O que é um transformador ideal: Diagrama de Fasores e Trabalho

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Antes de discutir um transformador ideal, vamos discutir o transformador . Um transformador é um dispositivo elétrico fixo, usado para transferir o energia elétrica entre dois circuitos, mantendo a frequência estável e também aumentando / diminuindo a corrente ou tensão. O princípio de funcionamento de um transformador é “ Lei de Faraday de indução ”. Quando a corrente no enrolamento principal é alterada, o fluxo magnético será alterado, de modo que um EMF induzido possa ocorrer dentro da bobina secundária. Um transformador prático inclui algumas perdas como perdas de núcleo e perdas de cobre. A perda de cobre pode ser definida como enrolamentos de transformador que incluem resistência, bem como reatância para causar alguma perda, é chamada de perda de cobre. A perda do núcleo no transformador ocorre quando o transformador é energizado, a perda do núcleo não muda com a carga. Essas perdas são causadas por dois fatores como redemoinho e histerese. Por causa dessas perdas, a potência de saída do transformador é menor do que a potência de entrada.

O que é um transformador ideal?

Definição: Um transformador que não tem perdas como cobre e núcleo é conhecido como um transformador ideal. Neste transformador, a potência de saída é equivalente à potência de entrada. A eficiência deste transformador é de 100%, o que significa que não há perda de potência dentro do transformador.




transformador ideal

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Princípio de funcionamento do transformador ideal

Um transformador ideal funciona em dois princípios, como quando uma corrente elétrica gera um magnético e um campo magnético variável em uma bobina induz uma voltagem nas extremidades da bobina. Quando a corrente é alterada dentro da bobina primária, o fluxo magnético é desenvolvido. Portanto, a mudança do campo magnético pode induzir uma tensão dentro da bobina secundária.



Quando a corrente flui através da bobina primária, ela cria um campo magnético. Os dois enrolamentos são envolvidos na região de um núcleo magnético muito alto, como o ferro, de modo que o fluxo magnético passa pelos dois enrolamentos. Uma vez que uma carga é conectada à bobina secundária, a tensão e a corrente estarão na direção indicada.

Propriedades

O propriedades de um transformador ideal inclui o seguinte.

  • Os dois enrolamentos deste transformador possuem pequena resistência.
  • Por causa da resistência, corrente parasita e histerese, não há perdas no transformador.
  • A eficiência deste transformador é 100%
  • O fluxo total gerado no transformador restringiu o núcleo e se conecta aos enrolamentos. Portanto, seu fluxo e vazamento de indutância são zero.

O núcleo tem permeabilidade ilimitada, portanto, uma força magnetomotriz insignificante é necessária para organizar o fluxo dentro do núcleo.
Um modelo de transformador ideal é mostrado abaixo. Este transformador é ideal em três condições, quando não há vazamento de fluxo, resistência dos enrolamentos e nenhuma perda de ferro dentro do núcleo. As propriedades dos transformadores práticos e ideais não são semelhantes entre si.


Equações de transformador ideais

As propriedades que discutimos acima não são aplicáveis ​​ao transformador prático. Em um transformador do tipo ideal, a potência o / p é igual à potência i / p. Assim, não há perda de potência.

E2 * I2 * CosΦ = E1 * I1 * CosΦ caso contrário E2 * I2 = E1 * I1

E2 / E1 = I2 / I1

Assim, a equação da taxa de conversão é mostrada abaixo.

V2 / V1 = E2 / E1 = N2 / N1 = I1 / I2 = K

As correntes do primário e secundário são inversamente proporcionais às suas respectivas torções.

Diagrama de Fasor do Transformador Ideal

O diagrama fasorial deste transformador sem carregar é mostrado abaixo. Quando o transformador está na condição sem carga, a corrente dentro da bobina secundária pode ser zero, ou seja I2 = 0

Na figura acima,

'V1 'é a tensão de alimentação principal

‘E1’ é induzido e.m.f

‘I1’ é a corrente principal

‘Ø’ é fluxo mútuo

V2 'é a tensão de o / p secundária.

‘E2’ é o e.m.f. induzido secundário

Quando os enrolamentos do transformador têm impedância zero, então a tensão induzida dentro do principal enrolamento 'E1' é equivalente à tensão aplicada 'V1'. Mas a lei de Lenz afirma que o enrolamento principal E1 é equivalente e reverso à tensão primária 'V1'. A corrente principal que puxa o fornecimento pode ser suficiente para gerar um fluxo alternado 'Ø' dentro do núcleo. Portanto, essa corrente também é conhecida como corrente de magnetização, pois magnetiza o núcleo e organiza o fluxo dentro do núcleo.

Portanto, tanto a corrente principal quanto o fluxo alternado estão na fase igual. A corrente principal está atrasada em relação à alimentação de tensão em 90 graus. Uma vez que e.m.f induzido em dois enrolamentos são induzidos com o fluxo mútuo semelhante 'Ø'. Assim, ambos os enrolamentos estão em uma direção semelhante.

Quando o enrolamento secundário do transformador tem impedância zero, então a e.m.f induzida no enrolamento e a tensão o / p secundária será a mesma em magnitude e direção.

Vantagens

As vantagens do transformador ideal incluem o seguinte.

  • Não há perdas como histerese, redemoinho e cobre.
  • As relações de tensão e corrente baseiam-se perfeitamente nas torções da bobina.
  • Não há vazamento de fluxo
  • Não depende da frequência
  • Linearidade perfeita
  • Sem indutância e capacitância parasitas

Portanto, um ideal transformador é um transformador imaginário, não um transformador prático. Este transformador é usado principalmente para fins educacionais. Aqui está uma pergunta para você, quais são as aplicações de um transformador ideal?