Dicionário Hackaday: Transformadores

Coisa engraçada, eletricidade. É tudo uma questão de volts e amplificadores e de controlar esses dois fatores. Na maioria das vezes, a eletricidade que entra em seu dispositivo está em uma voltagem mais alta do que você precisa, então você deve convertê-la em algo mais utilizável. A maneira mais fácil de fazer isso é com um transformador.

O transformador em sua fonte de alimentação pega uma alta voltagem da rede elétrica e a converte em uma voltagem mais baixa para alimentar seus aparelhos. Você encontrará um em todas as fontes de alimentação, desde a versão USB em miniatura que alimenta seu telefone celular até os grandes pendurados em um poste telefônico que conduzem a eletricidade da rede elétrica de sua casa. Embora esses transformadores tenham tamanhos diferentes, eles compartilham o mesmo design fundamental.

O transformador básico é composto por duas bobinas de fio enroladas em um núcleo de metal. Uma corrente alternada é aplicada a uma dessas bobinas (chamada de primária), que cria um campo magnético no núcleo de metal. Esse campo magnético, por sua vez, cria uma corrente na segunda bobina, chamada de secundária. A relação dessas duas correntes é o importante, e isso é definido pela razão do comprimento de cada uma das bobinas, geralmente definida como o número de voltas que cada bobina faz. Se as duas bobinas tiverem o mesmo número de voltas, a corrente que entra na bobina primária e sai da bobina secundária será quase idêntica. Se a bobina secundária tiver o dobro de voltas, a tensão será quase dobrada. Se a bobina secundária tiver metade das voltas, a tensão cairá quase pela metade. Isso ajuda a explicar a nomenclatura usada pelos transformadores: step up e step down. O tipo step up cria uma tensão mais alta (como a usada nesta escada de Jacobs), enquanto o tipo step down reduz a tensão.

Para que um transformador funcione, deve ser usada corrente alternada (CA). A CA produz um campo magnético variável (chamado fluxo) que induz uma corrente na bobina secundária. Se não houver campo magnético variável, não haverá corrente induzida. Se você precisar de uma saída CC, a sequência em uma fonte de alimentação começará com um transformador para diminuir a CA da tomada de parede para um nível mais baixo, então essa tensão CA mais baixa será convertida na CC que é produzida pela fonte de alimentação .

Existem muitos fatores que afetam o funcionamento dos transformadores. Isso inclui do que o núcleo é feito: o metal afeta a forma como o campo magnético flui. Parte da energia no campo magnético também se perde inevitavelmente antes de criar a corrente na bobina secundária, chamada de perda por corrente parasita.

Tudo isso afeta o desempenho do transformador; portanto, a maioria dos transformadores é projetada sob medida para a finalidade específica em mente. O design do transformador é uma arte complicada que requer muitos fatores a serem levados em consideração. Um bom começo é um guia de design como este da Wurth, que fabrica componentes e kits de transformadores.

Existem também vários tipos diferentes de transformadores, incluindo tipos flyback usados ​​em projetos de alta tensão, como tubos de raios catódicos (CRT), tipos toroidais que contêm o campo magnético, autotransformadores que podem lidar com diferentes tensões de entrada enquanto ainda produzem uma tensão de saída fixa, os transformadores aircore, que não possuem núcleo metálico e são menores, e os transformadores pizeo, que usam um elemento pizeoelétrico para detectar a força física.

Você não precisa de um kit para experimentar transformadores, no entanto. Um transformador pode ser tão simples quanto um par de pedaços de fio enrolados em alguns pedaços de aço ou dois pedaços de fio enrolados em um anel de metal, por isso é fácil experimentar por conta própria.