TRANSFORMADOR ISOLADOR

[Pask]

Amigos, comprei um trafo de 500VA para uso pessoal e realizei o teste inicial nele. Em vazio, ele apresentou uma tensão de saida de 116V quando a tensão de entrada foi de 127V. Ao colocar uma lâmpada incandescente de 60W na saída, a tensão caiu para 114,5V; ao colocar uma lâmpada de 100W, a tensão de saída caiu para 113V; com uma lâmpada de 150W, a tensão foi para 111,5V e com uma lâmpada de 200W, a tensão foi para 110V. Ou seja, entre o funcionamento sem carga (116V) e o funcionamento com uma carga de até 200W (110V), houve uma diferença de tensão de 6 volts!
Ora, se o trafo tem uma potência de 500VA, supõe-se que ele deveria suportar, com uma queda mínima de tensão, uma carga máxima de até 500W ou algo em torno disso, mesmo com perdas no núcleo e nos fios dos enrolamentos.
Gostaria de ressaltar que não se trata de um auto-trafo mas sim de um transformador com enrolamentos primário e secundário independentes entre si.
Agora vem a pergunta: onde está o problema deste trafo? Por que ele não suporta nem metade da carga máxima? Será a qualidade das chapas do núcleo, será algum erro no dimensionamento dos fios de cobre das bobinas?
Se alguém puder me dar uma "luz" agradeço.

Pask.

[Silvio51]

Dependendo da marca/fabricante estes trafos säo uma porcaria... provavelmente ele näo é de 500VA. Säo uns ladröes... é a mesma enrolaçäo que se utilizam em áudio ( um amplificador de 15W RMS eles vendem como sendo de 300W).

[renatokodaira]

Se voce inverter as ligaçoes (o que era entrada passa a ser saida e vice e versa) ocorre o mesmo ?

Outro dia eu mesmo enrolei um trafo isolador e fiz com que um enrolamento tivesse algumas espiras a menos pra compensar essa perda (que eu acho que ocorre principalmente na bitola estreita dos fios usados). As vezes o nucleo tambem nao eh dimensionado para a potencia necessaria, sendo pequeno demais.

[rcakto]

ou o fator de potencia dele é inferior a 0,85..... tem de se olhar isso tambem... eu tenho um aqui em casa que acontece o mesmo.. quando pedi para o meu professor testar no trabalho dele, descobriu que o fator de potencia era de 0,75 MUITO inferior ao que tinham me passada, que era de 0,90....

[andre_luis]

Pask,

Na determinação da capacidade de condução de energia de um transformador, é mais comum relacionar a potencia á capacidade do núcleo do que do enrolamento.

Para o ferro-silício em 60Hz em qualquer laminação, a capacidade do núcleo é definido pela equação :

Código: Selecionar todos

P = ( RAIZ_QUADRADA ( Ae ) ) / 10.000

onde :

Código: Selecionar todos

P = Capacidade de transformação de potencia do transformador [W]
Ae = Área efetiva do caminho magnético ( seção transversao do braço central ) [m^2]


Para o cálculo devido á perda pelos enrolamentos, voce pode estimar utilizando qualquer tabela de fiação (AWG) na web, mas vai te dar uma noção aproximada, já que é função da temperatura.

Pode ser que no seu caso esteja havendo influencia dos 2 fenomenos.
O ideal é que ambos os fenomenos não permitissem uma queda de mais de 10% na capacidade máxima do transformador.

Um outro ponto que voce deve levar em consideração, é como está sendo feita a medida. É comum encontrar distorção harmonica na rede elétrica ( deforação na crista da senóide ), e dependendo se o seu equipamento estiver medindo o Pico ou o valor Eficaz, isso poderá te dar informações distintas.

+++

[Pask]

Acredito que a sua fórmula esteja incorreta. Revise os números por favor. As medidas do braço central do núcleo do trafo são: 3,5cm x 5,0cm.

Pelos meus cálculos, a potência seria então:

Sfe = Ktrafo * raiz (S / f)

Onde:

Sfe => área do braço central do núcleo em cm2
ktrafo => fator de projeto (valor em torno de 7,5)
S => potência do trafo em VA
f => frequência da rede elétrica

Então:
Sfe = 3,5 x 5 = 17,5 cm2
ktrafo = 7,5
S = ?
f = 60Hz

Substituindo na expressão:

17,5 = 7,5 * raiz (S/60)
17,5 / 7,5 = raiz (S/60)
2,33 = raiz(S/60)
(2,33)2 = S/60
5,43 = S/60
S = 5,43 * 60 = 325,73 VA (potência aparente deste trafo)

Veja que, pelos dados obtidos neste cálculo, a potência é 34,8% inferior ao valor nominal de 500VA indicado pelo fabricante!

