Algumas perguntas sobre transformadores

Luccas Fernando · 26 de fevereiro de 2021

Como um transformador pode aceitar tanto 110v quanto 220v? Que tipo de circuito teria que ter? Seria tipo um transformador com tap central na entrada?

Como funciona a razão no número de espiras? Isso afeta somente a corrente? E o que muda a espessura do fio?

Não é dever de casa.

rjjj · 26 de fevereiro de 2021

Pode-se aplicar diferentes tensões no enrolamento primário de um transformador abaixador, desde que sejam menores que a tensão máxima nominal. A relação de espiras é aproximadamente constante e a potência é quase totalmente conservada de um lado para o outro .

A relação de espiras é baseada em cálculos complexos envolvendo as auto-indutâncias e indutâncias mútuas internas do transformador. Ela é um termo que aparece em equações com somente tensões e com somente correntes. A espessura do fio, por sua vez, é uma característica construtiva e depende da corrente máxima que poderá fluir por cada enrolamento do transformador.

Espero ter ajudado .

Renato.88 · 26 de fevereiro de 2021

1 hora atrás, Luccas Fernando disse:

Como um transformador pode aceitar tanto 110v quanto 220v?

Um transformador calculado para 220V pode aceitar 110V no seu primário.

Porém com metade da tensão, no secundario teremos metade da tensão e corrente também.

1 hora atrás, Luccas Fernando disse:

Que tipo de circuito teria que ter? Seria tipo um transformador com tap central na entrada?

Os trafos com tap central sim, aceitam as duas tensões sem perdas no secundário.

Podemos selecionar a tensão de entrada através de uma chave (aquele famoso botão de 110/220V que tem atrás dos equipamentos que usam transformador).

Lembrando que um trafo calculado pra 110V jamais pode ser ligado em 220V.

1 hora atrás, Luccas Fernando disse:

Como funciona a razão no número de espiras?

A quantidade de espiras do trafo afeta na sua tensão de saída, por exemplo o trafo de 220V tem o dobro de espiras do trafo de 110V.

Quanto a relação de espiras, como quantas precisam para chegar a 1V. Aí entram os cálculos complexos que envolvem o material do trafo e o tamanho do núcleo.

1 hora atrás, Luccas Fernando disse:

E o que muda a espessura do fio?

A corrente.

Voltando ao exemplo de 110V e 220V, em 110V enrola-se menos espiras, porém o fio deve ser mais grosso, pois com menos tensão a corrente aumenta.

Em 220V se faz ao contrário.

No final a quantidade de material (massa) para as duas tensões acabam sendo quase a mesma.

Thiago Miotto · 26 de fevereiro de 2021

A maioria dos transformadores 110 ou 220 que vejo tem 3 fios. Um esquema de ligação em 110, e outro em 220.

Embora o esquema da chave falado funcione, acho perigoso, por isso, eu faria com 3 fios e instrução de como ligar impressa junto aos fios.

Luccas Fernando · 27 de fevereiro de 2021

@rjjj @Renato.88 @Thiago Miotto Agradeço a todos pelo esclarecimento.

48 minutos atrás, Renato.88 disse:

Os trafos com tap central sim, aceitam as duas tensões sem perdas no secundário.

Podemos selecionar a tensão de entrada através de uma chave

E qual seria um método de seleção automático? Eu não imagino nada além de relés, mas estes sumiriam com a tensão na saída por um período aí de alguns milissegundos acho, e não sei como seria um circuito pra avaliar a tensão de entrada.

51 minutos atrás, Renato.88 disse:

Quanto a relação de espiras, como quantas precisam para chegar a 1V. Aí entram os cálculos complexos que envolvem o material do trafo e o tamanho do núcleo.

1 hora atrás, rjjj disse:

A relação de espiras é baseada em cálculos complexos envolvendo as auto-indutâncias e indutâncias mútuas internas do transformador.

Há alguma forma de estimar essa quantidade "empiricamente"? Ou só através de cálculos?

Renato.88 · 27 de fevereiro de 2021

1 hora atrás, Luccas Fernando disse:

E qual seria um método de seleção automático? Eu não imagino nada além de relés, mas estes sumiriam com a tensão na saída por um período aí de alguns milissegundos acho, e não sei como seria um circuito pra avaliar a tensão de entrada

Sim, é com relés mesmo.

Mas poucos equipamentos usaram esse sistema.

Como exemplo, posto essa fonte antiga retirada de um Vídeo k7 dos anos 80:

https://www.clubedohardware.com.br/applications/core/interface/file/attachment.php?id=155854

O trafo fica sempre no 220V, mas se o circuito do relé identificar que é 110V ele troca o tap do trafo.

A maioria dos aparelhos hoje usa fonte chaveada, a entrada da rede vai num circuito eletrônico que não se importa com a tensão que é alimentado. O trafo vem depois, e sempre recebe valores compatíveis a ele devido a estes circuitos.

