Princípio de Funcionamento e Características dos Transformadores Retificadores

Princípio de Funcionamento dos Transformadores Retificadores

O princípio de funcionamento de um transformador retificador é o mesmo de um transformador convencional. Um transformador é um dispositivo que converte tensão AC com base no princípio da indução eletromagnética. Geralmente, um transformador consiste em duas bobinas elétricamente isoladas - primária e secundária - enroladas em torno de um núcleo de ferro comum. Quando a bobina primária é conectada a uma fonte de energia AC, a corrente alternada gera uma força magnetomotriz, produzindo um fluxo magnético variável dentro do núcleo de ferro fechado. Este fluxo variável liga ambas as bobinas, induzindo uma tensão AC na mesma frequência na bobina secundária. A razão de tensão entre as bobinas primária e secundária é igual à razão de espiras. Por exemplo, se a primária tiver 440 espiras e a secundária tiver 220 espiras com uma entrada de 220 V, a tensão de saída será 110 V. Alguns transformadores podem ter múltiplas bobinas secundárias ou derivações para fornecer várias tensões de saída.

Características dos Transformadores Retificadores

Transformadores retificadores são usados em conjunto com retificadores para formar sistemas retificadores, que convertem energia AC em DC. Esses sistemas servem como as fontes de energia DC mais comuns nas aplicações industriais modernas e são amplamente utilizados em áreas como transmissão HVDC, tração elétrica, laminadores, eletreplatação e eletrolise.

O lado primário de um transformador retificador se conecta à rede de energia AC (lado da rede), enquanto o lado secundário se conecta ao retificador (lado do válvula). Embora o princípio estrutural seja semelhante ao de um transformador padrão, a carga única - ou seja, o retificador - confere características específicas:

• Formas de Onda de Corrente Não-Sinusoidais: Em um circuito retificador, cada braço conduz alternadamente durante um ciclo, com o tempo de condução ocupando apenas uma parte do ciclo. Como resultado, a forma de onda da corrente através dos braços do retificador não é sinusoidal, mas sim uma onda retangular descontínua. Consequentemente, as formas de onda de corrente tanto na bobina primária quanto na secundária são não-sinusoidais. A figura ilustra a forma de onda de corrente em um retificador de ponte trifásico com conexão YN. Ao usar retificadores de tiristores, um ângulo de disparo maior resulta em transições de corrente mais íngremes e conteúdo harmônico aumentado, levando a perdas por correntes de fuga maiores. Como a bobina secundária conduz apenas parte do ciclo, a utilização do transformador retificador é reduzida. Comparado a transformadores convencionais, os transformadores retificadores são geralmente maiores e mais pesados sob as mesmas condições de potência.

• Potência Aparente Equivalente: Em um transformador convencional, a potência nos lados primário e secundário é igual (desconsiderando perdas), e a capacidade nominal do transformador corresponde à potência de qualquer bobina. No entanto, em um transformador retificador, devido às formas de onda de corrente não-sinusoidais, as potências aparentes primária e secundária podem diferir (por exemplo, na retificação de meia onda). Portanto, a capacidade do transformador é definida como a média das potências aparentes primária e secundária, conhecida como capacidade equivalente, dada por S = (S₁ + S₂) / 2, onde S₁ e S₂ são as potências aparentes das bobinas primária e secundária, respectivamente.

• Capacidade de Resistência a Curto-Circuito: Diferentemente dos transformadores de uso geral, os transformadores retificadores devem atender a exigências rigorosas de resistência mecânica em condições de curto-circuito. Garantir a estabilidade dinâmica durante curtos-circuitos é, portanto, uma consideração crítica no seu projeto e fabricação.