Transformador: qual a função, tipos e como funciona?

Encontrado em postes de luz e em diversos outros sistemas elétricos, o transformador é essencial para o funcionamento adequado de circuitos. Seu papel é evitar falhas ou variações de tensão que podem danificar equipamentos e até comprometer a segurança do usuário.

Por isso, é importante conhecer bem esse dispositivo e seus diferentes tipos, para acertar na escolha e garantir o funcionamento apropriado de instalações. Diante disso, preparamos esse artigo para abordar as principais informações sobre o tema. Acompanhe.

Qual é a função do transformador?

Transformador de energia é um dispositivo usado para elevar ou baixar a tensão e a corrente elétrica por meio de indução eletromagnética ou da modificação da impedância do circuito elétrico. Funciona exclusivamente com corrente alternada e transmite potência ou energia elétrica entre circuitos.

Criado em 1831, por Michael Faraday, esse equipamento é aplicado em postes de luz e em instalações elétricas em geral, atuando para que não haja sobrecarga de circuitos.

O transformador tem o importante papel de rebaixar para 380V a tensão da energia transmitida pelas redes de distribuição elétrica (fornecida com aproximadamente 13,8 kV), que é muito alta para grande parte dos usuários e pode causar danos aos equipamentos domésticos ou comerciais, por exemplo.

Da tensão rebaixada, de 380V, se extraem as tensões de 220V e 110V, utilizadas pela maioria dos brasileiros para o funcionamento seguro e eficiente de seus aparelhos.

Onde é usado o transformador?

Esse tipo de máquina elétrica é aplicado em dispositivos e instalações elétricas, atuando na elevação ou rebaixamento de tensão e corrente ou, ainda, como um equipamento isolador em circuitos.

Entre os seus usos mais comuns, está a conversão de tensão para aparelhos domésticos ou industriais, onde as tensões dos equipamentos não são compatíveis com a disponibilizada pela fornecedora de energia.

Também é empregado no transporte de alta quantidade de energia elétrica para longas distâncias, diminuindo as quedas de tensão ao longo dos percursos. Além disso, antes da distribuição ao consumidor final, os valores de tensão são reduzidos.

O transformador pode ser aplicado em circuitos conversores, para controle dos níveis de tensão e isolamento, com eliminação de ruídos, entre diversos outros fins.

Quais são os tipos de transformadores que existem?

Há diferentes modelos de transformador disponíveis no mercado, para atender a diferentes aplicações.

Quanto ao número de bobinas, o dispositivo pode ter uma bobina (conhecido como autotransformador); duas bobinas (chamadas de primárias e secundárias); ou três bobinas (com a terceira denominada terciária).

Confira os tipos principais, classificados segundo sua finalidade, tipo, número de fases e outros parâmetros:

• Transformador de corrente – tem o papel de detectar ou medir a corrente elétrica presente em um cabo ou barra de alimentação, convertendo-a em outra corrente de valor inferior, para posterior transmissão a um equipamento de medição ou circuito eletrônico. Também chamado de TC, é comumente aplicado para baixar a corrente da rede para alimentação de aparelhos eletrônicos;

• Transformador de potência – altera os valores de tensão que entram na bobina primária. Ao receber essa tensão, a espira primária conduz uma corrente primária alternada, gerando internamente uma variação no fluxo magnético que, por sua vez, é canalizado pelo núcleo, induzindo uma tensão na espira secundária. Se não existir um circuito fechado conectado a essa espira, uma corrente induzida é estabelecida;

• Transformador de distribuição – amplamente utilizado pelas concessionárias de distribuição e usinas geradoras de energia. Muda os valores da energia gerada para uma entrega adequada aos consumidores. Geralmente é auto protegido contra sobrecargas e curto circuitos;

• Transformador de força – empregados na geração e distribuição de energia por concessionárias, usinas, subestações (incluindo industriais e aplicações como fornos de indução, retificadores, etc.);

• Transformador elevador e abaixador de tensão – quando nos referimos ao transformador elevador, este possui mais espiras na segunda bobina do que na primeira; já o dispositivo abaixador tem menos espiras na segunda bobina do que na primeira. Essa característica está diretamente relacionada ao valor que a tensão apresentará ao sair do transformador;

• Transformador monofásico – adequado para alimentação de circuitos de comando ou de utilização doméstica ou industrial. O equipamento usado nas residências, por exemplo, converte 127V em 220V e vice-versa;

• Transformador trifásico – comum nos postes das ruas, recebe a tensão de 13,8 kV da concessionária de energia e a transforma em 127V ou 220V;

• Transformador polifásico – com alta eficiência, entrega a tensão para sistemas que requerem mais fases (principalmente para retificação de medida de onda completa) por meio do sistema trifásico. É capaz de variar de 3 a 6 fases.

Como calcular o transformador?

Quando falamos em transformador, existem diversas fórmulas aplicáveis. Uma delas relaciona as tensões elétricas de entrada e saída com a quantidade de enrolamentos, veja:

Onde: 

UP e US = tensões primária e secundária;

NP e NS = número de espiras nos enrolamentos primário e secundário.

Outro cálculo comum é o que relaciona as correntes elétricas de entrada e saída com a quantidade de espiras nos enrolamentos primário e secundário:

Onde: iP e iS = correntes elétricas primária e secundária.

Como é a construção do transformador?

O transformador de energia é constituído por dois componentes básicos, que formam sua parte ativa, além de outros elementos (que variam segundo o modelo):

• Enrolamento – união de várias bobinas de cobre, com isolamento feito por uma camada de verniz sintético;
• Núcleo – feito de material ferromagnético, faz a transferência da corrente do enrolamento primário até o secundário;
• Acessórios complementares – tanques principais e de expansão, buchas, comutadores, acionamentos, radiadores, termômetros, painel de controle, etc.

É perigoso usar transformador?

O equipamento requer atenção especial, pois utiliza óleo que fica em contato com componentes de alta tensão. Infelizmente, as explosões de transformadores e incêndios ainda acontecem, inclusive em fábricas.

O fogo do transformador pode durar dias, trazendo prejuízo financeiro, além dos danos físicos ou até perdas humanas. Quando o incêndio é contido, os resíduos contaminantes do equipamento podem, ainda, trazer riscos ambientais.

Uma pesquisa sobre a confiabilidade do equipamento, feita em 2015, pelo Conselho Internacional de Redes Elétricas de Grande Porte (CIGRE), mostrou que as taxas anuais de falha de transformador são, em média, 1%.

Conclusão

Ao longo do texto, vimos que os transformadores têm a função de transmitir energia elétrica de um circuito a outro por meio de campos magnéticos, transformando os valores de tensão e de corrente.

Esse tipo de máquina elétrica é fundamental para o funcionamento adequado de instalações e, graças ao seu trabalho, podemos utilizar de forma apropriada diversos equipamentos.

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