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Tutorial de Projeto e Construção de Transformadores.

Poder projetar e construiros transformadores paraseus projetos é o desejode muitos profissionais ehobbystas, mas a maioriados artigos que seencontram na webesbarram nafuncionaldade, e nãoinstruem a pessoa namontagem ou aquisiçãodos componentes.Este tutorial tem essafinalidade. Orientar desde o projeto até a confecção do transformadormonofásico de até 1.000 Watts.Para reduzir os cálculos ao mínimo possível, as fórmulas apresentadasse aplicam apenas em trafos que:

Irão operar sob 60Hz, que é frequência presente na rede elétricabrasileira (e de muitos outros países).Serão construidos com chapa de Ferro-Silício GNO 10.000 Gauss (asmais comuns no mercado)Se o Primário for com 110/220V serão 2 enrolamentos distintos(4 fios).

NÃO SE ASSUSTE!O tutorial é repleto de cálculos, mas todos são muito simples e não hávariáveis desconhecidas ou que exijam pesquisa.Tudo está listado na própria fórmula. Basta ir seguindo os cálculos.TUTORIAL DE PROJETO E CONFECÇÃO DE TRANSFORMADORESMONOFÁSICOS.

Prós: Verticaliza os projetos e facilita na obtenção de qualquer tensãodesejada.Contras: A construção demanda tempo.

Projetando o trafoPegue uma folha de papel, uma caneta e uma calculadora que tenha afunção "Raiz Quadrada" (a calculadora do Windows, possui estafunção). Você só precisará disso.Vá anotando na folha cada um dos resultados que lhe for proposto.

Primeiro, você deve declarar como será o seu trafo:

1. Tensão na entrada. Ex. 110V, 220V, etc.Para trafos que irão ter entrada 110/220, insira o maior valor:220VU1 =____V

2. A tensão desejada na saída. Ex. 12V, 5V, 7,5V. etcPara trafos que terão tap central, duplique o valor. Exemplo: Uma trafode 6-0-6V deve ser calculado como 12V.U2 =____V

3.A corrente desejada na saída. Ex. 0,6A, 1A, 5A, 10A. etcI2 =____A

Agora iremos iniciar os cálculos. Note que a cada novo cálculo é

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solicitado um valor que você já tem, ou que já resolveu em cálculosanteriores.

4. Potência nominal do trafo (em Watts)W2 = I2 X U2W2 =____W

5. Seção do nucleo suficiente para um trafo desta potênciaSn = 1,2 X √ W2 (Na calculadora "valor de W2 > √ > X > 1.2")Sn =____cm2

6. Seção de Nucleo real para os tamanhos de carreteis disponiveisO valor encontrado em Sn pode não ser adequadopara os carreteis disponiveis no mercado e devemossubstituílo por um valor real.Você deve procurar na tabela abaixo qual dos

modelos de carretel tem a seção mais próxima a que você encontrouno cálculo 5 (Sn). Basta multiplicar os valores do carretel encontradona lista abaixo.Exemplo: o carretel 16 X 22 tem seção de 352mm2 (ou 35,2cm2), pois16 X 22 = 352.Se este valor é o superior mais próximo ao encontrado em Sn, vocêpode usar este carretel.

Tabela de Carreteis comerciais

10,2 X 15 22,0 X 22 25,4 X 60 32 X 45 38 X 63 42 X 70

13 X 13 22,0 X 24 28,6 X 29 32 X 52 38 X 66 45 X 45

13 X 20 22,0 X 26 28,6 X 33 32 X 55 38 X 75 45 X 56

16 X 16 22,0 X 30 28,6 X 38 32 X 59 38 X 80 45 X 70

16 X 22 22,0 X 45 28,6 X 42 32 X 66 38 X 90 45 X 75

16 X 30 25,4 X 19 28,6 X 43 32 X 69 38 X 94 50 X 51

16 X 40 25,4 X 20 28,6 X 50 35 X 50 40 X 40 50 X 60

19 X 41 25,4 X 25 28,6 X 60 38 X 40 40 X 44 50 X 70

20 X 19 25,4 X 32 32 X 22 38 X 45 40 X 55 50 X 80

20 X 22 25,4 X 35 32 X 28 38 X 50 40 X 65 50 X 95

20 X 30 25,4 X 42 32 X 32 38 X 55 42 X 44 60,8 X 75

20,5 X 30 25,4 X 50 32 X 40 38 X 56 42 X 53 60,8 X 90

Anote o carretel escolhido. Crt =___________

Novo valor para Sn conforme carretel escolhido acima. Para convertero valor para cm2, basta dividir por 10.Sn = _______ cm2

