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Tutorial de Projeto e Construção de Transformadores.

Poder projetar e construir os transformadores para seus projetos é o desejo de muitos profissionais e hobbystas, mas a maioria dos artigos que se encontram na web esbarram na funcionaldade, e não instruem a pessoa na montagem ou aquisição dos componentes.
Este tutorial tem essa finalidade. Orientar desde o projeto até a confecção do transformador monofásico de até 1.000 Watts.
Para reduzir os cálculos ao mínimo possível, as fórmulas apresentadas se aplicam apenas em trafos que:

Irão operar sob 60Hz, que é frequência presente na rede elétrica brasileira (e de muitos outros países).
Serão construidos com chapa de Ferro-Silício GNO 10.000 Gauss (as mais 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 há variáveis desconhecidas ou que exijam pesquisa.
Tudo está listado na própria fórmula. Basta ir seguindo os cálculos.

TUTORIAL DE PROJETO E CONFECÇÃO DE TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS.

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

Projetando o trafo

Pegue uma folha de papel, uma caneta e uma calculadora que tenha a função "Raiz Quadrada" (a calculadora do Windows, possui esta função). 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:220V
U1 =____V

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

3.A corrente desejada na saída. Ex. 0,6A, 1A, 5A, 10A. etc
I2 =____A

Agora iremos iniciar os cálculos. Note que a cada novo cálculo é solicitado um valor que você já tem, ou que já resolveu em cálculos anteriores.

4. Potência nominal do trafo (em Watts)
W2 = I2 X U2
W2 =____W

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

6. Seção de Nucleo real para os tamanhos de carreteis disponiveis
trafo_carreteis (3K) O valor encontrado em Sn pode não ser adequado para os carreteis disponiveis no mercado e devemos substituílo por um valor real.
Você deve procurar na tabela abaixo qual dos modelos de carretel tem a seção mais próxima a que você encontrou no cálculo 5 (Sn). Basta multiplicar os valores do carretel encontrado na lista abaixo.
Exemplo: o carretel 16 X 22 tem seção de 352mm² (ou 35,2cm²), pois 16 X 22 = 352.
Se este valor é o superior mais próximo ao encontrado em Sn, você pode 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 converter o valor para cm², basta dividir por 10.
Sn = _______ cm²

Chapas. Agora já sabemos qual a chapa iremos usar.
trafo_LaminasTransformador (36K) O primeiro valor descrito no carretel é exatamente a chapa usada. Por exemplo, se o carretel escolhido foi 25,4 X 32, a chapa será a 25,4 (ou, chapa de uma polegada).
O segundo valor refere-se ao empilhamento. Ou seja, nosso trafo terá 32 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 de enrolamento 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 vamos descobrir quantas espiras terá cada enrolamento.
Primário:
N1 = V1 X Esp
N1 = _____espiras

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

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

10. Densidade de corrente.
W1 = I1 X U1
W1 =____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 / Dens
S1 = _____mm²

S2 = I2 / Dens
S2 = _____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
Bitola	Diâmetro aprox. [mm]	Seção aprox. [mm²]	Corrente máxima² [A]
40 AWG	0,08	0,005	-
39 AWG	0,09	0,006	-
38 AWG	0,10	0,008	-
37 AWG	0,11	0,010	-
36 AWG	0,13	0,013	-
35 AWG	0,14	0,016	1
34 AWG	0,16	0,020	-
33 AWG	0,18	0,025	-
32 AWG	0,20	0,032	-
31 AWG	0,23	0,040	-
30 AWG	0,26	0,051	2
29 AWG	0,29	0,064	-
28 AWG	0,32	0,081	-
27 AWG	0,36	0,10	-
26 AWG	0,41	0,13	-
25 AWG	0,46	0,16	-
24 AWG	0,51	0,21	4
23 AWG	0,57	0,26	-
22 AWG	0,64	0,33	6
21 AWG	0,72	0,41	-
20 AWG	0,81	0,52	9
19 AWG	0,91	0,65	-
18 AWG	1,0	0,82	11
17 AWG	1,2	1,0	-
16 AWG	1,3	1,3	13
15 AWG	1,5	1,7	-
14 AWG	1,6	2,1	16
13 AWG	1,8	2,6	-
12 AWG	2,0	3,3	22
11 AWG	2,3	4,2	-
10 AWG	2,6	5,3	35
9 AWG	2,9	6,6	-
8 AWG	3,3	8,4	50
7 AWG	3,7	10	-
6 AWG	4,1	13	62
5 AWG	4,6	17	-
4 AWG	5,2	21	70
3 AWG	5,8	27	-
2 AWG	6,5	34	90
1 AWG	7,4	42	110

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 Fio1 AWG, em seguida enrolar N2 voltas de fio Fio2 AWG e preencher com Emp mm de chapa Chp.

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

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

C = Chp X 1,5
C = ______

Sj = D X C
Sj = ______

Agora vamos saber a seção dos enrolamentos:
Sprim = N1 X S1
Sprim = ______

Ssec = N2 X S2
Ssec = _______

Sfios = Sprim + SSec
Sfios = ______

Prova final:
Prova = Sj / Sfios
Prova = _______

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

Se o valor for menor que 3, será preciso recomeçar o cálculo. Você pode recomeçar destas partes:
a. Você pode recomeçar do ítem 6, escolhendo um carretel um pouco maior e proseguir os cálculos.(*)
b. Você pode recomeçar do ítem 10, aumentando levemente a densidade e prosseguir com os cáculos.(**)
c. Você pode recomeçar do ítem 12, escolhendo uma seção para S1 ou S2 ligeiramente menor.(***)

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

Comprando o material para montar seu trafo

O comércio trabalha com as unidades em polegadas ou milimetros conforme a chapa. Portanto, você deve observar o valor encontrado em Chp para saber se é compativel com o sistema de polegadas antes de fazer seu pedido (Não espere muito dos atendentes).
Existem conversores de unidades que fazem isso na web, mas se vc mesmo quiser converter, divida o valor encontrado em Chp por 25,4 e fracione 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 que precisamos.
Estes produtos poderão ser armazenados após o uso para a produção de futuros trafos, como:

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

Lista de material

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

1 carretel (Crt);
(Emp)mm de chapa (Chp) GNO;
1kg* de fio de cobre esmaltado (Fio1) AWG
1kg* de fio de cobre esmaltado (Fio2) AWG
2 litros de verniz isolante
2 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 revestimento
Cabinhos coloridos.(*)

(*)Compre cabinhos com bitola adequada para as correntes de primário e secundário (ex. 0,30 - 0,50...).
Por padrão as cores são:
PRIMÁRIO 4 FIOS
Preto
Amarelo
Azul
Vermelho

SECUNDÁRIO 3 FIOS (tap central)
2 pretos
1 amarelo

SECUNDÁRIO 2 FIOS
Não importa a cor

Locais que vendem os produtos no varejo:

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

Patilha ou Braçadeira? A patilha ou braçadeira servem para manter as chapas 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 menores que isso podem usar braçadeiras.

Braçadeira	Patilha

Montando o trafo

Para a montagem do trafo que vc calculou visite a página Tutorial de montagem 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 e continue o enrolamento até o fim.
Por exemplo, imagine que seu primário deve conter 322 espiras. Basta dividir 322 / 2. Portanto, enrole 161 espiras, corte o fio e continue enrolando mais 161 espiras.
No final você terá 4 terminais: 2 para o 110V e 2 para o 220V.

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

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