[MOR_AL]

Olá Pask! Tudo bem?!

1 - Primeiramente deve-se conhecer as especificações do trafo.
500VA para quais condições?
É de se esperar, que conforme a potência na carga aumente, a tensão de secundário diminua. O quanto deve diminuir é que deve ser informado pelo fabricante.
2 - Tenho um livro que trata do cálculo de transformadores:
Título: Transformadores
Autor: Afonso Martignoni
Editora: Globo, RJ
Edição: 7
Na página 80, temos, para transformador com UM primário e UM secundário:
Sm = 7,5 * sqrt(W2 / f)
Sm - Área transversal MAGNÉTICA, da perna central (Núcleo EI), em cm2.
sqrt - Raiz quadrada de..
W2 - Potência secundária em Volt-Ampères
f - Frequência em Hz.
Substituindo para o seu caso (500VA), tem-se:
Sm = 7,5 * sqrt(500 / 60) = 21,65 cm2.
Essa é a área magnética. A área geométrica (Sg) é 10% maior, ou:
Sg = 1,1 * Sm = 1,1 * 21,65 = 23,82cm2.
Meça o seu trafo e veja se a área é, pelo menos, igual ao valor calculado.
No exemplo do livro, o autor calcula o número de espiras do primário. ... Aí já não dá para conferir sem abrir o trafo.
Depois ele calcula o número de espiras do secundário.
ELE aumenta o número de espiras de secundário em 10% "a fim de compensar as perdas".
Nesse exemplo, há diferença entre usar o primário ou secundário, como primário.
Esse cálculo é aproximado.
Um cálculo mais detalhado, em que outros parâmetros são mais controlados, é encontrado em outro livro "Transformer and Inductor Design Handbook".
Nesse livro você aprende a calcular transformador, com aumento desejado de temperatura, regulação, etc.

Mandei enrolar um trafo para isolamento galvânico, para 150VA e primário: 110+110 e secundário: 110+110.
Usando a equação apropriada (para dois enrolamentos primários e dois secundários), calculei que Sg deveria ser de 16cm2. Medi 18cm2... Melhor que o calculado.
O trafo pesa cerca de 3kg (maior ou igual que. Medi com uma balança de banheiro).
Ainda não fiz nenhum ensaio com ele, apenas medi sem carga. Acredito que fora bem calculado. O técnico disse que não precisava calcular, apenas fornecer as tensões primárias e secundárias e a potência aparente.
Abraço.
MOR_AL

[renatokodaira]

Nos calculos que eu uso pra projetar trafos, ficaria assim:

P = 127V x 4A = 508VA
S (area da secçao do nucleo) = P^0,5 x 2,54^2 / 5,58 = 508^0,5 x 2,54^2 / 5,58 = 26,06cm2 ( a formula original era em polegadas) o que dah um nucleo de 2 x 2 polegadas (tamanho padronizado dos carreteis (em multiplos de polegada).

Numero de espiras por volt: 2,07 o que resulta em 262 espiras para cada enrolamento, usando fio AWG 16, fazendo as contas com o comprimento e resistividade, cada enrolamento teria quase 1 ohm, ou seja no maximo haveria perda de 4V em potencia maxima por resistencia do fio. Se usaram fio mais fino, a perda eh maior.

Estou com um autotrafo comercial (forceline) de 500VA 120V/220V e o nucleo central tem 1 pol x 1,5 pol, ou 2,54 x 3,81 = 9,67 cm2 ou seja, pelo jeito esse tambem nao deve ter aguentar 500VA. Eh enganaçao dos fabricantes ou erro do projetista mesmo.

[Pask]

Mor_Al veja o cálculo que eu já fiz acima na minha penultima postagem aqui no fórum. Eu obtive as medidas do trafo e, pelos meus cálculos, a potência está em torno de 326 VA e não 500VA como anunciou o fabricante.

[andre_luis]

Pask,

Voce está certo.
Cometi um erro, trocando os parametros de posição; o correto está abaixo :



Faz mais de 5 anos que não trabalho com isso, foimal....
Essa regra foi extraída do livro Eletromagnetismo do Carlos Peres Quevedo ( meu ex-professor ).
E por acaso, o cálculo ficou em 306 VA ( apenas ~5% divergente dessa outra fórmula ).
Realmente, o transformador está abaixo do especificado.

Porém, é bom lembrar que muitos fabricantes de No-Breaks, se valem de um artifício : Quando a autonomia do UPS é baixa, realmente utilizam um núcleo de menor capacidade, pois eles sabem que não haverá tempo suficiente para super-aquecer o material.

