Calculadora de relação de espiras, corrente e rendimento do transformador

O que é a relação de espiras?

A razão entre os números de espiras dos enrolamentos primário e secundário determina a relação das tensões. Para um transformador ideal:

N1 / N2 = V1 / V2 = I2 / I1

A tensão acompanha o número de espiras, e a corrente varia no sentido inverso. O lado com menos espiras tem menor tensão e maior corrente. A potência aparente de entrada é igual à de saída.

Exemplo

Ao aplicar 230 V a um transformador com 1000 espiras no primário e 100 espiras no secundário, a tensão secundária é 230 × 100 / 1000 = 23 V. Com uma carga de 100 VA, a corrente do primário é 100 / 230 = 0,435 A, e a do secundário é 100 / 23 = 4,35 A.

Correntes nominais

A potência em kVA e as tensões da placa de identificação permitem calcular as correntes. Use I = S / V no sistema monofásico e I = S / (√3 × V) no trifásico. Um transformador de distribuição de 1000 kVA e 34,5 / 0,4 kV tem corrente nominal no secundário de 1.000.000 / (1,732 × 400) = 1443 A.

Rendimento

O transformador tem duas perdas principais. A perda no núcleo existe enquanto ele está energizado e não varia com a carga. A perda no cobre aumenta com o quadrado da corrente de carga. O rendimento é η = P2 / (P2 + P_fe + x² × P_cu), em que x é o carregamento. O máximo ocorre na carga em que a perda no cobre é igual à perda no núcleo.

Regulação de tensão

A tensão do secundário diminui à medida que o transformador recebe carga. A regulação é a diferença entre as tensões em vazio e a plena carga, dividida pela tensão a plena carga. Quanto menor, melhor.

Limites

Os cálculos da relação de espiras consideram um transformador ideal. Dimensionar um transformador a partir das espiras também exige seção do núcleo, densidade de fluxo, frequência, seção do fio e ocupação da janela, aspectos não abrangidos por esta calculadora. Em um transformador trifásico, a relação das tensões de linha pode diferir da relação de espiras por um fator de √3, dependendo do grupo vetorial.

Perguntas frequentes

Como calcular a relação de espiras de um transformador?

Por exemplo, dividir as espiras do primário pelas do secundário resulta em uma relação de 12 para 1200 e 100 espiras, produzindo uma tensão secundária ideal de 19,17 V a partir de 230 V. Este cálculo preliminar de transformador ideal desconsidera a queda de tensão sob carga, o dimensionamento da isolação, a saturação do núcleo e as perdas reais nos enrolamentos.

Calcular com estes valores