Identificando transformadores (INS066)

Um problema que muitos técnicos encontram e que sentem muitas dificuldades para resolver é o da identificação dos terminais de transformadores de alimentação. Estes transformadores, quando novos, nem sempre vêm acompanhado do folheto com o modo de ligação de seus terminais conforme a tensão, e para os aproveitados de aparelhos antigos, a coisa se complica: a informação não existe. Como identificar e ligar os enrolamentos de um transformador é o problema que vamos ensinar os leitores a resolver neste artigo.

Os transformadores usados em fontes de alimentação são basicamente formados por dois enrolamentos: um primário de alta tensão ou enrolamento de entrada e um secundário de tensão mais baixa que serve como enrolamento de saída.
Tudo seria muito simples para o técnico se os transformadores tivessem a configuração mais simples, que é justamente esta e, além disso os enrolamentos fossem perfeitamente identificados, conforme mostra a figura 1.


No entanto, além de nem sempre haver a identificação de qual é o enrolamento primário e qual o secundário, na prática podemos ter diversas situações que complicam a utilização do transformador como por exemplo:

a) um dos enrolamentos é duplo, ou seja, tem tomadas ou derivação de modo a se ter a entrada ou saída de duas tensões.
b) na entrada ou saída temos um dois enrolamentos separados que podem ser usados desta forma ou ligados em série ou paralelo de modo a modificar as características do componente.

Na figura 2 temos alguns tipos de transformadores que podemos encontrar em fontes de alimentação de aparelhos eletrônicos comuns.


Evidentemente, se não existir identificação para tudo isso o técnico pode se complicar e com um agravante: se um enrolamento primário ou secundário for ligado indevidamente podemos queimar o transformador.
No entanto, de posse de um multímetro e uma lâmpada de 40 ou 60 watts comum para a rede de energia, o leitor pode ter segurança total na identificação e ligação dos enrolamentos de um transformador.
Nos itens seguintes vamos ensinar como conseguir isso.

 


TRANSFORMADOR SIMPLES
Como Identificar o Primário e o Secundário

Supondo que o transformador tenha um primário para a rede de 110V ou 220V (primário simples) e que seu secundário seja de baixa tensão (3 a 20 volts) com corrente de 100 mA a 5 ampères, como fazer a identificação?
a) modo visual

O enrolamento primário é feito com fio esmaltado mais fino e esse fio não pode ser usado na conexão externa por se muito frágil, de modo que ele é conectado a fios flexíveis ou terminais externos. O enrolamento secundário, por outro lado terá fio tanto mais grosso quanto maior for a corrente em alguns casos esse fio é suficientemente grosso para poder ser usado na conexão externa. Desta forma, podemos visualmente "ver" a diferença entre os fios, conforme mostra a figura 3.


Alguns fabricantes costumam adotar um código de cores para os fios: o preto é usado para o final de enrolamento do primário enquanto que o vermelho e o marrom são usados para identificar a outra extremidade que pode ser de 110V ou 220V. Por outro lado, os terminais do secundário de baixa tensão usam fios da mesma cor. É comum encontrarmos o verde para enrolamentos de 5V e o azul para 6V, mas os fabricantes não seguem todos esta norma. Na figura 4 temos um exemplo de identificação por cores.


Outra maneira consiste em se verificar a posição do enrolamento sobre o núcleo, inclusive com a observação da espessura do fio. O enrolamento secundário, de fio mais grosso fica por cima do enrolamento primário (de fio mais fino) e é fácil vermos de onde saem os fios de conexão, conforme mostra a figura 5.


Evidentemente esta observação só é possível se os enrolamentos não forem totalmente vedados, como em alguns transformadores maiores.

b) Medição elétrica e teste de funcionamento
O multímetro é o instrumento indicado para o primeiro teste. O que fazemos então é medir a resistência dos enrolamentos. O primário de tensão mais alta tem uma resistência ohmica mais elevada que o secundário de tensão mais baixa. A resistência do secundário será tanto menor quanto menor a tensão e maior a corrente.
Na figura 6 mostramos como este teste de identificação é feito.


