Transformadores diretamente do fabricante

Os transformadores, também conhecidos como transformadores ou conversores de tensão, são dispositivos eléctricos que asseguram a conversão de tensões alternadas ou correntes alternadas de um nível de tensão para outro. Um transformador funciona por indução electromagnética e desempenha um papel central no fornecimento de energia.

1. Conversão de tensão
   • Os transformadores convertem as altas tensões utilizadas para o transporte de energia eléctrica em tensões mais baixas que são seguras para utilização em casas e empresas. Isto torna-os indispensáveis para a rede eléctrica.
2. Isolamento
   • Os transformadores também servem para isolar os sistemas eléctricos, o que aumenta a segurança. Evitam que as falhas ou erros se propaguem de uma parte do sistema para outras partes.
3. Distribuição de energia
   • Os transformadores de tensão permitem a distribuição eficiente de energia eléctrica a longas distâncias, minimizando as perdas de energia. Sem transformadores, não seria possível um fornecimento de energia fiável.
4. Transmissão de sinais
   • Na tecnologia de comunicação, os transformadores são utilizados para ajustar os níveis de sinal e desacoplar as trajectórias de sinal.

O transformador, muitas vezes também designado por transformador, transformador de corrente ou transformador de potência, é crucial para garantir que a energia eléctrica pode ser utilizada de forma segura e eficiente.

Um transformador é constituído por vários componentes básicos que funcionam em conjunto para permitir a conversão de energia eléctrica de um nível de tensão para outro. Segue-se uma explicação simples de como os componentes de um transformador trabalham em conjunto e como funcionam.

1. Enrolamento primário
   • O enrolamento primário é uma bobina de fio que está ligada à tensão CA de entrada. Quando a corrente alternada flui através do enrolamento primário, cria um campo magnético variável.
2. Núcleo
   • O núcleo é normalmente feito de material ferromagnético (como o ferro) que concentra e conduz as linhas de fluxo magnético. O núcleo amplifica o campo magnético gerado pelo enrolamento primário e assegura que o campo magnético é eficientemente transmitido aos enrolamentos secundários.
3. Enrolamento secundário
   • O enrolamento secundário é outra bobina de fio que recebe o campo magnético conduzido pelo núcleo. A indução electromagnética gera uma tensão no enrolamento secundário que depende do nível de tensão original. Dependendo do número de voltas que o enrolamento secundário tem em comparação com o enrolamento primário, a tensão pode ser aumentada (transformador elevador) ou diminuída (transformador abaixador).
4. Como funciona
   • Acoplamento magnético: Quando o enrolamento primário é alimentado com corrente alternada, gera um campo magnético variável. Este campo magnético passa através do núcleo e atinge o enrolamento secundário.
   • Indução: O campo magnético variável gera uma tensão no enrolamento secundário. Esta tensão é proporcional ao número de espiras do enrolamento secundário e do enrolamento primário. Se o enrolamento secundário tiver mais espiras do que o enrolamento primário, a tensão de saída será mais elevada (step-up). Se tiver menos espiras, a tensão será mais baixa (step-down).
   • Transferência de energia: A energia eléctrica é transferida do lado primário para o lado secundário sem que haja uma ligação eléctrica direta entre os dois lados. Isto permite que a tensão seja convertida e, ao mesmo tempo, garante o isolamento entre os dois circuitos.
5. Cooperação entre os componentes
   • O enrolamento primário gera o campo magnético.
   • O núcleo conduz este campo magnético para o enrolamento secundário.
   • O enrolamento secundário converte novamente o campo magnético em energia eléctrica, mas com uma tensão diferente que depende do número de enrolamentos.

Esta cooperação entre os componentes permite que um transformador converta eficazmente tensões CA, tornando-o um componente indispensável em redes eléctricas e dispositivos electrónicos.

