Cuidado ao tentar “construir” um transformador de isolamento.
Cuidado ao tentar “construir” um transformador de isolamento.
Este post surgiu de uma observação feita por mim ao tentar “construir” um transformador isolador ligando dois transformadores iguais, secundário com secundário ou back-to-back como dizem os gringos.
Estou pesquisando projetos para fontes de testadores de barramentos de leds de tvs, em face a algumas perguntas que me foram feitas sobre o tema.
Existem vários projetos sobre o assunto rodando na Internet, mas uma coisa que me desagrada, na maioria deles, é a falta de isolamento entre a rede elétrica e a tensão de saída que será manipulada pelo técnico quando estiver testando um barramento.
Num dos projetos o autor “resolveu” o problema ao tentar construir um transformador de isolamento ligando os secundários de dois transformadores iguais a fim de isolar a rede da saída fonte como se vê na figura abaixo e também obter uma tensão de 220V caso a rede seja de 127V.
Ligação de dois transformadores back-to-back
Em princípio a ideia parece funcionar, não importando qual a tensão do secundário com tanto que T1 e T2 sejam iguais.
Vamos ver o resultado na “vida real” com dois transformadores de secundários 12+12 para 940mA.
Etiqueta mostrando os parâmetros do transformador
Para comprovar que os transformadores eram confiáveis e o que estava escrito na etiqueta era verdade liguei cada um deles à rede e coloquei um resistor de carga no secundário que “puxou” um pouco mais que 1A e mesmo assim a tensão no secundário ficou em 23V onde deveria ser 24V. Nada mal, considerando que a corrente da carga era um pouquinho maior.
Saída de um trafo com carga
O próximo passo seria ligar os dois trafos back-to-back e verificar se eu iria obter 127 ou 220V no secundário do T2 como parecia ser o esperado.
Aproveitei para medir a tensão nos secundários que estão ligados em paralelo e obtive 29V o que estava correto, pois estávamos sem carga.
A tensão no enrolamento de 220V do secundário de T2 deu 243V.
Tensões nos trafos ligados back-to-back sem carga
Até aí estamos indo bem.
Parecia que a “teoria” de ligar dois transformadores back-to-back para “construir” um transformador de isolamento funcionava mesmo.
Coloquei então uma carga de 330 ohms no secundário de 220V de T2 que deveria “puxar” 660mA de acordo com a Lei de Ohm e, portanto abaixo da especificação que é 940mA.
E veja na figura abaixo o que aconteceu.
Tensões nos trafos ligados back-to-back com carga
A tensão no secundário que deveria ser de 220V (e sem carga era 243V) caiu drasticamente para míseros 87V e obviamente a tensão nos secundários em paralelo despencou de 29V para 17,4V.
A Lei Ohm continuou funcionando (ainda bem) uma vez que 87V dividido por 330 ohms dá 0,263A, o que não funcionou foi a ideia de que a tensão se manteria em 220V como esperado supostamente.
Aqui é bom informar que tive o cuidado de verificar se o problema não estava ocorrendo por conta de defasamento na hora de interligar os dois secundários, o que foi feito invertendo a posição dos fios de um enrolamento em relação ao outro.
E agora você para, pensa e pergunta: onde foi que eu errei?
Por que na prática “a teoria é outra”?
Bem, para início de conversa, eu não concordo com este pensamento.
Teoria e prática caminham juntas e se em algum momento nos parece que elas se separaram, uma de duas: – ou construímos uma teoria errada ou não estamos sabendo interpretá-la.
Todo resultado prático deve ter uma explicação teórica, senão deixa de ser ciência e passa a ser bruxaria.
E foi com esta convicção que resolvi me dedicar ao problema e tentar encontrar uma resposta.
Comecei com uma pesquisa na Internet para ver se alguém já havia passado pelo problema e encontrado a solução.
Não encontrei nada, pelo contrário encontrei gente recomendando a ideia dos transformadores back-to-back para tentar construir um transformador de isolamento.
Só posso acreditar que não fizeram medidas para constatar que a ideia não funciona muito bem.
Tentando mostrar que a cabeça além de separar as orelhas serve também para pensar, levantei algumas hipóteses.
Uma das que me pareceu mais plausível foi lembrar do conceito de carga refletida num transformador ( bem conhecido dos técnicos do tempo dos amplificadores válvulados).
Quando colocamos uma carga no secundário de um transformador ela é refletida ao primário e assim, altera a impedância do primário.
Cálculo da impedância refletida num transformador
Num transformador ideal, que não é o caso, mas tomarei como aproximação, a impedância refletida do secundário para o primário é calculada multiplicando-se a impedância de carga pela relação de espiras do transformador elevada ao quadrado e é aqui que “o bicho começa a pegar”.
Como T2 está sendo usado como um transformador elevador de tensão, no caso de 24 para 220, sua relação de espiras Ns/Np será 220/24 o que dá aproximadamente 0,1.
Aqui talvez caiba uma observação complementar, um transformador construído como abaixador de tensão não deve ser usado como elevador que está sendo feito com T2.
Voltando às contas, quando 0,1 for elevado ao quadrado, para encontrarmos a impedância refletida, passaremos a ter 0,01 o que faz impedância refletida do secundário para o primário se tornar um valor muito baixo.
Este valor de impedância entrará em paralelo com a bobina de 24V de T1 e por consequência fará com que a tensão no secundário de T1 caia arrastando a tensão no secundário de T2 para baixo como vimos na medição prática.
Entretanto, a adaptação poderá até funcionar se a carga consumir uma corrente muito baixa o que significa uma impedância muito alta eu mesmo já a utilizei uma vez num experimento com um amplificador valvulado para alimentar as placas de duas válvulas, mas o consumo era, se bem me lembro, em torno de 15 ou 20mA.
É bem possível que as pessoas que tentaram esta solução tenham medido a tensão obtida no secundário de T2 sem colocar uma carga e encontraram o que queriam, mas quando se coloca uma carga um pouquinho maior a coisa muda de figura.
Esta foi a explicação que me pareceu viável para justificar a diferença entre os resultados entre a “teoria” e a prática, ou seja, o deveria acontecer sob um olhar teórico mais apressado. É possível que o assunto levante polêmicas e se alguém tiver outra ideia e quiser e puder provar que eu estou errado sou todo ouvidos e aguardo os comentários.
Finalmente, concluo dizendo “Cuidado, ao tentar construir um transformador isolador” ligando dois transformadores back-to-back e ainda bem que na prática a teoria é a mesma!
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