Um transformador abaixador é um dispositivo que reduz um potencial AC mais alto para um potencial AC mais baixo de acordo com sua relação de enrolamento e especificações.
Neste artigo, discutiremos como projetar e construir um transformador rebaixador básico que normalmente é aplicado em fontes de alimentação operadas pela rede elétrica.
Introdução
Isso provavelmente ajudará os amadores eletrônicos a desenvolver e construir seus próprios transformadores com base em suas demandas específicas. Nas próximas páginas, é apresentado um método de layout simplificado para alcançar transformadores satisfatoriamente desenvolvidos. Por outro lado, o processo de design pode ser objeto de alguma experimentação.
As tabelas apresentadas neste artigo reduzem os cálculos que ajudam o projetista a encontrar o tamanho apropriado do fio ou mesmo da laminação do núcleo. Dados e cálculos exclusivamente pertinentes são fornecidos aqui para garantir que o projetista não fique absolutamente confuso com detalhes indesejados.
Aqui vamos discutir especificamente sobre transformadores que possuem 2 ou mais enrolamentos de fio de cobre isolado em torno de um núcleo de ferro. São eles: um enrolamento primário e um ou mais enrolamentos secundários.
Cada enrolamento é eletricamente isolado do outro, porém são conectados magneticamente usando um núcleo de ferro laminado. Pequenos transformadores possuem uma estrutura tipo concha, ou seja, o enrolamento é circundado pelo núcleo, conforme demonstrado na Fig. 1. A potência fornecida pelo secundário é de fato transmitida do primário, embora em um nível de tensão dependente da relação de enrolamento do a. par de enrolamento.
Interpretação de vídeo
Projeto Básico de Transformador
Como a fase inicial para o projeto de um transformador, as avaliações de tensão primária e secundária e a classificação de amperagem secundária devem ser expressas de forma distinta.
Em seguida, determine o conteúdo do núcleo a ser empregado: estampagem de aço comum ou estampagem orientada a grãos laminados a frio (CRGO). O CRGO apresenta uma maior densidade de fluxo permitida e perdas reduzidas.
A melhor parte transversal possível do núcleo é aproximadamente atribuída por:
Área do núcleo: 1.152 x √(tensão de saída x corrente de saída) sq cm.
No caso de transformadores com vários secundários, deve-se considerar a soma do produto volt-amp de saída de cada enrolamento.
A quantidade de espiras no enrolamento primário e secundário é determinada usando a fórmula para a relação de espiras por volt como:
Voltas por volt = 1/ (4,44 x 10-4 frequência x área central x densidade de fluxo)
Aqui, a frequência é geralmente 50Hz para fonte de alimentação doméstica indiana. A densidade de fluxo pode ser considerada como aproximadamente 1,0 Weber/m². destinado à estampagem de aço comum e aproximadamente 1,3 Weber/m². para estampagem CRGO.
Calculando o enrolamento primário
A corrente no enrolamento primário é apresentada pela fórmula:
Corrente primária = Soma de o/p Volt e o/p Amp dividido por Primary Volts x eficiência
A eficiência de pequenos transformadores pode variar entre 0,8 e 0,§6. Um valor de 0,87 funciona extremamente bem para transformadores regulares.
O tamanho apropriado do fio precisa ser determinado para o enrolamento. O diâmetro do fio depende da corrente nominal do enrolamento e também da densidade de corrente permitida do fio.
A densidade de corrente pode chegar a 233 amps/cm2. em pequenos transformadores e no mínimo 155 amperes/cm2. em grandes.
Dados de enrolamento
Normalmente, um valor de 200 amperes/cm2. pode ser considerado, de acordo com o qual a Tabela#1 é criada. A quantidade de espiras no enrolamento primário é apresentada pela fórmula:
Primário Voltas = Voltas por Volt x Volts Primários
O espaço consumido pelo enrolamento é determinado pela densidade de isolamento, técnica de enrolamento e diâmetro do fio.
A Tabela 1 fornece os valores estimados das voltas por cm quadrado. através do qual podemos calcular a área da janela consumida pelo enrolamento primário.