Existem diferentes tipos de transformadores que são utilizados consoante a aplicação e os requisitos. Eis alguns dos tipos mais comuns de transformadores:

1. Transformadores de potência
   • Estes transformadores são utilizados nos sistemas de transmissão e distribuição de energia eléctrica para reduzir a tensão das linhas de alta tensão para a baixa tensão adequada ao consumo. São utilizados em centrais eléctricas, subestações e em vários pontos da rede eléctrica.
2. Transformadores de distribuição
   • Estes transformadores são utilizados para reduzir a tensão das linhas eléctricas para um nível adequado ao consumo em edifícios ou instalações industriais. São utilizados em sistemas de distribuição para fornecer eletricidade a casas, escritórios e instalações industriais.
3. Transformadores de comutação
   • Estes transformadores são utilizados em circuitos electrónicos para aumentar ou diminuir a tensão. São utilizados em aparelhos como computadores, televisores, amplificadores áudio e outros aparelhos electrónicos.
4. Transformadores de isolamento
   • Estes transformadores são utilizados para isolar a transferência de energia entre dois sistemas eléctricos e alterar a tensão ao mesmo tempo. São utilizados em aplicações industriais, de isolamento e de segurança.
5. Autotransformadores
   • Estes transformadores têm um único enrolamento que serve como enrolamento primário e secundário. São utilizados para aumentar ou diminuir tensões e são utilizados em dispositivos como reguladores de tensão, lâmpadas e motores eléctricos.
6. Transformadores de estrangulamento
   • Estes transformadores são utilizados para limitar e controlar o fluxo de corrente nos circuitos. São utilizados em circuitos electrónicos, especialmente em inversores, rectificadores e conversores de frequência.

Estes são apenas alguns exemplos de diferentes tipos de transformadores e das suas aplicações. No entanto, existem muitos outros transformadores especializados para aplicações específicas, como os transformadores de medida e de instrumentos, os transformadores de impulso, os transformadores de alta tensão, etc.

Os transformadores são normalmente fabricados em várias etapas. Segue-se uma descrição geral do processo de fabrico:

1. Enrolamento das bobinas
   • Em primeiro lugar, os fios de cobre são enrolados à volta de um núcleo para formar as bobinas primária e secundária do transformador. O núcleo pode ser feito de diferentes materiais, como ferro, ferrite ou outros materiais magnéticos.
2. Isolamento
   • Para evitar curto-circuitos, as bobinas são envolvidas com materiais isolantes, como papel, película de plástico ou fios esmaltados.
3. Montagem
   • As bobinas enroladas são montadas no núcleo e fixadas no seu lugar com parafusos ou outros elementos de fixação. Esta etapa pode também incluir a montagem de outros componentes, como dissipadores de calor ou caixas.
4. Ensaios e controlo de qualidade
   • Após a montagem, os transformadores são submetidos a vários ensaios para verificar as suas propriedades eléctricas e garantir que cumprem as normas exigidas.

Os materiais utilizados no fabrico de transformadores variam consoante a aplicação e os requisitos específicos. Eis alguns dos materiais mais utilizados:

1. Materiais do núcleo
   • O ferro ou o aço são os materiais mais comuns para os núcleos dos transformadores devido às suas propriedades magnéticas. Os núcleos de ferrite são frequentemente utilizados em fontes de alimentação de alta frequência ou de comutação.
2. Fio de enrolamento
   • Na maioria dos transformadores, é utilizado fio de cobre para as bobinas devido à sua boa condutividade e resistência ao calor. Tipos especiais de fio de enrolamento, como o fio entrançado, também podem ser utilizados para aplicações de alta frequência.
3. Materiais de isolamento
   • Os materiais isolantes, como papel, películas de plástico, fios esmaltados ou vernizes isolantes, são utilizados para isolar as bobinas e evitar curto-circuitos. A escolha do material de isolamento depende dos requisitos de rigidez dieléctrica, resistência ao calor e outros factores.
4. Materiais da caixa
   • A caixa do transformador pode ser feita de diferentes materiais, como metal, plástico ou uma combinação de ambos, dependendo dos requisitos de resistência mecânica, proteção contra influências ambientais e dissipação de calor.