Chapas. Agora já sabemos qual a chapa iremos usar.O primeiro valor descrito no carretel éexatamente a chapa usada. Por exemplo,se o carretel escolhido foi 25,4 X 32, achapa será a 25,4 (ou, chapa de umapolegada).O segundo valor refere-se aoempilhamento. Ou seja, nosso trafo terá32 mm de chapas 25,4 empilhadas.A chapa usada será a Chp = _____e precisamos de Emp = ______mm desta chapa

7. Espiras/Volt. Agora iremos calcular quantas espiras deenrolamento será necessário para cada Volt.Esp=10.000 / 266,4 X Sn. (Na calculadora: "Valor de Sn > X > 266,4 > = >M+ > C > 10000 > / > MR")Esp = _______esp/Volt

8. Espiras nos enrolamentos primário e secundário. Agora vamosdescobrir quantas espiras terá cada enrolamento.Primário:N1 = V1 X Esp

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N1 = _____espiras

Secundário:N2 = V2 X Esp X 1,05N2 = _____espiras

9. Corrente no primário.I1 = N2 / N1 X I2 X 1,15I1 = ______A

10. Densidade de corrente.W1 = I1 X U1W1 =____W

Se W1:Até 50W - Dens = 3,5 A/ mm2

De 50W a 100W - Dens = 2,5 A/ mm2

De 100W a 500W - Dens = 2,2 A/ mm2

De 500W a 1000W - Dens = 2 A/ mm2

Dens = _____A/ mm2

11. Secão dos fios do primário e secundário.S1 = I1 / DensS1 = _____mm2

S2 = I2 / DensS2 = _____mm2

12. Escolha dos fios.Devemos agora escolher a bitola mais próxima dos fios.O importante é escolher na tabela abaixo o fio com Seção (em mm2)mais próxima e substituir os valores encontrados em S1 e em S2.

TABELA AWG

FIOS E CABOS PADRÃO AWG

Valores de A para uso comum

BitolaDiâmetroaprox. [mm]

Seçãoaprox. [mm²]

Correntemáxima2

[A]

40AWG

0,08 0,005 -

39AWG

0,09 0,006 -

38AWG

0,10 0,008 -

37AWG

0,11 0,010 -

36AWG

0,13 0,013 -

35AWG

0,14 0,016 1

34AWG

0,16 0,020 -

33AWG

0,18 0,025 -

32AWG

0,20 0,032 -

31AWG

0,23 0,040 -

30AWG

0,26 0,051 2

29AWG

0,29 0,064 -

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28AWG

0,32 0,081 -

27AWG

0,36 0,10 -

26AWG

0,41 0,13 -

25AWG

0,46 0,16 -

24AWG

0,51 0,21 4

23AWG

0,57 0,26 -

22AWG

0,64 0,33 6

21AWG

0,72 0,41 -

20AWG

0,81 0,52 9

19AWG

0,91 0,65 -

18AWG

1,0 0,82 11

17AWG

1,2 1,0 -

16AWG

1,3 1,3 13

15AWG

1,5 1,7 -

14AWG

1,6 2,1 16

13AWG

1,8 2,6 -

12AWG

2,0 3,3 22

11AWG

2,3 4,2 -

10AWG

2,6 5,3 35

9AWG

2,9 6,6 -

8AWG

3,3 8,4 50

7AWG

3,7 10 -

6AWG

4,1 13 62

5AWG

4,6 17 -

4AWG

5,2 21 70

3AWG

5,8 27 -

2AWG

6,5 34 90

1AWG

7,4 42 110

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Valor mais próximo na tabela para S1 é _____mm2

Este será portanto o novo S1 = ______ (Fio1 = ____AWG)

Valor mais próximo na tabela para S2 é _____mm2

Este será portanto o novo S2 = ______(Fio2 = ____AWG)

Já teríamos como montar o trafo!

Bastaria comprar 1 carretel crt, e enrolar N1 voltas do fio Fio1AWG, em seguida enrolar N2 voltas de fio Fio2 AWG e preenchercom Emp mm de chapa Chp.

Mas, será que daria certo?Para dirimir esta dúvida é preciso tirar a prova e saber se estesenrolamentos irão caber no carretel.

