Prontos para transformar? Transformadores, soluções que energizam nosso dia a dia!

Olá, novamente! Eu sou Francisco Solano Pereira, e na continuação da nossa série sobre os elementos básicos da eletricidade, hoje vou explicar como funcionam os transformadores. Esses dispositivos são essenciais em sistemas elétricos para ajustar os níveis de tensão da corrente elétrica, atendendo às diversas necessidades de consumo.

Princípio de Funcionamento do Transformador

O transformador opera com base na Lei de Faraday da Indução Eletromagnética, descoberta pelo físico britânico Michael Faraday, nascido em 1791. Essa lei fundamental afirma que qualquer variação no campo magnético dentro de um circuito induz uma corrente elétrica em outra parte do mesmo circuito, ajustando a tensão de entrada, primária, em uma tensão de saída, secundária.

Michael Faraday | Seu experimento em 1831

Componentes Principais: Enrolamentos e Núcleo Magnético

O transformador é composto por dois enrolamentos, o primário e o secundário. A corrente (I) elétrica que passa pelo enrolamento primário gera um fluxo magnético no núcleo do transformador. Esse fluxo, ao atravessar o enrolamento secundário, induz uma corrente elétrica nele. Este processo transforma a tensão de entrada aplicada ao primário em uma tensão de saída no secundário, ajustada pela relação(a) das espiras entre os dois enrolamentos.

Relação de Espiras e Tensão

A tensão no enrolamento secundário é determinada pela relação entre o número de espiras no primário (Np) e no secundário (Ns). Por exemplo, se o enrolamento primário tem 100 espiras e o secundário tem 50 espiras, e se o primário for alimentado com 220 volts (Vp), a tensão no secundário será de 110 volts (Vs), pois a relação Np/Ns é 2. A corrente (I) também é afetada por essa relação, inversamente proporcional à variação da tensão. Assim, um transformador rebaixador, que reduz a tensão de entrada, aumenta a amperagem no secundário.

Fórmula da relação de Transformação

Transformador Elevador vs. Redutor

Essa configuração do exemplo resulta em um transformador rebaixador, pois reduz a tensão de entrada. Inversamente, um transformador elevador teria mais espiras no enrolamento secundário do que no primário, aumentando a tensão de saída em comparação com a tensão de entrada.

Perdas e Eficiência

Transformadores sofrem perdas de energia, principalmente por resistência (ohms) no núcleo, reduzindo a eficiência em cerca de 20%. Conceito já explicado no post anteriormente.

Tipos de Transformadores e suas Aplicações

Transformadores de Força: Utilizados em subestações de concessionárias ou por grandes consumidores, são essenciais para a transmissão de energia em longas distâncias.

Transformadores Industriais: Utilizados em subestações industriais e comerciais, esses transformadores convertem a tensão de distribuição para níveis de baixa tensão adequados para máquinas e equipamentos.

Transformadores de Distribuição: Projetados para redes aéreas (postes), distribuem energia a residências e pequenos negócios.

Autotransformadores: Com um único enrolamento, são usados para ajustes precisos de tensão em aplicações que requerem mudanças específicas.

Transformadores Isoladores: Oferecem isolamento elétrico entre circuitos, sendo fundamentais em locais que demandam segurança, como hospitais, laboratórios e áreas de TI.

No próximo post, vamos explorar o processo de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica no Brasil, detalhando como a energia chega desde as usinas até os consumidores finais, até a próxima.