Dureza

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TRANSFORMADOR
OBJETIVOS
1- Observar o funcionamento do transformador;
2- Determinar a relação de espiras do transformador;
3- Verificar a dualidade do transformador.
4- Determinar a relação tensão de pico e tensão eficaz.
INTRODUÇÃO
O transformador é um dispositivo elétrico utilizado para mudar a
amplitude da tensão alternada ou da corrente alternada (CA) sem perda
apreciável na potênciaelétrica. Este tipo de mudança visa adequar a tensão e a
corrente ao tipo de aplicação que se faz delas. Por exemplo, a fim de transportar
potência com um mínimo de perda de calor nas linhas de transmissão, ou seja,
perda de calor por efeito joule (R.I2), é mais econômico obter a potência V.I
com alta tensão e baixa corrente. No entanto, considerando a segurança elétrica
e isolamentoelétrico, parece mais conveniente utilizar a potência V.I em motores
e outros equipamentos elétricos com baixa tensão e alta corrente.
A figura abaixo ilustra um transformador simples. O transformador
simples consiste de duas espiras enroladas em um núcleo de ferro mole.

O enrolamento que recebe a potência de entrada é chamado de primário e
o outro enrolamento é chamado de secundário. Qualquer umdos enrolamentos
pode ser usado como primário ou secundário. A função do núcleo de ferro é
aumentar e guiar o fluxo magnético para uma dada corrente de modo que
praticamente todo o fluxo através de uma espira de um dos enrolamentos passe
através de cada espira do outro enrolamento. O núcleo é formado por lâminas
para diminuir a perda por correntes circulantes no núcleo (correntes eddy).Aspectos Práticos
Considere o gerador de tensão AC (“E” na figura do transformador
simples) aplicado no primário com N1 espiras e o secundário em aberto com N2
espiras. A tensão induzida em cada enrolamento do primário é dado por:
V = - dφ /dt,
onde dφ é a variação do fluxo através de cada espira.
Assim, para um dado enrolamento, a tensão induzida é proporcional à
variação do fluxo magnético.Considerando N1 espiras, temos que a tensão
induzida no primário é:
V1 = - N1 . dφ /dt (equação 1)
Desprezando as perdas no núcleo, o fluxo φ no enrolamento do
secundário é o mesmo do primário. Assim, podemos escrever para a tensão
induzida no secundário:
V2 = - N2 . dφ /dt (equação 2)

Comparando as equações 1 e 2, podemos escrever:
V2 = N2/N1 . V1
De acordo com lei de Kirchhoff, atensão induzida no primário é negativa
em relação a tensão induzida V1. Assim:
E - dφ /dt = 0

⇒ E = dφ /dt = V1 ⇒ V2 = - N1/N2 . E

O transformador é chamado de transformador elevador se N2 > N1 e de
transformador atenuador se N2 < N1.
Se colocarmos uma resistência de carga no secundário aparecerá uma
corrente I2. Esta corrente irá requerer um fluxo adicional em cada espira do
secundárioque é proporcional a N2.I2.
Este aumento no fluxo requer, tendo em vista que o gerador não altera sua
tensão “E”, que o primário supra esta demanda adicional de energia aumentando
I1. O aumento de fluxo em cada espira do primário é proporcional a N1. I1.
Assim, a corrente adicional I1 no primário está relacionada à corrente I2 no
secundário por:
N1 . I1 = - N2 . I2
O sinal negativo indicaque as correntes I1 e I2 produzem fluxos que
atuam de maneira complementar.

Observação Importante
Neste trabalho no laboratório faremos medições de tensão alternada
senoidal (AC). Uma maneira usual de se expressar tensão em um circuito AC é
por meio da tensão eficaz ou RMS (Root-Mean-Square; raiz quadradática
média).
A tensão eficaz de uma tensão alternada senoidal é um valor de tensãoque, aplicado de maneira constante a um resistor, faz com que este dissipe a
mesma potência da onda de tensão senoidal.

Matematicamente, a tensão

eficaz guarda a seguinte relação com a tensão de pico senoidal:
Vrms = Vpico /√ 2

Fisicamente podemos exemplificar a relação da tensão de pico e a tensão
eficaz da seguinte forma:
Suponha que aplicamos uma onda senoidal com uma tensão de...
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