Área de enrolamento primário = Voltas primárias / Voltas por sq. cm da Tabela#1
Calculando o enrolamento secundário
Considerando que temos a classificação de corrente secundária assumida, podemos determinar o tamanho do fio para o enrolamento secundário simplesmente passando pela Tabela 1 diretamente.
A quantidade de espiras no secundário é calculada de forma idêntica quando se trata do primário, mas deve-se incluir cerca de 3% de espiras em excesso para ressarcir a queda interna de tensão no enrolamento secundário do transformador, no momento do carregamento. Por isso,
Voltas secundárias = 1,03 (voltas por volt x volts secundários)
A área da janela necessária para o enrolamento secundário é identificada na Tabela 2 como
Área da janela secundária = Voltas secundárias / Voltas por cm2. (da Tabela # 2 abaixo)
Calculando o tamanho do núcleo
A principal medida de qualificação na escolha do núcleo pode ser a área total da janela do espaço de enrolamento acessível.
Área total da janela = área da janela principal + soma das áreas da janela secundária + espaço para isolamento e isolamento.
Um pouco de espaço extra é necessário para suportar o primeiro e o isolamento entre os enrolamentos. A quantidade específica de área extra pode ser diferente, embora 30% possam ser considerados inicialmente, embora isso possa precisar ser personalizado posteriormente.
Dimensão da Tabela de Estampagem do Transformador
Os tamanhos de núcleo perfeitos que possuem um espaço de janela mais substancial são geralmente determinados na Tabela 2, levando em consideração a lacuna entre a laminação enquanto os empilha (o elemento de empilhamento do núcleo pode ser considerado como 0,9), agora temos
Área bruta do núcleo = Área do núcleo / 0,9 cm². Em geral, é preferido um membro central quadrado.
Para isso, a largura da lingueta de laminação é
Largura da língua = √Área bruta do núcleo (cm²)
Agora consulte a Tabela 2 mais uma vez e, como ponto final, encontre o tamanho do núcleo apropriado, com área de janela adequada e um valor próximo da largura da lingueta conforme calculado. Modifique a altura da pilha conforme necessário para adquirir a seção central pretendida.
Altura da Pilha = Área Bruta do Núcleo / Largura Real da Língua
A pilha não deve ficar muito abaixo da largura da lingueta, em vez disso, deve ser mais. No entanto, não deve ser maior que 1,5 vezes a largura da lingueta.
Diagrama de montagem do núcleo
Como montar o transformador
O enrolamento é feito sobre um molde isolante ou bobina que se encaixa no pilar central da laminação do núcleo. O primário geralmente é enrolado primeiro e depois o secundário, mantendo um isolamento entre as duas camadas do enrolamento.
Uma última camada isolante é aplicada no topo do enrolamento para protegê-los da deterioração mecânica e de vibração. Sempre que fios finos são empregados, suas extremidades específicas precisam ser soldadas a fios mais pesados para trazer os terminais para fora do primeiro.
A laminação geralmente é montada no primeiro por laminação alternada invertida na configuração. A laminação deve ser firmemente unida através de uma estrutura de fixação apropriada ou usando porcas e parafusos (no caso de furos passantes serem fornecidos dentro do conjunto de laminação).
Como aplicar blindagem
Pode ser uma boa ideia utilizar uma blindagem eletrostática entre o enrolamento primário e secundário para evitar a interferência elétrica de se mover para o secundário do primário.
A blindagem para transformadores abaixadores pode ser construída a partir de uma folha de cobre que pode ser enrolada entre os dois enrolamentos por um pouco mais de uma volta. O isolamento deve ser apresentado em toda a folha e os devidos cuidados devem ser tomados para que as duas extremidades da folha nunca entrem em contato uma com a outra. Adicionalmente um fio pode ser soldado com este campo de blindagem e conectado com a linha de terra do circuito ou com a laminação do transformador que pode ser grampeada com a linha de terra do circuito.
Para o projeto do transformador toroidal, você pode consultar o seguinte documento pdf:
https://www.homemade-circuits.com/wp-content/uploads/2021/04/torroidal-transformer_compressed.pdf
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FONTE
Nota: Este conteúdo foi traduzido do Inglês para português (auto)
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