Os valores de resistência para os secundário, da ordem de poucos ohms, nada tem a ver com a tensão dos enrolamentos, de modo que, com este teste não podemos tirar conclusão alguma à respeito disso.
Um teste de funcionamento para um transformador exige um dispositivo de segurança, no caso, um limitador de corrente.
Se ligarmos diretamente um secundário de baixa tensão de um transformador por engano diretamente na rede de energia teremos um curto-circuito, pois a baixa resistência deste enrolamento resulta em uma corrente muito intensa que destrói imediatamente o componente. Assim não podemos experimentar o transformador simplesmente tentando ligá-lo na rede.
O que podemos fazer entretanto é usar limitador de corrente que é a lâmpada comum de 40 a 60 watts, conforme mostra a figura 7.


Se ligarmos o transformador da maneira correta o transformador não drena corrente apreciável do circuito e recebe quase toda a tensão da rede. A lâmpada acende fracamente e podemos até medir uma tensão no secundário com o multímetro que corresponde a um valor um pouco menor que o normal. Se isso acontecer, podemos tirar a lâmpada e ligar diretamente o transformador na rede (desde que tenhamos certeza de que seu enrolamento é de 110V ou 220V conforme o caso).
Se ligarmos o transformador invertido a alta corrente é limitada pela lâmpada que então acende com brilho normal. Se tentarmos medir a tensão no outro enrolamento, dependendo do multímetro usado podemos ter um valor muito acima do esperado.

SECUNDÁRIO COM TOMADA CENTRAL
Este tipo de transformador possui um enrolamento com uma tomada central sendo basicamente destinado à fontes com dois diodos em um sistema de retificação de onda completa.
A identificação dos fios deste enrolamento é relativamente simples.

a) modo visual
Os dois fios extremos do enrolamento secundário, conforme mostra a figura 8 normalmente são da mesma cor e esta cor é diferente da usada para a tomada central.


As cores variam bastante de fabricante para fabricante e na maioria dos casos não têm nada a ver com as tensões fornecidas.
Nos tipos em que o enrolamento secundário termina com os próprios fios esmaltados servindo para as conexões externas, a tomada central é trançada, ou seja, usa dois fios esmaltados juntos que consistem na continuação do enrolamento, conforme mostra a figura 9.


b) Medição e teste
O multímetro na escala mais baixa de resistências pode ser usado para identificar os enrolamentos. A resistência entre os fios extremos é maior do que entre qualquer extremidade do enrolamento e a tomada central. Observamos, entretanto que os enrolamentos secundários de baixa tensão possuem resistências muito pequenas, que chegam a poucos ohms ou mesmo fração de ohm o que significa que nem todos os multímetros conseguem fazer essa medição com precisão suficiente para permitir a identificação dos fios.
No entanto, uma vez que o primário esteja perfeitamente definido, podemos ligá-lo na rede de energia (desde que saibamos se é de 110V ou 220V, conforme o local) e depois medir com o multímetro as tensões no secundário.
A tensão entre as extremidades do enrolamento deve ser o dobro da tensão entre qualquer extremidade e o fio central.
Assim, para um transformador de 6+6V medimos 12 V entre os extremos e 6V entre qualquer extremo e a tomada central.

Observe que o multímetro deve ser usada na escala apropriada de tensões alternadas (Volts AC ou CA). Veja também que os valores medidos são rms, o que quer dizer que, se a fonte for de 6V isso não significa que vamos medir no seu transformador obrigatoriamente essa tensão.


PRIMÁRIO DE DUAS TENSÕES
Um caso importante de transformador que deixa o técnico em dúvida é o do transformador com primário de duas tensões, tendo este enrolamento três terminais.
O tratamento dado na identificação se assemelha ao do transformador com secundário com enrolamento duplo.

Temos então as seguintes possibilidades de identificação:

a) Visual
O caso mais simples ocorre quando o fabricante segue as cores convencionais para identificar o enrolamento. Assim, o fio preto é o comum, consistindo no final do enrolamento, enquanto que o marrom corresponde à entrada de 110V e o vermelho à entrada de 220V. Em alguns casos, em lugar do marrom podemos ter cor diferente, mas os outros dois mantém as cores originais.
Na figura 10 mostramos o modo de se fazer a ligação deste transformador nas duas redes de energia.

