Modelo atual·Indução eletromagnética

Transformador monofásico

Observe como o fluxo magnético alternado transfere energia do enrolamento primário para o enrolamento secundário.
Desligar · Pronto0,0 é / 15 é
Desligar
Arraste para girar
Proporção de giros0,1 N₂/N₁
Tensão secundária0 V
Corrente secundária0 A
Densidade de fluxo central0 T

Experimento de indução

Formas de onda de tensão e fluxo magnético

Altere as voltas, a frequência e a carga para observar a tensão secundária induzida e o fluxo do núcleo.

Valores de enrolamento ativoAplique energia para gerar as curvas
Tensão primária e secundáriaDois ciclos AC com amplitudes normalizadas individuais
PrimarySecondary
010203040+10−1Time (ms)Normalized voltageAplique energia para gerar as curvas
Densidade de fluxo magnético centralO fluxo está atrasado em relação à tensão aplicada em aproximadamente 90°
Bmax 0 T
010203040+10−1Time (ms)Flux densityAplique energia para gerar as curvas

O que é um transformador monofásico?

Princípio de funcionamento

Um transformador transfere energia elétrica entre dois circuitos por meio de um campo magnético comum, sem ligação elétrica entre eles. A corrente alternada no enrolamento primário estabelece um fluxo alternado no núcleo de ferro laminado; esse fluxo enlaça o secundário e induz nele uma tensão conforme a lei de Faraday. Como o mecanismo depende de fluxo variável, o transformador só funciona em corrente alternada: ligado em CC, o primário é apenas um curto-circuito de baixa resistência.

Relação de espiras e impedância

A tensão é transformada na proporção da relação de espiras e a corrente na proporção inversa, de modo que um transformador ideal não cria nem destrói potência. Um transformador abaixador 10:1 fornece um décimo da tensão e pode suprir dez vezes a corrente. A impedância é transformada pelo quadrado da relação de espiras, e é por isso que transformadores também são usados para casamento de impedância em áudio e radiofrequência, não apenas para mudar tensão.

Perdas e rendimento

Transformadores reais perdem energia em dois lugares. As perdas no cobre são as perdas resistivas dos enrolamentos e crescem com o quadrado da corrente de carga. As perdas no ferro — histerese e correntes parasitas no núcleo — dependem do fluxo e da frequência e são praticamente constantes enquanto o transformador estiver energizado, razão pela qual se usa aço laminado de grão orientado. O rendimento é máximo onde as duas se igualam e costuma chegar a 95-99 %.

Onde é usado

Transformadores viabilizam a rede em corrente alternada: geração em média tensão, transmissão em centenas de quilovolts para manter corrente e perdas baixas, e depois redução para distribuição e uso residencial. Transformadores monofásicos menores aparecem em fontes de alimentação, aplicações de isolação e segurança, máquinas de solda, campainhas e equipamentos de áudio. Transformadores de isolação com relação 1:1 não mudam a tensão — sua função é exclusivamente segurança e separação de ruído.