Um transformador é um dispositivo estático que converte a energia elétrica de um circuito para outro sem afetar a frequência, aumentando (ou) diminuindo a tensão.
A teoria da indução mútua explica o funcionamento de um transformador. Um fluxo magnético comum conecta dois circuitos elétricos.
A classificação de um transformador é a potência máxima que pode ser extraída dele sem que o aumento de temperatura nas bobinas exceda os limites permitidos para o tipo de isolamento utilizado.
A capacidade nominal de um transformador é indicada em KVA em vez de KW. A classificação de um transformador pode ser determinada frequentemente pelo seu aumento de temperatura.
As perdas na máquina causam o aumento de temperatura. A perda de cobre é proporcional à corrente de carga, enquanto a perda de ferro é proporcional à tensão. Portanto, a perda total de um transformador é determinada pelos volt-amperes (VA) e é independente do fator de potência da carga.
Em qualquer valor do fator de potência, uma corrente dada resultará na mesma perda I2R.
Essa perda reduz o processo de produção da máquina. O fator de potência determina a saída em quilowatts. Se o fator de potência cair para uma carga dada em KW, a corrente de carga aumentará correspondentemente, gerando maiores perdas e um aumento na temperatura da máquina.
Por essas razões, os transformadores são tipicamente classificados em KVA em vez de KW.
O fator de potência de um transformador é muito baixo e atrasado quando não há carga. No entanto, o fator de potência sob carga é praticamente igual ou igual ao fator de potência da carga transportada.
Normalmente, a corrente sem carga em um transformador atrasa a tensão por cerca de 70.
Os componentes essenciais são os seguintes:
Circuito magnético composto de núcleo laminado
Núcleo de ferro e estruturas de fixação
A bobina primária
A bobina secundária
Tanque preenchido com óleo isolante
Terminais (HT) com isolador
Terminais (LT) com isolador
Tanque conservador
Respirador
Tubo de ventilação
Indicador de temperatura do vento (WTI)
Indicador de temperatura do óleo (OTI) e
Radiator
Devido à sua alta resistência elétrica, alta permeabilidade, propriedades de não envelhecimento e baixa perda de ferro, são utilizados laminados de aço silício especialmente ligado (proporção de silício 4 a 5%).
No transformador, o núcleo de ferro fornece um caminho magnético contínuo e simples com baixa relutância.
A fuga magnética é minimizada pela seccionamento e intercalação das bobinas primária e secundária.
As juntas do núcleo de ferro devem ser escalonadas para evitar uma lacuna de ar clara no circuito magnético, pois a lacuna de ar reduz o fluxo magnético devido à sua alta resistência.
A corrente que passa pelo transformador tem dois componentes. Corrente de magnetização (Im) em quadratura (900) à tensão aplicada e corrente em fase com a tensão aplicada.
A maior parte da corrente de excitação recebida pelo transformador da bobina primária em condições sem carga é usada para magnetizar o caminho.
Como resultado, a corrente de excitação retirada pelo transformador em condições sem carga é principalmente composta pela corrente de magnetização, que é usada para gerar um campo magnético nos circuitos do transformador (natureza indutiva).
Devido à natureza indutiva da carga, o fator de potência do transformador em condições sem carga estará na faixa de 0,1 a 0,2.
Quando uma alimentação DC é aplicada à bobina primária do transformador, não é induzida nenhuma EMF contrária.
A EMF contrária é importante porque restringe a corrente gerada pela máquina.
Na ausência de EMF contrária, o transformador começa a absorver correntes massivas, fazendo com que a bobina primária queime.
Portanto, quando uma alimentação de corrente contínua é aplicada a um transformador, as bobinas primárias queimarão.
A eficiência de um transformador é maximizada em um fator de carga específico (α) quando as perdas no núcleo do transformador são iguais às perdas de cobre.
PPerda de cobre = α2X P