É importante notar que os materiais exactos dos transformadores podem variar consoante a aplicação e a indústria.

Os transformadores desempenham um papel importante na conversão e transmissão de energia. São utilizados para aumentar ou diminuir a tensão eléctrica, melhorando assim a eficiência energética na transmissão de energia eléctrica.

Quando se transmite energia eléctrica a longas distâncias, é mais eficiente aumentar a tensão, uma vez que isso reduz a corrente. Os transformadores aumentam a tensão para o nível das linhas de alta tensão, a fim de minimizar o fluxo de corrente e reduzir a perda de energia durante a transmissão.

Quando a energia eléctrica é distribuída em zonas residenciais e comerciais, a tensão é novamente reduzida para que possa ser utilizada de forma segura e eficiente nas habitações e empresas. É aqui que os transformadores são utilizados nas subestações.

Os transformadores são constituídos por bobinas estreitamente acopladas entre si. A indução magnética transfere a energia de uma bobina para a outra e transforma a tensão em conformidade. Os transformadores desempenham, portanto, um papel crucial na conversão e transmissão de energia eléctrica.

A tecnologia dos transformadores é um elemento-chave na transmissão e distribuição de energia eléctrica. São de esperar vários desenvolvimentos e tendências nos próximos anos:

1. Maior eficiência: espera-se que a eficiência dos transformadores continue a ser melhorada, a fim de minimizar a perda de energia durante a transmissão. Novos materiais e métodos de construção poderão ajudar a aumentar a eficiência.

2. redes inteligentes: a crescente integração das energias renováveis exige redes eléctricas inteligentes que permitam uma transmissão e distribuição eficientes. Os transformadores desempenharão um papel importante na integração destas fontes de energia renováveis, ajustando a tensão e controlando o fluxo de corrente.

3. Transformadores compactos: O espaço é frequentemente um fator limitativo nas zonas urbanas. Por conseguinte, espera-se que sejam desenvolvidos transformadores compactos e economizadores de espaço para reduzir as necessidades de espaço e aumentar a flexibilidade na colocação.

4. Transformadores inteligentes: Ao integrar sensores e tecnologias de comunicação, os transformadores podem ser monitorizados e controlados em tempo real. Isto permite um melhor diagnóstico dos problemas, a manutenção preventiva e a otimização do desempenho.

5. Isolamento melhorado: O isolamento dos transformadores desempenha um papel importante na segurança e fiabilidade do sistema. Espera-se que o desenvolvimento de materiais e tecnologias de isolamento avançados melhore o desempenho e a longevidade dos transformadores.

6. Redução do peso: Os transformadores são frequentemente pesados, o que pode dificultar o transporte e a instalação. A utilização de materiais mais leves e de técnicas de conceção avançadas poderá reduzir o peso dos transformadores, tornando-os mais fáceis de manusear.

7. Transformadores electrónicos: Os transformadores tradicionais baseiam-se na indução electromagnética. Prevê-se que os transformadores electrónicos ganhem importância, utilizando dispositivos semicondutores para controlar a tensão e o fluxo de corrente. Estes poderão ser mais compactos, eficientes e precisos do que os transformadores convencionais.

Estes desenvolvimentos e tendências ajudarão a melhorar a eficiência, a fiabilidade e a flexibilidade da tecnologia dos transformadores e permitirão uma transmissão e distribuição de energia mais sustentável.

Os fabricantes de transformadores em todo o mundo orientam-se principalmente pelas normas IEC 60076 e IEEE C57. Estas normas definem o dimensionamento, a coordenação do isolamento, o aumento da temperatura, os métodos de ensaio e a resistência ao curto-circuito.

Além disso, aplicam-se requisitos regionais, como a norma EN 50588 para classes de perda. Existem diferenças técnicas em termos de tipos de refrigeração, comutadores de etapas e sequências de teste.