Transformador de subida e descida são dispositivos elétricos que transferem energia entre circuitos sem partes móveis, enquanto alteram o nível de tensão conforme necessário. Eles ajustam a tensão de entrada (primária) para um valor diferente no lado da saída (secundária) para que a energia possa ser transmitida de forma eficiente e usada com segurança.
A intensificação O transformador aumenta a tensão de entrada e fornece essa tensão mais alta para a carga. Ele é usado quando a energia de baixa tensão dos geradores precisa ser aumentada para alta tensão para uma transmissão eficiente de longa distância, pois a transmissão em alta tensão reduz as perdas nas linhas. Em países onde a eletricidade é gerada em torno de 11 kV, como na Índia, em muitas usinas, os transformadores elevadores nas estações geradoras aumentam esse nível para a transmissão.
Portanto, um transformador elevador está associado principalmente ao lado da transmissão do sistema de energia. Ele prepara a energia gerada para ser transportada por redes de transmissão de alta tensão, de modo que a energia possa ser entregue a longas distâncias com o mínimo de perda.
A gradual O transformador abaixador faz o oposto: reduz a alta tensão para um nível mais baixo que os usuários finais e os dispositivos podem suportar com segurança. Os circuitos de distribuição domésticos típicos podem transportar cerca de 230 V ou 110 V, mas muitas cargas individuais, como circuitos eletrônicos ou de controle de baixa tensão, podem precisar de tensões mais próximas de 16 V. Os transformadores abaixadores diminuem a tensão da fonte para atender aos requisitos de cada dispositivo.
Em residências e empresas, diferentes partes do sistema elétrico geralmente operam na mesma frequência, mas exigem tensões diferentes. Por esse motivo, os Séries DT/ST DT-100VA a DT-10KVA Transformador de subida e descida são incorporados a muitos aparelhos para fornecer a tensão exata de que eles precisam. Esses transformadores podem ser projetados para energia monofásica ou trifásica, dependendo do sistema de alimentação e da aplicação. Em geral, os transformadores elevadores e redutores são produzidos em várias configurações para que possam atender às necessidades elétricas e de segurança específicas de cada instalação.
A Série STU STU-100VA a STU-5000VA Transformadores de subida e descida funciona com indução eletromagnética, usando dois enrolamentos separados em torno de um núcleo magnético comum. O campo magnético variável no núcleo liga esses enrolamentos e permite que a tensão e a corrente sejam transferidas de um lado para o outro sem contato elétrico direto.
Um transformador tem duas bobinas principais:
Ambos os enrolamentos são colocados em um núcleo de ferro compartilhado, mas os fios em si nunca se tocam. O núcleo é feito de peças finas e empilhadas de material magnético macio (laminações). Essa estrutura laminada reduz a energia perdida dentro do núcleo quando o campo magnético muda, ajudando a evitar superaquecimento e danos ao material do núcleo.
Quando você conecta uma fonte de alimentação CA ao enrolamento primário, uma corrente alternada flui por ele. Essa corrente cria um campo magnético variável no núcleo de ferro. Parte desse campo magnético passa pelo enrolamento secundário. Como o campo está mudando, ele induz uma tensão no enrolamento secundário por indução mútua.
Se uma carga for conectada ao lado secundário, essa tensão induzida faz com que uma corrente flua no circuito secundário. Dessa forma, a energia é transferida do lado primário para o secundário por meio do campo magnético no núcleo, mesmo que os enrolamentos estejam eletricamente isolados.
A tensão em cada lado do transformador depende de quantas voltas de fio cada enrolamento tem. A relação básica é a seguinte:
Onde:
Se o secundário tiver mais voltas do que o primário, o transformador aumenta a tensão (step-up). Se o secundário tiver menos voltas, ele reduzirá a tensão (step-down).
Um transformador elevador aumenta a tensão em sua saída e diminui a corrente, mantendo a potência em ambos os lados essencialmente a mesma. Ele faz isso usando mais voltas de fio no enrolamento secundário do que no enrolamento primário.
Em um transformador elevador, o número de voltas no enrolamento secundário é maior do que no enrolamento primário. Isso resulta em:
Aqui, e são as tensões primária e secundária, e são as curvas primária e secundária, e e são as correntes primária e secundária. O aumento da tensão vem acompanhado de uma diminuição da corrente, de modo que a potência de entrada e de saída (idealmente) permaneça igual.