Se esse trafo seu foi retirado de um desses equipamentos, está explicado essa diferença.

+++

[MOR_AL]

Mor_Al veja o cálculo que eu já fiz acima na minha penultima postagem aqui no fórum. Eu obtive as medidas do trafo e, pelos meus cálculos, a potência está em torno de 326 VA e não 500VA como anunciou o fabricante.

É verdade, Pask!
Infelizmente, parece que você foi enganado.
É difícil se chegar a um produto confiável, enquanto houver muitos espertalhões no mercado.
Quando eu fui mandar fazer o meu trafo isolador 110+110 - 110+110, conversei com o único "profissional" que encontrei. Tentei passar os parâmetros para ele, que disse que não precisava. Me apresentou a um trafo velho, que estava pegando poeira na prateleira e disse que usaria aquele núcleo. Eu achei pequeno, além do fato de que tinha pedido R$ 350,00 pelo trafo. Um absurdo.
Aí procurei na Net, um fabricante que eu conhecia, que morava em Petrópolis. Não encontrei, mas achei outro que me pediu R$ 150,00 pelo trafo.

O detalhe é que conversando com o profissional, e tendo um pouquinho de experiência, você percebe se ele está tentando te enrolar ou não.
Sentí que o primeiro era enrolão de cliente e o segundo enrolador de trafo.
Abraços.
MOR_AL
PS: O Quevedo foi meu professor de eletromagnetismo em 1975. Acho que foi o primeiro ano dele como professor... Bons tempos aqueles...

[andre_luis]

.... é a mesma enrolaçäo que se utilizam em áudio ( um amplificador de 15W RMS eles vendem como sendo de 300W)...

Então,

Nem sempre a capacidade do transformador em regime constante é a que se deve considerar.
Não sei em áudio, mas em No-Breaks, isso é uma prática usual. Veja o No-break que utiliza no seu PC : O fabricante informa ser para 800VA, e se calcular o tamanho/pêso do transformador, vai encontrar normalmente ~1/4 dessa capacidade. Em UPS, o fabricante do equipamento garante implicitamente o funcionamento do trafo para aquela autonomia, pois se vale do fato que levaria um tempo maior que o da autonomia para o núcleo aquecer além do aceitável.

Em áudio, deve ocorrer a mesma coisa. Por alguma estimativa ou cálculo, devem se valer do fato de que o auto-falante não irá tocar 300W em regime constante. Pode ser que a relação 15/300 seja realmente baixa. Mesmo para quem não é do ramo de áudio, parece pouco.

Até certo ponto, acredito não ser uma prática desonesta do fabricante do equipamento, já que o transformador está inserido dentro de um contêxto. Porém, se no caso do Pask, se ele comprou um transformador de prateleira com essas especificações, aí sim, foi algo desonesto.

+++

[Pask]

Pois é meus amigos. Agradeço a ajuda de todos e chego à conclusão de que, realmente, somos enganados a todo momento por fabricantes desonestos. Acho que está ha hora de haver uma alteração no código de defesa do consumidor, para punir mais pesadamente aqueles que agem de má fé com seus clientes. No anos 90, por exemplo, havia estabilizadores de voltagem cujo fabricante dizia possuirem a potência "enorme" de 1,5kVA. Quando vc abria o gabinete do aparelho, encontrava lá dentro um "transformadorzinho" cuja potência real não ultrapassava 100VA e olhe lá...!!!
Com o advento do código de defesa do consumidor e das normas mais rígidas do INMETRO, as coisa melhoraram muito e hoje tem muitos produtos confiáveis no mercado.
Com relação a este transformador, ele foi feito por encomenda e não saiu de nenhum aparelho fora de uso. Ele, inclusive, não tem nem sinal de oxidação no núcleo. O único problema dele é que a sua potência verdadeira é de 326VA e não 500VA!

[ky2003]

só como um adendo ao assunto, algum de voces já tiveram a curiosidade de testar os pequenos transformadores que se vendem nas lojas da Santa Ifigênia, aqueles que são especificados não em VA mas simplesmente pela voltagem de saida e amperagem por ex. 12+12 V 1A ou 9+9 V 500mA ? É vergonhoso com a metade da amperagem de saída a tensão de saída já cai 20% da nominal.

[andre_luis]

Também um adendo :

É comum, mesmo aos bons fabricantes de transformadores, que haja uma diferença entre o valor medido na saída em aberto ou com carga. Isso inclusive é um dos parametros de qualidade a ser conferido.

Não é um valor desprezível, mas que me lembro nem chegava próximo dos 20%-30% que estamos observando nesses transformadores de voces.

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