref>

=== Transformador em vazio ===
Considerando, um transformador ideal, sendo o fluxo total, <math>\phi</math>, o mesmo em ambas as bobinas, já que se desprezam os fluxos dispersos e o núcleo tem <math>\mu</math>→ ∞, as forças eletromotrizes, <math>e_1</math> e <math>e_2</math>, induzidas nessas bobinas (adotando a convenção receptor), escrevem-se como:

<math>v_1\ = e_1 =N_1\frac{d\phi}{dt}     [V]</math>

e

<math>v_2\ = e_2 =N_2\frac{d\phi}{dt}     [V]</math>

Dividindo-se <math>v_2</math> por <math>v_1</math> chega-se à relação de tensões entre primário e secundário:

<math>\frac{e_2}{e_1}=\frac{v_2}{v_1}=\frac{N_2}{N_1}=a    </math>

sendo a denominada '''relação de espiras''' ou '''relação de transformação'''. Esta é a primeira propriedade do transformador que é a de transferir ou refletir as tensões de um lado para outro segundo uma constante '''a'''.<ref name="claiton" />

Convencionando-se <math>N_1</math> como a espira acoplada à DDP do circuito (primário) tem-se:
para <math>N_1>N_2</math> um abaixador de tensão e para <math>N_1<N_2</math> um elevador de tensão.

== Ver também ==
{{correlatos
| commons = Transformer
}}
* [[Transformador de corrente]]
* [[Capacitor]]
* [[Indutor]]
* [[Eletromagnetismo]]
* [[Lei da indução de Faraday]]

{{Referências}}

{{Componentes Eletrônicos}}
{{Portal3|Eletrônica}}

[[Categoria:Componentes elétricos]]
[[Categoria:Componentes eletrônicos]]
[[Categoria:Máquinas elétricas]]