Centro Federal de Educação Tecnológica de Santa Catarina
Departamento Acadêmico de Eletrônica
CST em Sistemas Eletrônicos
Projeto
j
de Transformadores
de Baixa Freqüência
Projeto Integrador I
Prof. Clóvis Antônio Petry.
Florianópolis, junho de 2008.
Bibliografia para esta aula
Transformadores
1 Projeto de transformadores.
1.
transformadores
www.cefetsc.edu.br/~petry
Projeto de transformadores
O projeto de um transformador depende
depende::
• Da freqüência de operação;
• Tensão e potência de operação;
• Dos locais de instalação;
• Entre outros....
Projeto de transformadores
Projetando um transformador de baixa freqüência e baixa
potência::
potência
• Transformador isolador;
• Transformador para fontes de alimentação;
• Transformador p
para medidas elétricas;;
• Entre outros....
Projeto de transformadores
Características do núcleo:
núcleo:
- Perdas p/ chapas de cristais não orientados – 2,7%
2 7% de silício
- @ 400 Hz; 1,3 T = 7,5 W/kg;
- Perdas p/ chapas de cristais orientados – 3,1% de silício
- @ 400 Hz; 1,3 T = 2 W/kg.
Projeto de transformadores
Características do núcleo:
núcleo:
Projeto de transformadores
Características do núcleo:
núcleo:
Projeto de transformadores
Montagem do núcleo (com entreferro):
entreferro):
Chapas de formato I
Fendas para os parafusos
de regulagem e fixação
Entreferro
Carretel e bobinado
Ch
Chapas
de
d formato
f
t E
Suportes para fixação das chapas
e regulagem do entreferro
Projeto de transformadores
Montagem do núcleo (com entreferro):
entreferro):
0,5a
g
1,5a
2a
0,5a
0,5a
a
c
3a
Projeto de transformadores
Tamanhos padrão de carretéis EI
EI::
a
[cm]
axc
[cm x cm]
Alt. x Larg. x Comp.
[cm x cm x cm]
1,6
1,6 x 1,6
4,00 x 4,8 x 3,2
1,6
1,6 x 2,2
4,00 x 4,8 x 3,8
1,6
1,6 x 2,3
4,00 x 4,8 x 3,9
1,9
1,9 x 1,9
4,75 x 5,7 x 3,8
1,9
1,9 x 2,2
4,75 x 5,7 x 4,1
2,2
2,2 x 2,2
5,50 x 6,6 x 4,4
2,2
2,2 x 3,0
5,50 x 6,6 x 5,2
25
2,5
2 5 x 2,5
2,5
25
6 25 x 7,5
6,25
7 5 x 5,0
50
2,9
2,9 x 2,9
7,25 x 8,7 x 5,8
3,2
2,9 x 3,8
8,00 x 9,6 x 6,7
3,2
,
3,2
, x 3,2
,
8,00
, x 9,6
, x 6,4
,
3,2
3,2 x 3,8
8,00 x 9,6 x 7,0
3,2
3,2 x 5,0
8,00 x 9,6 x 8,2
Projeto de transformadores
1) Dados de entrada:
entrada:
Vi = 100V
Tensão de entrada;
Vo = 100V
Tensão de saída;
So = 15VA
Potência de saída;
Fr = 60 Hz
Freqüência de operação;
Bm = 11300 G
Fluxo máximo;
d = 4,5 A / mm 2
Densidade de corrente;
a = 1,9 cm Largura da
d perna centrall do
d núcleo;
l
c = 2,2 cm
Comprimento do núcleo;
N =1
Relação de transformação.
transformação
Projeto de transformadores
2) Cálculo da seção geométrica do núcleo:
núcleo:
S g = a ⋅ c = 1,9 ⋅ 2,2
S g = 4,18 cm 2
3) Cálculo da seção magnética do núcleo:
núcleo:
Sm = 0,9 ⋅ S g = 0,9 ⋅ 4,18
Sm = 3,762 cm 2
4) Cálculo da potência do transformador:
transformador:
2
2
⎛ Sm ⎞
⎛ 3,762 ⎞
S =⎜
⋅ Fr = ⎜
⋅ 60
⎟
⎟
⎝ 7,5 ⎠
⎝ 7,5 ⎠
S = 15,096VA
Projeto de transformadores
5) Cálculo do número de espiras:
espiras:
108 ⋅ Vi
108 ⋅ 100
Np =
=
4,44 ⋅ Bm ⋅ Sm ⋅ Fr 4,44 ⋅ 11300 ⋅ 3,762 ⋅ 60
N p = 884espiras
884 i
Np
884
Ns =
=
N
1
N s = 884espiras
Projeto de transformadores
6) Cálculo das correntes (valores eficazes)
eficazes)::
So 15
=
Ip =
Vi 100
I p = 0,15
0 15 A
So 15
=
Is =
Vs 100
I s = 0,15
, A
Projeto de transformadores
7) Escolha da seção dos condutores:
condutores:
Ip
0,15
S p = ⋅ 10 =
⋅ 10−2
d
4,5
−2
−4
S p = 3,333 ⋅ 10 cm
Ss =
2
Is
01
0,15
⋅ 10−2 =
⋅ 10−2
4,5
d
−4
S s = 3,333
3 333 ⋅ 10 cm
Fio 32 AWG
Fio 32 AWG
2
Dados do fio 32 AWG:
Scobre = 0,000320 cm 2
Sisol = 0,000459 cm 2
Disol = 0,024 cm
Projeto de transformadores
8) Cálculo do fator de ocupação:
ocupação:
0,75 ⋅ a 2
0,75 ⋅ 1,92
Fo =
=
Sisol ⋅ N p + Sisol ⋅ N s 0,000459 ⋅ 884 + 0,000459 ⋅ 884
Fo = 3,336
Projeto de transformadores
Exercício de aplicação:
aplicação:
In a
+55 V
Comum
0V
220 V
In b
Amplificad
dor
Reede de energia elétrica
Projetar
P
j t um transformador
t
f
d de
d b
baixa
i ffreqüência
üê i para alimentar
li
t o
amplificador mostrado na figura abaixo.
120 W
−55 V
Obs.: o valor eficaz da corrente no secundário do transformador deve ser obtido
por simulação.