Como a potência é conservada (ignorando as perdas), quando a tensão aumenta, a corrente deve diminuir. É por isso que um transformador elevador sempre reduz a corrente no lado secundário em relação ao lado primário.
A espessura do fio do enrolamento depende da quantidade de corrente que ele deve transportar com segurança. O enrolamento primário de um transformador elevador transporta uma corrente mais alta do que o secundário, portanto, usa um fio de cobre mais grosso e bem isolado. O secundário transporta uma corrente menor em uma tensão mais alta, portanto, é usado um fio de cobre com isolamento mais fino.
Os transformadores geralmente são classificados em potência aparente, expressa em kVA (quilovolt-amperes), que é o produto da tensão e da corrente. Essa classificação indica a quantidade de carga que o transformador pode suportar sem superaquecimento ou danos.
Considere um transformador com uma relação de espiras de 1:10 (primário:secundário), alimentado com 10 V no lado primário:
Usando a fórmula:
Portanto, a tensão secundária é dez vezes maior que a tensão primária.
Um transformador abaixador reduz a tensão de saída enquanto aumenta a corrente de saída, de modo que a potência total em ambos os lados permaneça (idealmente) a mesma. Ele faz isso usando menos voltas de fio no enrolamento secundário do que no enrolamento primário.
Em um transformador abaixador, a bobina secundária tem menos voltas do que a bobina primária, portanto:
Aqui, e são as tensões primária e secundária, e são as voltas do primário e do secundário, e e são as correntes primária e secundária. Quando a tensão é reduzida no lado secundário, a corrente aumenta de modo que a potência (desconsiderando as perdas) permanece praticamente constante.
Como a energia é aproximadamente conservada, a diminuição da tensão na saída significa que a corrente deve aumentar. Por esse motivo, um transformador abaixador sempre aumenta a corrente no lado secundário em comparação com o lado primário.
Em um transformador abaixador, o enrolamento secundário transporta mais corrente do que o primário. Portanto, o fio de cobre com isolamento grosso é usado no lado secundário para lidar com a corrente mais alta com segurança, enquanto o fio com isolamento mais fino é usado no lado primário.
Os transformadores abaixadores são amplamente usados como transformadores de baixa tensão, por exemplo, em iluminação de paisagens e outras aplicações em que a tensão da rede elétrica deve ser reduzida a um nível mais seguro.
Considere um transformador com uma relação de espiras de 100:1 (primário:secundário), alimentado com 10 V no primário:
Usando a relação:
Portanto, a tensão secundária é 100 vezes menor que a tensão primária.
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Um único transformador pode executar as funções de transformador elevador e redutor; a função depende apenas de qual enrolamento você usa como lado de entrada. Quando você alimenta o enrolamento de baixa tensão, ele atua como um transformador elevador, e quando você alimenta o enrolamento de alta tensão, ele se comporta como um transformador abaixador.
Transformador de subida e descida desempenham um papel fundamental nos sistemas de energia modernos, ajustando com segurança e eficiência os níveis de tensão para transmissão e uso cotidiano. Os transformadores elevadores aumentam a tensão e reduzem a corrente para minimizar as perdas de energia em longas distâncias, tornando a transmissão de alta tensão prática e econômica. Em contrapartida, os transformadores abaixadores diminuem as altas tensões de transmissão para níveis mais seguros, aumentam a corrente conforme necessário e fornecem a tensão exata exigida por residências, empresas e dispositivos individuais.
Ambos Transformadores de subida e descida Os tipos de cabos de indução de energia dependem do mesmo princípio de indução eletromagnética e diferem principalmente na forma como os enrolamentos são conectados e projetados para lidar com a corrente. Juntos, eles garantem que a eletricidade gerada nas usinas de energia possa ser transportada por vastas redes e, em seguida, adaptada com precisão às necessidades de equipamentos eletrônicos sensíveis e eletrodomésticos comuns.
Um transformador step-up e step-down funciona com base na indução mútua, que afirma que uma bobina que transporta corrente produz um campo magnético proporcional e vice-versa.
O mesmo tipo de transformador pode ser usado para qualquer finalidade. A função de um transformador depende de como ele é configurado em um circuito.
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