Calculadora de Dimensionamento de Transformador

A calculadora de dimensionamento de transformador da Omni, permite que você obtenha o tamanho mínimo necessário de um transformador monofásico ou trifásico baseado em sua carga de alimentação. Se você precisar de um dispositivo que converta voltagens diferentes para poder alimentar outro dispositivo, um transformador cumprirá esta função perfeitamente.

Neste breve texto, você aprenderá o que é um transformador, o que significa kVA em um transformador e como calcular a capacidade de carga do transformador a partir de um determinado kVA usando nossa ferramenta.

Por definição, um transformador é um dispositivo que transforma algo. O que exatamente? Voltagem. Ele pega uma voltagem de entrada e produz uma voltagem de saída diferente. Você pode usá-lo para criar uma voltagem maior ou menor. Essa capacidade pode ser útil de várias maneiras, como reduzir a voltagem das linhas de energia para que você possa usá-la com segurança dentro de uma casa. E como você faz isso? Antes de responder a essa pergunta, vamos apresentar os conceitos básicos necessários para que você entenda o que realmente está acontecendo dentro de um transformador.

Indução magnética

A indução magnética é o processo no qual um fluxo magnético variável induz uma corrente em um condutor. A lei de indução de Faraday, sobre a qual você pode ler mais em nossa calculadora da lei de Faraday 🇺🇸, descreve esse processo:

onde $\rm{fem}$ é a força eletromotriz que conduz a corrente através de um condutor. Em outras palavras, uma corrente será produzida no condutor se o campo magnético que o atravessa mudar com o tempo. Esse efeito pode ocorrer se o campo magnético mudar de intensidade ou se o condutor mudar de posição, por exemplo.

Agora, qual será a direção da corrente? Como sabemos em nossa calculadora do campo magnético do fio 🇺🇸, uma corrente produz um campo magnético e a lei de Lenz nos diz que, 'a fem induzida pela mudança do fluxo magnético terá uma direção tal que o campo magnético que ela cria se opõe à mudança no fluxo'.

Os transformadores utilizam esse conceito para converter voltagens. Veremos como na seção a seguir.

Vamos analisar a imagem a seguir:

Um transformador monofásico consiste em duas bobinas: a primária (esquerda) e a secundária (direita). Quando uma corrente alternada passa pela bobina primária, ocorre uma mudança no fluxo magnético em seu interior. Se um núcleo magnético for adicionado, ele direcionará o fluxo através da bobina secundária, que induzirá uma corrente nela (lembre-se, um fluxo magnético variável induz uma fem). A relação resultante entre a voltagem em cada bobina é descrita abaixo:

Assim, ao alterar o número de voltas nas bobinas de cada lado, você pode controlar a alteração na voltagem entre elas. Não é interessante?

Embora um transformador seja um dispositivo realmente eficiente e usemos um transformador ideal em nossa calculadora de dimensionamento de transformadores, existem várias fontes de perdas de energia, por exemplo:

• Correntes de Foucault. Quando o fluxo magnético variável passa pelo núcleo magnético, ele induz uma corrente nele. Essas correntes produzirão calor. É por isso que o núcleo consiste em várias placas revestidas com um material isolante para evitar que as linhas de campo penetrem nelas.
• Perdas de ferro ou perda por histerese. Quando o fluxo muda de direção, é necessária energia para magnetizar e desmagnetizar o núcleo.
• Perda de calor através dos enrolamentos. Quando a eletricidade passa pelas bobinas, o material é aquecido cada vez mais com a corrente.

Um transformador trifásico usa os mesmos princípios que o transformador monofásico. No entanto, os transformadores trifásicos destinam-se principalmente ao uso industrial. Se você quiser saber mais sobre os transformadores trifásicos, use a nossa calculadora!

A unidade de classificação de um transformador é o kVA, quilovolt-ampere. Ela exibe a quantidade de corrente de carga e voltagem que o transformador pode suportar.

Se a carga conectada for resistiva (como aquecedores ou lâmpadas incandescentes), ela consumirá potência ativa, ou seja, a potência usada para gerar trabalho real, que é medida em kW. Quando uma carga indutiva é conectada (motores ou alto-falantes), a potência reativa é consumida. Essa energia não produz trabalho real e é medida em kVAR, ou quilovolt ampere reativo.

A potência aparente combina ambas as unidades, sua unidade é o kVA (leia mais sobre isso em nossa calculadora de kva), e a usamos como a unidade de classificação do transformador porque ela não faz distinção entre cargas, de modo que você pode usar ambas. Sua fórmula é:

A fórmula é simples. Tudo oque você precisa saber é a corrente e a voltagem da carga (que estão indicados na etiqueta do dispositivo). Em seguida, multiplicamos esses valores e dividimos o resultado por 1.000 para expressá-lo em kVA.

A fórmula para um transformador monofásico é a seguinte:

e para um transformador trifásico:

onde $I$ e $V$ são a corrente e a voltagem da carga conectada, respectivamente.

Agora você sabe como calcular o kVA de um transformador e está pronto para usar nossa ferramenta!

Já sabemos como obter a classificação de kVA de um transformador baseado na carga, mas como fazer o contrário? É preciso alguma outra calculadora de ampères de transformador? Vejamos como você pode calcular a capacidade de carga do transformador:

1. Obtenha a classificação de kVA do transformador.
2. Obtenha a voltagem necessária para sua carga.
3. Reorganize a equação do kVA para deixar a corrente em um lado e nossos parâmetros no outro. O resultado é: $I= \frac{1000 \ \cdot \ \text{kVA}}{V}$
4. Insira os dados e resolva!

Ou mais fácil: Você pode usar nossa calculadora! Ela resolverá automaticamente os parâmetros ausentes e, dessa forma, poderá funcionar como uma:

• Calculadora de dimensionamento de transformador;
• Calculadora de amperes de transformador;
• Calculadora de transformador trifásico.

Se você quiser obter os requisitos para um transformador de kVA específico, use nossa calculadora de transformador ideal 🇺🇸!