Veja abaixo o circuito de uma fonte chaveada simples:

Essa fonte funciona com qualquer valor de tensão entre 90 e 240VCA, os transistores junto com os diodos conseguem ajustar o valor de alimentação corretos para o trafo independente da tensão que entra.

Já Os poucos aparelhos que sobraram usando trafo comum, ainda tem a chave ou só funcionam em uma única tensão.

1 hora atrás, Luccas Fernando disse:

Há alguma forma de estimar essa quantidade "empiricamente"?

Quem é acostumado mexer com transformadores consegue deduzir as relações de espiras de acordo com o tamanho do núcleo.

Quanto maior o tamanho do núcleo, menos espiras pra determinado valor de tensão e vice-versa.

.if · 27 de fevereiro de 2021

11 horas atrás, Luccas Fernando disse:

E qual seria um método de seleção automático?

rjjj · 27 de fevereiro de 2021

@Luccas Fernando

Com um transformador típico de bancada, dá para fazer ensaios com potenciômetros no secundário enquanto o primário recebe a tensão da tomada elétrica. Assim, medindo com um multímetro, a relação de espiras pode ser encontrada dividindo as tensões ou as correntes entre si.

Espero ter ajudado .

Luccas Fernando · 10 de março de 2021

Olá novamente.

Em 26/02/2021 às 20:35, Renato.88 disse:

Um transformador calculado para 220V pode aceitar 110V no seu primário.

Porém com metade da tensão, no secundario teremos metade da tensão e corrente também.

Caso a ideia fosse retificar e regular a tensão, isso aí valeria mais a pena que um transformador com tap central na entrada? Porque daí não teria que me preocupar com o fato de ter que mudar o estado do switch de 110/220V.

Aliás, isto não seria considerado "gambiarra", né? Mesmo que foi calculado para 220V, acredito que não haveria problema algum de usar 110V na entrada, e se há algum contra, agradeceria se me ensinasse.

Renato.88 · 11 de março de 2021

1 hora atrás, Luccas Fernando disse:

Porque daí não teria que me preocupar com o fato de ter que mudar o estado do switch de 110/220V.

A ideia é boa, mas não funciona bem.

É como eu disse acima, a tensão cai.

Num exemplo:

Preciso ligar na tomada um rádio que funcione em 12V, tipo os de automóvel.

Então compro um trafo com entrada de 220V e saída de 12V.

Em 220 obviamente que vai funcionar bem.

Mas no 110V só vai sair 6V, então o rádio não funciona.

Eu poderia então fazer outra coisa, comprar um trafo de 24V e colocar na saída um circuito eletrônico pra limitar a tensão em 12V e não queimar o rádio.

Assim quando eu ligar em 110V também terei 12V.

Só que aí entra outro problema, a fonte fica grande, cara e pesada afinal um trafo de 24V é muito maior.

Foi por isso que os fabricantes de aparelhos eletrônicos desistiram dos trafos de 60 Hz.

Hoje as fontes usam um trafo minúsculo e chaveiam a tensão automaticamente.

Luccas Fernando · 11 de março de 2021

@Renato.88

49 minutos atrás, Renato.88 disse:

Eu poderia então fazer outra coisa, comprar um trafo de 24V e colocar na saída um circuito eletrônico pra limitar a tensão em 12V e não queimar o rádio.

Assim quando eu ligar em 110V também terei 12V.

Mas se usasse um regulador genérico, por exemplo, LM7812, precisaria de uma margem de uns 3 volts, certo?

Eu poderia, por exemplo, se quisesse regular pra 5V, calcular um transformador pra entrada de 220V e saída de uns 18V, porque daí com 110V na entrada, teria 9V na saída, e seria uma margem boa pra regular.

Ainda vou dar uma estudada a cerca dos reguladores de tensão, daqui umas semanas volto com mais dúvidas

49 minutos atrás, Renato.88 disse:

a fonte fica grande, cara e pesada afinal um trafo de 24V é muito maior

Isso não seria problema, não pretendo mexer com algo físico por enquanto.

Renato.88 · 11 de março de 2021

20 minutos atrás, Luccas Fernando disse:

Mas se usasse um regulador genérico, por exemplo, LM7812, precisaria de uma margem de uns 3 volts, certo?

Certo.

20 minutos atrás, Luccas Fernando disse:

Eu poderia, por exemplo, se quisesse regular pra 5V, calcular um transformador pra entrada de 220V e saída de uns 18V, porque daí com 110V na entrada, teria 9V na saída, e seria uma margem boa pra regular.

Inclusive eu mesmo já fiz isso.

Mas tem que levar em consideração que a corrente também cai.

Se o trafo é calculado pra fornecer 2A em 220V em 110V só fornece até 1A.

