Os transformadores de força ou transformadores de alimentação são transformadores especialmente usados na entrada de fontes de alimentação analógicas.
Esses transformadores visam alterar a tensão da rede para um valor mais próprio para a alimentação dos circuitos e ao mesmo tempo proporcionar um isolamento do circuito em relação à rede de energia.
Os transformadores de força são formados por um enrolamento primário simples ou com várias tensões segundo a rede de energia e um ou mais secundários com as tensões que devem ser utilizadas pelos circuitos.
O primeiro bloco de uma fonte de alimentação, geralmente, é constituído por um componente único, que é o transformador. O transformador tem dupla função.
Ao aplicar uma tensão alternada no enrolamento primário de um transformador, obtemos em seu secundário uma tensão também alternada, mas de valor modificado segundo a relação que existe entre as espiras deste componente.
Assim, se tivermos um transformador que tenha 1 000 espiras de fio de cobre fino em seu enrolamento primário e aplicarmos 110 V, a tensão obtida no secundário será de 11 V apenas, se este enrolamento tiver 100 espiras.
O fio usado, neste caso, deve ser mais grosso que o do primário porque, o que perdemos em termos de tensão, obtemos na capacidade de corrente.
Se a corrente no primário for de 100 mA, a corrente máxima que obtemos no secundário será 1 ampère, conforme o leitor poderá ver na figura 1.
Um transformador, numa fonte de alimentação, pode ser usado tanto para diminuir como para aumentar a tensão, de acordo com as necessidades do projeto.
Veja, entretanto, que no secundário do transformador ainda obtemos uma tensão alternada, o que não serve para alimentar os circuitos.
Desta forma, para alimentar circuitos eletrônicos a partir da rede local, ao contrário do que muitos pensam, não se usa somente um transformador. É preciso algo mais.
Um fator importante, que deve ser observado no uso de um transformador ligado na rede local de alimentação ou transformador de força, é a fase da tensão que obtemos.
Conforme sabemos, uma corrente alternada se caracteriza por variações entre máximos e mínimos, que são representadas por uma curva denominada senóide, conforme o leitor pode ver clicando na figura 2.
Conforme podemos ver, temos instantes em que a corrente circula num sentido (semiciclos positivos), e instantes em que a corrente circula no sentido oposto (semiciclos negativos).
Quando ligamos um transformador na rede local de CA, a tensão alternada que obtemos no enrolamento secundário, acompanha as variações do primário, ou seja está em fase com o primário, conforme mostra a figura 3.
Isso significa que, quando temos a aplicação de uma tensão positiva no terminal A em relação a B, ou seja, nos semiciclos positivos, no secundário do transformador, C está positivo em relação a D.
Temos então um semiciclo positivo no secundário . Quando a polaridade se inverte no primário, o mesmo ocorre no secundário.
Existem aplicações em que é interessante também termos uma tensão alternada que não esteja em fase com o primário, ou seja, quando o terminal A do primário está positivo, o terminal correspondente do secundário estará negativo, ou com a FASE INVERTIDA.
Esta inversão de fase pode ser conseguida com um transformador que tenha um enrolamento duplo, ou seja, dotado de uma tomada central, conforme o leitor pode ver clicando mostra a figura 4.
Veja então que, tomando como referência a tomada central (também, abreviada por CT = center tap), enquanto o terminal “de cima” está na mesma fase do primário, o terminal “de baixo” está com a fase invertida.
No caso dos transformadores usados em fontes de alimentação, este fato tem uma utilidade que será melhor entendida mais adiante.
Outra utilidade do transformador numa fonte de alimentação está no fato do primário ser isolado do secundário.
Os enrolamentos de um transformador comum não mantém contato elétrico entre si, já que a transferência de energia se faz através de um campo magnético.
Isso significa que, usando um transformador numa fonte de alimentação, mesmo que não seja preciso diminuir ou aumentar a tensão, temos um fator de segurança importante.
Tocando em qualquer ponto do circuito, como em relação à terra não existe percurso para a corrente, não há perigo de choque (figura 5).
Lembramos que existem fontes que usam os chamados “auto-transformadores”, onde parte de um enrolamento é usado tanto no primário como no secundário, caso em que não existe o isolamento e, portanto, este “fator de segurança”.
Veja que os auto-transformadores podem ser usados tanto para aumentar como diminuir as tensões da rede.
Em alguns aparelhos “econômicos” o transformador, por ser elemento pesado e caro, é eliminado.
Nas fontes sem transformadores existem limitações importantes de modo que seu uso não é possível, senão em alguns poucos casos.
Os transformadores usados em fontes são normalmente chamados de “transformadores de alimentação”, “transformadores de força” ou simplesmente “transformadores para fontes”.
Os transformadores usados nas fontes são especificados de acordo com a tensão que fornecem em seu secundário, a corrente e, eventualmente, a existência ou não da tomada central.
Depois do transformador, uma fonte de alimentação apresenta uma etapa de retificação que passamos a estudar no próximo item.
Onde Encontramos Transformadores
Os transformadores também são o elemento básico de dispositivos importantes, para o bom funcionamento de aparelhos sensíveis a variações de tensão. Citamos nesse caso os estabilizadores de tensão. Como a tensão da rede de energia pode sofrer variações e, com isso, sair fora dos valores exigidos para um bom funcionamento desses aparelhos, são usados dispositivos denominados “estabilizadores ou reguladores de tensão” que possuem por base um transformador. Observe que a finalidade destes dispositivos é simplesmente alterar o valor da tensão alternada disponível. Em outras palavras, no estabilizador entra uma tensão alternada fora do valor exigido pelo equipamento, e sai também uma tensão alternada de 110 V ou 220 V, conforme o exigido pelo mesmo aparelho para um funcionamento normal.
O tamanho e peso destes transformadores dependerá da potência que devem fornecer ao circuito alimentado.
Assim, temos desde os tipos pequenos com tensões na faixa de 3 a 12 V com correntes que não passam de 500 mA e que são bastante pequenos, até os de grandes dimensões com tensões elevadas e correntes também usados em fontes de potências que superam os 50 W. Na figura 6 temos alguns desses transformadores.
Estes transformadores costumam ter uma codificação especial para se identificar os enrolamentos, o que é feita pela cor dos fios. Assim temos:
0 V – preto
110 V – marrom
220 V – vermelho
Como variação para este código temos:
0 V – preto
110 V – preto/amarelo
Nos casos em que existem tensões intermediárias, normalmente o transformador é acompanhado de um folheto que dá as identificações dos fios.
Um tipo de transformador que está se tornando comum nesta aplicação é o de núcleo toroidal, conforme mostra a figura 7.
Pelo seu alto rendimento ele é menor do que os tipos comuns de núcleo de ferro-silício laminado e por isso tem sido utilizado nos projetos mais modernos que fazem uso deste componente.
Os transformadores de força são especificados da seguinte forma:
a) tensão do enrolamento primário
b) tensão do(s) enrolamento(s) secundário(s)
c) correntes do(s) enrolamento(s) secundário(s)
O produto das correntes pelas tensões dos enrolamentos secundários dá a potência do transformador.
Ver também:
◦ Transformadores (288)
◦ Fontes de Alimentação (152)
◦ Transformador de isolamento (287)
◦ Transformadores toroidais (820)