 


Em alguns casos também é possível identificar a tomada de 110V e a 220V e o terra (comum) pela posição em que entram nas diversas camadas de fio, conforme mostra a figura 11.




O fio mais interno é o comum, o intermediário é o 110V e o mais externo no enrolamento primário o 220V.

b) Por meio de teste
O primeiro teste possível é com o multímetro. Usando a escala apropriada de resistência observamos que entre o comum e o 110V temos uma resistência menor que entre o comum e o 220V. Observe também que a resistência entre o 110V e 0 220V costuma ser levemente maior que entre o comum e o 110V, pois como o enrolamento é mais externo, o comprimento de fio usado também é maior. Isso permite diferenciar o comum do 220V em caso de dúvida, conforme mostra a figura 12.




Outra possibilidade, consiste em se ligar o transformador em série com a lâmpada de 40 watts, conforme mostra a figura 13.




Faremos então a medida da tensão entre o terminal livre e os outros dois terminais.
Se lermos nas duas medidas a mesma tensão da rede, então provavelmente o transformador estará ligado como mostra a figura em (a). Se lermos uma tensão igual a da rede e uma que seja o dobro então o transformador deve estar ligado como em (b). Finalmente, se tivermos a leitura de uma tensão igual à da rede e uma que seja a metade, o transformador terá sido ligado como em (c).
Obs: veja que a presença da lâmpada garante segurança pois se o transformador estiver com enrolamento em curto o brilho forte da lâmpada informa o técnico e evita problemas de "estouros" perigosos quando ele for ligado.

 


DOIS PRIMÁRIOS
De todos os casos, este sem dúvida, é o que maior dificuldades apresenta para o técnico, principalmente o menos experiente.
Neste caso, o que temos é um transformador com dois enrolamentos primários separados, havendo portanto 4 fios de ligação. Estes fios devem ser combinados de modo que os enrolamentos fiquem em paralelo quando o transformador for alimentado em 110V e em série quando o transformador for alimentado pela rede de 220V. Isso é mostrado na figura 14.




Ocorre, entretanto que, se não soubermos qual é a maneira correta de fazer esta ligações existe o perigo de que os enrolamentos, ao serem ligados em série ou paralelo fiquem fora de fase, o que é mostrado na figura 15.



Numa condição em que os enrolamentos fiquem com as fases opostas temos um verdadeiro curto-circuito no momento da ligação pois os campos produzidos pelos dois enrolamentos em cada instante se opõem.
Cabe ao técnico que vai usar um transformador deste tipo não só saber como ele deve ser ligado (série ou paralelo) como também identificar as fases. Se não existirem informações sobre isso, devemos partir para os seguintes procedimentos:

a) Identificação visual
A posição dos fios de ligação em alguns tipos segue a disposição do diagrama, ou seja, existe uma correspondência entre as posições que facilita a conexão, conforme mostra a figura 16.




No entanto, podemos também conferir, observando a posição das camadas em que os fios saem, conforme mostra a mesma figura.
O teste com instrumento pode ser mais interessante para confirmar essa disposição:

b) Testes com instrumentos
O primeiro passo na identificação dos fios consiste em se identificar os terminais de um mesmo enrolamento, ou seja, os pares de fios. Para isso podemos usar o multímetro nas escalas mais baixas de resistências, conforme mostra a figura 17.


A observação visual permite ter uma idéia das posições dos fios identificados, ou seja, de sua extremidade do enrolamento.
Podemos completar o teste com a conexão experimental usando a lâmpada de 40 a 60 W em série, conforme mostra a figura 18.


Se ao ligarmos na configuração desejada a lâmpada acender com forte brilho, isto indica que os enrolamentos estão fora de fase. Basta inverter as ligações de um dos enrolamentos.
Se a lâmpada acender fracamente, tudo indica que a conexão está correta. Retire a lâmpada e meça as tensões do secundário se quiser uma confirmação de funcionamento.
Na figura 19 mostramos o modo de se fazer as conexões dos transformadores de modo a comutar as tensões.


Observe que estas ligações devem levar em conta as fases do transformador para que não ocorram os problemas que já citamos.

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