Um transformador monofásico é um dispositivo elétrico que aceita alimentação CA monofásica e saídas CA monofásicas. Ele é usado na distribuição de energia em áreas não urbanas, pois a demanda geral e os custos envolvidos são menores do que o transformador de distribuição trifásico. Eles são usados como um transformador abaixador para diminuir a tensão doméstica a um valor adequado sem uma mudança na frequência. Por este motivo, é comumente usado para poder eletrônico eletrodomésticos em residências. Este artigo discute uma visão geral de um transformador monofásico.

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O que é um transformador monofásico?

Definição: PARA transformador é um dispositivo que converte energia magnética em energia elétrica. Ele consiste em duas bobinas elétricas chamadas de enrolamento primário e enrolamento secundário. O primário enrolamento de um transformador recebe energia, enquanto o enrolamento secundário fornece energia. Um circuito magnético de ferro chamado “núcleo” é comumente usado para envolver essas bobinas. Embora essas duas bobinas sejam eletricamente isoladas, elas estão magneticamente ligadas.

Quando uma corrente elétrica passa pelo primário de um transformador, é criado um campo magnético, que induz uma voltagem no secundário de um transformador. Com base no tipo de aplicação, o transformador monofásico é usado para aumentar ou diminuir a tensão na saída. Este transformador é normalmente um transformador com alta eficiência e baixas perdas. O diagrama do transformador monofásico é mostrado abaixo.

transformador monofásico

Princípio do transformador monofásico

O transformador monofásico funciona no princípio de Lei de Indução Eletromagnética de Faraday . Normalmente, a indução mútua entre os enrolamentos primário e secundário é responsável pela operação do transformador em um transformador elétrico.

Trabalho de transformador monofásico

Um transformador é um dispositivo estático que transfere energia elétrica em um circuito para outro circuito da mesma frequência. Consiste em enrolamentos primários e secundários. Este transformador opera com base no princípio da indutância mútua.

Quando o primário de um transformador é conectado a uma fonte CA, a corrente flui na bobina e o campo magnético aumenta. Esta condição é conhecida como indutância mútua e o fluxo de corrente segue a Lei da indução eletromagnética de Faraday. Conforme a corrente aumenta de zero ao seu valor máximo, o campo magnético se fortalece e é dado por dɸ / dt.

Este eletroímã forma as linhas de força magnética e se expande para fora da bobina, formando um caminho de fluxo magnético. As voltas de ambos os enrolamentos são ligadas por esse fluxo magnético. A força de um campo magnético gerado no núcleo depende do número de voltas no enrolamento e da quantidade de corrente. O fluxo magnético e a corrente são diretamente proporcionais um ao outro.

transformador de funcionamento de fase única

Fonte: Wikimedia

À medida que as linhas magnéticas de fluxo fluem ao redor do núcleo, ele passa pelo enrolamento secundário, induzindo tensão nele. A Lei de Faraday é usada para determinar a tensão induzida através da bobina secundária e é dada por:

N. dɸ / dt

Onde,

‘N’ é o número de voltas da bobina

A frequência é a mesma nos enrolamentos primários e secundários.

Assim, podemos dizer que a tensão induzida é a mesma em ambos os enrolamentos, já que o mesmo fluxo magnético liga as duas bobinas. Além disso, a tensão total induzida é diretamente proporcional ao número de voltas na bobina.

Vamos supor que os enrolamentos primário e secundário do transformador tenham uma única volta em cada um. Presumindo que não haja perdas, a corrente flui através da bobina para produzir fluxo magnético e induzir tensão de um volt no secundário.

Devido ao fornecimento CA, o fluxo magnético varia sinusoidalmente e é dado por,

ɸ = ɸ_maxSem ωt

A relação entre a fem induzida, E nos enrolamentos da bobina de N voltas é dada por,

E = N (d∅) / dt

E = N * ω * ɸ_maxcosωtφ

Emax = Nωɸ_max

Erms = Nω / √2 * ɸ_max= 2π / √2 * f * N * ɸ_max

Erms = 4,44 fNɸ_max

Onde,

‘F’ é a frequência em Hertz, dada por ω / 2π.

‘N’ é o número de enrolamentos da bobina

‘ɸ’ é a quantidade de fluxo em Webers

A equação acima é a Equação EMF do transformador. Para a fem de um enrolamento primário de um transformador E, N será o número de espiras primárias (NP), enquanto para a fem, E de um enrolamento secundário de um transformador, o número de espiras, N será (NS).

Construção de transformador monofásico

Um transformador monofásico simples tem cada enrolamento enrolado cilíndrico em um membro de ferro macio separadamente para fornecer um circuito magnético necessário, que é comumente referido como 'núcleo do transformador'. Ele oferece um caminho para o fluxo do campo magnético induzir tensão entre dois enrolamentos.

Como pode ser visto na figura acima, os dois enrolamentos não estão próximos o suficiente para ter um acoplamento magnético eficiente. Assim, convergir e aumentar o circuito magnético perto das bobinas pode aumentar o acoplamento magnético entre os enrolamentos primário e secundário. Lâminas finas de aço devem ser empregadas para evitar perdas de energia do núcleo.

Com base em como os enrolamentos são enrolados em torno do núcleo laminado de aço central, a construção do transformador é dividida em dois tipos

Transformador tipo núcleo

Neste tipo de construção, apenas metade dos enrolamentos são enrolados cilíndricamente em torno de cada perna de um transformador para melhorar o acoplamento magnético, conforme mostrado na figura abaixo. Este tipo de construção garante que as linhas magnéticas de força fluam através de ambos os enrolamentos simultaneamente. A principal desvantagem do transformador do tipo núcleo é o fluxo de fuga que ocorre devido ao fluxo de uma pequena proporção de linhas de força magnética fora do núcleo.

transformador tipo núcleo

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Transformador tipo Shell

Neste tipo de construção de transformador, os enrolamentos primário e secundário são posicionados cilíndricamente no ramo central, resultando em duas vezes a área da seção transversal do que os ramos externos. Existem dois caminhos magnéticos fechados neste tipo de construção e o ramo externo tem o fluxo magnético ɸ / 2 fluindo. O transformador do tipo shell supera o fluxo de vazamento, reduz as perdas do núcleo e aumenta a eficiência.

tipo concha de transformador monofásico

Formulários

As aplicações de um transformador monofásico são mencionadas a seguir.

Reduzir os sinais de longa distância para suportar dispositivos eletrônicos residenciais e comerciais leves
Em aparelhos de televisão para regulação de tensão
Para aumentar a potência em inversores domésticos
Para fornecer energia para áreas não urbanas
Para isolar dois circuitos eletricamente, pois o primário e o secundário são colocados longe um do outro

FAQs

1). O que significa uma fase única?

Um sistema ou circuito monofásico que gera ou usa tensão alternada única

2). As casas usam alimentação monofásica?

Geralmente, as residências são abastecidas com alimentação monofásica

3). Com base em quais princípios o transformador monofásico opera?

Lei de Faraday de indução eletromagnética e indução mútua

4). Qual é a “relação de rotação” do transformador?

NP / NS = VP / VS = n = Taxa de curvas

5). Dê dois usos para um transformador monofásico

Em aparelhos de televisão para regulação de tensão
Para aumentar a potência em inversores domésticos

Assim, um transformador monofásico é apropriado para dispositivos elétricos mais leves. É menos caro e altamente preferido fornecer energia para áreas não urbanas. Este artigo enfatiza o princípio de funcionamento do transformador , construção e aplicações de um transformador monofásico. O leitor pode aprender mais sobre o transformador monofásico neste artigo.