13. Tirando a prova de viabilidade.Primeiro, vamos conhecer a seção da janela do trafo:D = Chp / 2D =______

C = Chp X 1,5C = ______

Sj = D X CSj = ______

Agora vamos saber a seção dos enrolamentos:Sprim = N1 X S1Sprim = ______

Ssec = N2 X S2Ssec = _______

Sfios = Sprim + SSecSfios = ______

Prova final:Prova = Sj / SfiosProva = _______

Se o valor de Prova for maior que "3", o calculo é viávele o trafo pode ser montado com segurança.

Se o valor for menor que 3, será preciso recomeçar o cálculo. Vocêpode recomeçar destas partes:a. Você pode recomeçar do ítem 6, escolhendo um carretel um poucomaior e proseguir os cálculos.(*)b. Você pode recomeçar do ítem 10, aumentando levemente adensidade e prosseguir com os cáculos.(**)c. Você pode recomeçar do ítem 12, escolhendo uma seção para S1 ouS2 ligeiramente menor.(***)

* = Procedimento recomendado** = Um aumento excessívo de densidade pode saturar o trafo. Sejamoderado*** = Consulte a tabela AWG para saber se o novo fio suporta acorrente usada

Comprando o material para montar seu trafo

O comércio trabalha com as unidades em polegadas ou milimetrosconforme a chapa. Portanto, você deve observar o valor encontradoem Chp para saber se é compativel com o sistema de polegadas antesde fazer seu pedido (Não espere muito dos atendentes).Existem conversores de unidades que fazem isso na web, mas se vcmesmo quiser converter, divida o valor encontrado em Chp por 25,4 efracione o resultado.Exemplos:13 / 25,4 = 0,50 = 1/2"25,4 / 25,4 = 1 = 1"32 / 25,4 = 1,25 = 1 1/4"

Alguns materias não são vendidos nas quantidades exatas queprecisamos.Estes produtos poderão ser armazenados após o uso para a produção

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de futuros trafos, como:

Verniz Isolante, Diluente para o Verniz, Fita de Poliéster e PapelIsolante.

Lista de material

Preencha as variáveis abaixo com os valores encontrados acima.Você terá a lista com os termos que deve usar no momento dacompra:

1 carretel (Crt);(Emp)mm de chapa (Chp) GNO;1kg* de fio de cobre esmaltado (Fio1) AWG1kg* de fio de cobre esmaltado (Fio2) AWG2 litros de verniz isolante2 litros de diluente 4 patilhas (chp) - Se a chapa for maior que 25,4 (1") 1 Braçadeira (chp) - Se a chapa for menor que 25,4 (1")500g de Papel Isolante de revestimentoCabinhos coloridos.(*)

(*)Compre cabinhos com bitola adequada para as correntes deprimário e secundário (ex. 0,30 - 0,50...).Por padrão as cores são:PRIMÁRIO 4 FIOSPretoAmareloAzulVermelho

SECUNDÁRIO 3 FIOS (tap central)2 pretos1 amarelo

SECUNDÁRIO 2 FIOSNão importa a cor

Locais que vendem os produtos no varejo:

Temos na página de links endereços completos de lojas que vendemeste material no varejo.

Patilha ou Braçadeira? A patilha ou braçadeira servem para manter aschapas protegidoas e unidas, alem de servirem para fixar o trafo.A escolha depende essencialmente do tamanho do trafo.Trafos maiores ou iguais a 1" devem usar patilhas. Se forem menoresque isso podem usar braçadeiras.

Braçadeira Patilha

Montando o trafoPara a montagem do trafo que vc calculou visite a página Tutorial demontagem de transformadores.Lá vcê tem um passo-a-passo de como montar seu transformador.

DICAS:Pretendo que meu trafo tenha entrada para 110V e 220V. Como

fazer?Calcule com primário para 220V. Quando for montar o trafo,interrompa o enrolamento quando alcançar a metade, separe o fio econtinue o enrolamento até o fim.Por exemplo, imagine que seu primário deve conter 322 espiras. Bastadividir 322 / 2. Portanto, enrole 161 espiras, corte o fio e continueenrolando mais 161 espiras.No final você terá 4 terminais: 2 para o 110V e 2 para o 220V.

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Quero o trafo com derivação central (tap central). Como fazer?Calcule seu trafo para o dobro da tensão desejada. Se você quer umtrafo de 12+12V, calcule então para secundário de 24V.Na hora de montar seu trafo faça uma derivação na espira do meio dacontagem.Por exemplo, seu calculo determinou que o secundário terá 32 espiras.Enrole 16 espiras, faça uma derivação e prossiga nrolando as demais16 espiras.

Você pode copiar e usar este material livremente. Peço-lhe apenas quemencione e fonte, e caso seja para uso na web, que envie um link atéesta página.

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