Um transformador é um dispositivo elétrico que funciona segundo o princípio da lei do eletromagnetismo de Faraday e é usado para aumentar ou diminuir a tensão de entrada. A lei de Faraday prevê como um campo magnético irá interagir com um circuito elétrico para produzir uma força eletromotriz. Explica o processo de indução eletromagnética, que é a base de muitos dispositivos e tecnologias elétricas.
Vários tipos de transformadores estão disponíveis com recursos exclusivos:
- Transformador de corrente — reduz ou multiplica uma corrente alternada
- Transformador de potência – transmite energia elétrica de um circuito para outro sem alterar a frequência
- Transformador potencial – converte a tensão de um valor mais alto para um valor mais baixo
- Transformador de pulso – projetado para transmitir pulsos elétricos ou sinais de alta frequência com distorção mínima
- Transformador RF – transfere energia de um circuito para outro por indução eletromagnética
- Transformador de áudio — transmite e modifica sinais eletromagnéticos de entrada em sinais de saída por meio de acoplamento indutivo
Neste artigo, abordaremos os transformadores de corrente, que reduzem as correntes de alta tensão a um valor mais baixo, muitas vezes fornecendo uma maneira conveniente de monitorar com segurança a corrente elétrica de um dispositivo. Esses transformadores podem fornecer isolamento galvânico em dispositivos sensores de corrente. Os exemplos incluem uma fonte de alimentação comutada (SMPS), controle de motor ou reatores eletrônicos de raios.
Agora que sabemos o básico de como funciona um transformador de corrente, vamos dar uma olhada neste pequeno dispositivo.
Um transformador de corrente típico.
A marcação em um transformador de corrente é importante, informando o número de voltas em sua bobina secundária. Os fabricantes usam formatos exclusivos para marcar cada dispositivo. Por exemplo, o transformador acima possui 54XXXC, onde três dígitos substituem os X, representando as espiras na bobina secundária. Portanto, 54050C significaria que a bobina secundária tem 50 voltas.
A embalagem
Uma visão da embalagem do transformador.
Este transformador possui uma carcaça de polímero feita de um material conhecido como UL94 V-0, que atende aos padrões RoHS. RoHS significa Restrição de Substâncias Perigosas, e conformidade significa que uma autoridade independente testou um produto para determinadas substâncias proibidas.
UL 94 refere-se a um padrão de inflamabilidade de plásticos divulgado pelos Underwriters Laboratories. A norma classifica os plásticos, normalmente usados em dispositivos eletrônicos, de acordo com a forma como eles queimam em diversas orientações.
Os dois últimos alfanuméricos representam uma classificação de chama. Portanto, V-0 significa que as chamas se dissiparão em no máximo 10 segundos, sem queimar o material.
Os enrolamentos e a estrutura dos pinos
Os enrolamentos dentro de um transformador de corrente.
Fios de cobre são usados como condutores de corrente na parte inferior deste transformador de corrente. Existem seis terminais, dos quais dois estão conectados ao enrolamento secundário e quatro ao enrolamento primário.
O enrolamento primário tem uma área de seção transversal maior porque a resistência do fio é inversamente proporcional à sua área de seção transversal. A corrente de entrada do transformador deve ser maior que a secundária. Portanto, as bobinas secundárias possuem uma área de seção transversal menor para minimizar a densidade do fluxo magnético.
Existem duas bobinas primárias neste dispositivo com relação de 1:1, o que melhora a capacidade de corrente segura do transformador.
A estrutura do pino
A estrutura do transformador de corrente.
Este transformador de corrente é um dispositivo de seis pinos. Os pinos servem como terminais de entrada e saída. Uma ranhura circular no canto inferior esquerdo do transformador identifica a estrutura do pino.
Os enrolamentos primários são conectados aos pinos 1 e 6, depois 2 e 5 e depois 3 e 4 do enrolamento secundário. A relação de rotação do dispositivo é 1:1:200, onde 200 é a relação de rotação da bobina secundária.
A estrutura interna
A estrutura interna da fiação do transformador de corrente.
A carcaça de polímero do transformador foi cuidadosamente aberta para ver como os enrolamentos de cobre se sobrepõem. Os enrolamentos são colocados concentricamente para reduzir o vazamento de fluxo no transformador.
Os enrolamentos primários em um transformador de corrente.
Núcleo e bobinas
Existem dois enrolamentos primários de volta única, que se sobrepõem ao enrolamento secundário. Isoladores feitos de verniz ou esmalte separam o enrolamento primário e secundário. O transformador também possui isolamento interno para evitar curto-circuito nos condutores.
O núcleo e as bobinas do transformador de corrente.
Após retirar alguns fios de cobre, é possível ver “o núcleo” do transformador. Este é um projeto toroidal, em que o condutor envolve firmemente o núcleo central sem espaço de ar.
O núcleo toroidal de ferrite transfere energia através de um campo magnético. É usado para reduzir perdas em altas frequências.
O núcleo toroidal de ferrite dentro do transformador de corrente.
