Acoplamento magnético e transformadores

CENTRO UNIVERSITÁRIO NEWTON PAIVA – BURITIS

FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA – FACET

CURSO ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO

JOÃO PAULO FERNANDES CARVALHO - 11312631

ACOPLAMENTOS MAGNÉTICOS E TRANSFORMADORES

BELO HORIZONTE

ABRIL/2016

ACOPLAMENTOS MAGNÉTICOS
O acoplamento magnético é quando dois laços com ou sem contato se afetam através do campo magnético criado por um deles. Onde há a passagem de corrente, temos a criação de um campo magnético.
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Exemplo de acoplamento magnético, podemos perceber que devido a corrente gerada no primário, temos a criação de um campo magnético, que assim cria dois laços, em L1 e L2 e tensão nessa última. Se considerarmos duas bobinas com autoindutâncias L1 e L2 que estão próximas. A bobina L1 tem N1 espiras e a bobina L2 tem N2 espiras e assumindo que na bobina 2 não transporta corrente. O fluxo magnético 𝜙1 originário na bobina 1 tem dois componentes: o componente 𝜙11 criado pela bobina e percorre ela mesma e a componente 𝜙12 que percorre ambas as bobinas. Portanto: 𝜙1=𝜙11+𝜙12. Utilizaremos M para definir a indutância mútua entre duas bobinas, assim como a auto impedância L, M é medida em henrys (H). O acoplamento mútuo só existe quando duas bobinas estão próximas entre si e os circuitos forem alimentados pelas fontes variáveis com o tempo. Concluímos que indutância mútua e quando um indutor tem a capacidade de induzir tensão em um indutor vizinho.
[pic 2]
Se uma corrente entra pelo terminal da bobina marcado com um ponto, a polaridade de referência da tensão mútua na segunda bobina é positiva no terminal da segunda bobina marcado com um ponto . Da mesma forma, se uma corrente sai do terminal da bobina marcado com um ponto, a polaridade de referência da tensão mútua na segunda bobina é negativa no terminal marcado com um ponto na segunda bobina.[pic 3][pic 4]

Portanto, a polaridade de referência da tensão mútua depende do sentido de referência da corrente indutora e dos pontos das bobinas acopladas.

TRANSFORMADORES

- Transformadores Lineares
Transformador é um dispositivo de quatro terminais formado por duas (ou mais) bobinas acopladas magneticamente.

O transformador é um dispositivo magnético que tira proveito do fenômeno da indutância mútua.
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O transformador é linear se as bobinas forem enroladas em um material magneticamente linear, um material para o qual a permeabilidade magnética é constante. Entre esses materiais, podemos citar o plástico, baquelite e a madeira. Na realidade, a maioria dos materiais é magneticamente linear. Os transformadores lineares, usados em aparelhos de rádio e TV, são, algumas vezes, chamados transformadores de núcleo de ar, embora nem todos sejam necessariamente de núcleo de ar.

- Transformadores Ideais
Transformador ideal é um com acoplamento perfeito, formado por duas (ou mais) bobinas com grande número de espiras enroladas em um núcleo comum de alta permeabilidade. Em decorrência disso, o fluxo se associa com todas as espiras de ambas as bobinas resultando, consequentemente, em um acoplamento perfeito. Para verificarmos como um transformador ideal é o caso limitante de dois indutores acoplados em que as indutâncias se aproximam do infinito e o acoplamento é perfeito. Notamos então que o transformador ideal, é um transformador sem perdas com coeficiente de acoplamento unitário no qual as bobinas primárias e secundário possuem autoindutâncias infinitas. Transformadores com núcleo de ferro são bem próximos de um transformador ideal, usados em sistemas de geração de energia elétrica. Dadas essas suposições, quando uma tensão V1 variável no tempo for aplicada aos terminais do primário, então um fluxo ᵩ deve ser estabelecido no núcleo de modo que a FCEM e1 seja igual a tensão aplicada. Assim,
[pic 6]