Seguindo o exemplo, se a sua carga consumir menos de 1A, tá beleza.

Luccas Fernando · 26 de março de 2021

@Renato.88 Olá novamente

Se eu fizer, por exemplo:

seria melhor que:

Sendo que a ideia é ter 5V na saída? Se sim, qual diodo que eu usaria pra ter um Vd mais próximo de 0.7V?

Outra pergunta: há alguma forma de usar zener para avaliar se na entrada, que é conectada na rede elétrica, eu tenho 110 ou 220V? No caso a ideia seria retificar antes e usar o zener para acionar um relé (será feito num simulador).

Renato.88 · 26 de março de 2021

1 hora atrás, Luccas Fernando disse:

Sendo que a ideia é ter 5V na saída? Se sim, qual diodo que eu usaria pra ter um Vd mais próximo de 0.7V?

A ideia do diodo comum é boa quando não temos o zener correto.

Mas eu prefiro o zener de 5V1, na prática a tensão fica na casa dos 5V redondos mesmo.

O diodo comum não tem uma construção precisa igual a do zener, sua tensão vai conforme temperatura e tensão aplicada.

O objetivo desse tipo de diodo é somente retificar a corrente, o valor de 0,7V não é importante pra ele.

1 hora atrás, Luccas Fernando disse:

Outra pergunta: há alguma forma de usar zener para avaliar se na entrada, que é conectada na rede elétrica, eu tenho 110 ou 220V? No caso a ideia seria retificar antes e usar o zener para acionar um relé (será feito num simulador).

Sim, é possível.

Eu já fiz um circuito desses.

São dois leds, um com zener e o outro sem.

O led com o zener deverá acender somente em 220V.

O outro acende nas duas tensões.

Nem precisa de relé se o objetivo é acender o led.

Luccas Fernando · 26 de março de 2021

@Renato.88 Fiz o seguinte, poderia dar uma olhada por favor?

Nunca mexi com relés antes, e estava aprendendo sobre zener não faz muito tempo, então não espere muito de mim

Coloquei aquele capacitor meio que instintivamente, se não tivesse um lá, o relé iria ficar armando e desarmando.

Saberia me explicar também a necessidade de um diodo entre os terminais da bobina do relé?

Thiago Miotto · 26 de março de 2021

9 minutos atrás, Luccas Fernando disse:

Saberia me explicar também a necessidade de um diodo entre os terminais da bobina do relé?

Para proteção no desligamento, pois este pode gerar uma corrente que "mataria" o Mosfet de acionamento instantaneamente.

https://www.newtoncbraga.com.br/index.php/duvidas-dos-internautas/5108-duv251.html

Mas não entendi seu circuito, ele fica ligado direto?
Como você ligará e desligará o relé?

Renato.88 · 26 de março de 2021

@Luccas Fernando na teoria seu circuito pode funcionar.

Mas na prática, ele não é tão prático.

O capacitor ali realmente é necessário pois um relé de CC vai vibrar mesmo, mas perceba que a tensão de trabalho é de no mínimo 350V.

O relé também, terá que ter uma bobina de 110 ou 220V.

Esses componentes não são tão baratos e nem são tão pequenos.

Fica melhor você fazer com baixa tensão, tipo um relé de 12 ou 24V.

Pra isso se faz o uso de um capacitor em série com o circuito, aproveitando sua reatancia capacitiva este capacitor irá se comportar como uma resistência.

57 minutos atrás, Thiago Miotto disse:

Mas não entendi seu circuito, ele fica ligado direto?
Como você ligará e desligará o relé?

É uma seletor automático de tensão.

O relé só funciona com a alimentação em 220V.

Provavelmente irá fazer a troca dos taps de um trafo.

Luccas Fernando · 26 de março de 2021

@Renato.88 @Thiago Miotto

Errei uma coisa... Perdão.

Ta... Esse seria o circuito.

1 hora atrás, Thiago Miotto disse:

Como você ligará e desligará o relé?

Então, considerei Vz = 200Vrms pra ter uma margem de erro, que é um pouco menor que 10%.

Coloquei o capacitor lá pro relé não ficar armando e desarmando sem parar, e então caso Vin > Vz, o switch do relé muda de posição para onde saem 220Vrms, caso contrário, permaneceria na posição onde saem 110Vrms.

2 minutos atrás, Renato.88 disse:

O relé também, terá que ter uma bobina de 110 ou 220V.

Não teria que ter uma bobina de Vin - Vz ≥ 20Vrms?, já que o zener lá está em série.

3 minutos atrás, Renato.88 disse:

O capacitor ali realmente é necessário pois um relé de CC vai vibrar mesmo, mas perceba que a tensão de trabalho é de no mínimo 350V.

Qual um bom valor para o capacitor? Ou como calcular?

Eu o coloquei na posição certa ali né? Antes do zener.