Imagine um mundo sem transformadores: linhas de energia de alta tensão se ergueriam sobre os bairros, mas não conseguiriam fornecer eletricidade com segurança às casas; os equipamentos das fábricas funcionariam mal constantemente devido à tensão instável; até mesmo carregar um smartphone se tornaria problemático. Este dispositivo elétrico discreto é, na verdade, a espinha dorsal indispensável dos sistemas de energia modernos. Este artigo fornece uma exploração aprofundada dos transformadores, desde os princípios fundamentais até os vários tipos, oferecendo uma compreensão completa desta tecnologia crítica.

Um transformador é um dispositivo elétrico que transfere energia entre circuitos por meio de indução eletromagnética. Essencialmente servindo como um "conversor de tensão", ele pode aumentar ou diminuir a tensão, mantendo aproximadamente a potência constante, permitindo a transmissão eficiente e o uso seguro da eletricidade. Os transformadores consistem principalmente em dois enrolamentos:

• Enrolamento Primário: Conecta-se à fonte de alimentação CA, recebendo energia elétrica.
• Enrolamento Secundário: Conecta-se à carga, fornecendo energia elétrica.

Ao alterar a relação de espiras entre os enrolamentos primário e secundário, a tensão pode ser aumentada ou diminuída. Quando as espiras do enrolamento secundário excedem as espiras do primário, a tensão aumenta (transformador elevador); inversamente, a tensão diminui (transformador abaixador).

A operação do transformador é baseada na lei de Faraday, que afirma:

Quando o fluxo magnético através de um circuito fechado muda, uma força eletromotriz (FEM) é induzida no circuito, com sua magnitude proporcional à taxa de variação do fluxo.

Matematicamente expresso como: E = N dΦ/dt onde:

• E = Força eletromotriz induzida
• N = Número de espiras do enrolamento
• dΦ = Variação do fluxo magnético
• dt = Variação no tempo

Especificamente, quando a corrente alternada flui através do enrolamento primário, ela gera um campo magnético alternado. Este campo penetra no enrolamento secundário, induzindo FEM de acordo com a lei de Faraday, criando assim corrente induzida e permitindo a transferência de energia.

Os transformadores vêm em inúmeras variedades, classificáveis por múltiplos critérios. Abaixo, examinamos diferentes tipos por meio de várias dimensões de classificação, incluindo nível de tensão, material do núcleo, aplicação, configuração de fase e ambiente de instalação.

A classificação baseada em tensão produz três tipos principais:

• Transformador Elevador: Converte baixa tensão em alta tensão, principalmente para transmissão de longa distância para reduzir perdas na linha.
• Transformador Abaixador: Converte alta tensão em baixa tensão, principalmente para sistemas de distribuição e vários equipamentos elétricos para atender a diferentes requisitos de tensão.
• Transformador de Isolamento: Mantém tensões primárias e secundárias iguais, principalmente para isolamento de circuito para proteger equipamentos e pessoal, suprimindo ruído.

1.3 Transformadores de Isolamento

2. Por Material do Núcleo

Tipo de Núcleo

Caminho do Fluxo