Uma dúvida comum sobre transformadores
No post de hoje vou responder uma dúvida comum sobre transformadores e sobre a qual volta e meia me perguntam.
Para melhor ilustrar a questão usarei um e-mail que recebi há alguns dias e como eu disse é uma dúvida comum sobre transformadores.
Qual a voltagem e amperagem na saída de um transformador projetado para entrada 220 volts 3A, e saída 24+24 volts se ele for ligado em 127V? O aquecimento neste caso será menor?
Meus “seguidores” já sabem que eu nunca dou uma resposta imediata e direta, porque se assim o fizesse você a teria apenas para aquela pergunta e como a vida está sempre mudando as perguntas, é melhor descobrir de uma vez todas as respostas.
Se você chegou agora vá se acostumando, com o meu “método socrático” de ensinar, ou melhor, de tentar fazer as pessoas aprenderem.
O que é preciso saber para resolver uma dúvida comum sobre transformadores (no mínimo)
Quando falamos de transformador devemos começar, pelo menos, com dois conceitos fundamentais:
- Relação de espiras entre primário e secundário (Np /Ns)
- Potência aparente que é expressa em volt-ampere (VA)
Na verdade, há um terceiro quesito que é a eficiência do transformador, isso para não falar em correntes de Eddy, histereses e perdas no cobre para não tornar o artigo muito teórico.
Voltando ao segundo tópico da mini lista de conceitos fundamentais sobre transformadores você pode estar querendo perguntar:
– Não poderia ou deveria ser watts, tem que ser volt-ampere?
Se quisermos simplificar e desprezarmos a resistência ôhmica dos fios dos enrolamentos, podemos dizer que watt “equivale” a volt-ampère, mas o “melhor”, quando falamos de transformadores, é usar VA, porque estamos lidando com corrente alternada e por isso, alguns fabricantes, acertadamente, a meu ver, assim o fazem.
Outros usam o watt que é a unidade potência do SI quando não temos reatâncias envolvidas que não é o caso dos transformadores.
Há ainda os que trabalham a moda antiga e indicam a corrente no secundário.
Se você não sabe a diferença entre estas duas unidades de medidas elétricas, vale a pena dar uma lida neste artigo: “Watt e VA é a mesma coisa”.
Esclarecida esta dúvida podemos passar adiante.
Começando com a relação de espiras
A tensão que um transformador vai entregar no secundário depende, principalmente, do número espiras usadas nos enrolamentos primário e secundário e daí surge uma relação inevitável que eu apresento abaixo.
Vamos utilizar esta relação (odeio o termo fórmula) para o transformador da pergunta.
A especificação nos diz: Vp = 220V e Vs = 48V (24+24) logo teremos
Antes que alguém pergunte, poderíamos também dividir Np por Ns e neste caso a relação de espiras seria 4,58? E eu respondo: – tanto faz.
O importante é que tenhamos em mente que a relação de espiras não irá mudar durante os cálculos porque ela é intrínseca a construção do transformador.
Vejamos agora a tensão que este transformador irá entregar no secundário se aplicamos 127V ao seu primário.
Espero que você tenha percebido que deveremos usar a “fórmula” acima onde Vp = 127V, mas Vs é “desconhecido”.
Lembre-se, porém que a relação de espiras continua sendo 0,22, logo podemos escrever
Portanto, Vs = 0.22 x 127 = 27,94 que podemos aproximar para 28V ou 14+14 que será a tensão na saída do transformador em questão.
Resolvida esta parte, precisamos passar ao problema da corrente e aqui há que se tomar um certo cuidado.
Energia não se cria, apenas se transforma
Este é um princípio fundamental da Física e que tem tudo a ver com esse momento em que iremos tratar da corrente no secundário do transformador objeto da dúvida do leitor.
O fabricante do transformador analisado especificou em 3A a corrente no secundário que fornecerá 48V.
Sabemos que o produto corrente vezes tensão nos dá potência e, portanto, neste caso a conta nos dará 144.
Entretanto, precisamos associar uma unidade de medida a este número. Qual delas: watt (W) ou volt-ampere (VA)?
Como estamos tratando de corrente alternada, até porque transformador não funciona em corrente contínua, o correto será escrever 144VA.
Mas como energia não se cria, estes mesmos 144VA entregues no secundário serão solicitados ao primário quando este (o secundário) estiver fornecendo 48V a uma carga que consome 3A.
Qual será a corrente no primário?
Basta fazer a seguinte continha 144 = Vp x Ip e como Vp = 220V teremos Ip = 144 / 220 = 0,65 A (aproximadamente).
Pera aí, isto é a verdadeira “multiplicação dos ampères” (igual a multiplicação dos peixes?).
Vamos fazer uma outra conta. Vamos dividir a corrente no primário (0,65A) pela corrente no secundário (3A) e obteremos aproximadamente 0,22.
Ops! Este número já “pintou no pedaço”.
Lembra dele?
Isso mesmo é a relação de espiras deste transformador que obtivemos quando dividimos a tensão no secundário pela tensão no primário.
Ah! Então, a relação de espiras também pode ser obtida dividindo-se as correntes do primário e secundário?
Sim, mas com um pequeno detalhe.
O coisa ruim mora nos detalhes
Dê uma olhadinha na “fórmula” e veja qual é o detalhe.
Espero que você tenha percebido a inversão entre a “posição” das tensões no secundário e primário em relação as correntes.
Sendo assim, usando o princípio bíblico da multiplicação dos peixes aplicado aos transformadores podemos concluir que o transformador do leitor poderá fornecer 6A à carga se for alimentado com 127V em vez de 220V.
Mágica?
Não, pura ciência.
Falta responder uma pergunta: vai esquentar menos?
O que você acha?
Pergunta para o princípio da Física que diz que energia não se cria e acho que você vai chegar à conclusão que não vai esquentar nem mais menos e sim a mesma coisa.
Daqui pra fente, se a vida mudar o seu transformador você já sabe como encontrar a resposta.
E já que falei em peixes, eu nunca dou o peixe, no máximo o anzol e ensino você a pescar.
Assim, você poderá ir multiplicando os peixes pela sua vida toda.
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