Propósito: Isolamento Galvânico Sem Mudança de Tensão
Um transformador de isolamento fornece separação elétrica entre primário e secundário mantendo tipicamente razão 1:1 de tensão. Bloqueia CC, loops de terra e ruído modo-comum.
1. Núcleo Magnético
- Material: Aço silício grão-orientado (M4, M6) laminado — baixa perda histerese, alta permeabilidade.
- Formatos:
- E-I (tipo casca): Lâminadas estampadas, baixo custo, bom para < 5 kVA.
- Toroidal: Tira contínua enrolada — menor fluxo disperso, 30% menor/leve, menor ruído audível.
- C-core / Núcleo cortado: Duas formas C — fácil colocação bobinas, baixa perda.
- Isolamento laminação: Revestimento óxido ou verniz entre folhas → suprime correntes parasitas.
2. Enrolamentos
- Condutor: Cobre (redondo ou retangular) — alumínio para grande kVA.
- Isolamento: Esmalte (poliamida, poliéster-imida) + isolamento camada (Nomex, Mylar, papel Kraft).
- Separação primário/secundário:
- Concêntrico: Primário interno, secundário externo (ou vice-versa) com barreira creepage > 3 mm.
- Lado a lado (bobina dividida): Gap físico → maior isolamento, menor capacitância.
- Razão espiras: 1:1 típico; pode ser N:1 para mudança tensão mantendo isolamento.
- Capacitância entre-enrolamentos: Spec crítica — determina rejeição ruído modo-comum. Bobina dividida: 10–50 pF; concêntrico: 100–500 pF.
3. Sistema Isolamento (Classificação)
| Classe | Temp. Máx Ponto Quente | Materiais Típicos |
|---|
| Classe A (105 °C) | 105 °C | Algodão, seda, papel, esmalte |
| Classe B (130 °C) | 130 °C | Mica, fibra vidro, esmalte poliéster |
| Classe F (155 °C) | 155 °C | Epóxi, Nomex, esmalte alta temp |
| Classe H (180 °C) | 180 °C | Silicone, poliamida, PTFE |
Tensão isolamento testada a 2× tensão trabalho + 1000 V (ex.: 250 V trabalho → 1500 V hi-pot).
4. Encapsulamento / Impregnação
- Impregnação vácuo-pressão (VPI): Resina epóxi preenche todos vazios — melhor transferência térmica, prova umidade, prova vibração.
- Carcaça potting: Caixa plástico/metal preenchida com epóxi/poliuretano.
- Open frame: Apenas imersão verniz — para gabinetes internos protegidos.
5. Blindagens (Opcional mas Comum)
- Blindagem Faraday: Espira única folha cobre entre primário/secundário, conectada a terminal terra.
- Desvia ruído modo-comum acoplado capacitivamente para terra — melhora CMRR 20–40 dB.
6. Terminais e Gabinete
- Blocos terminais: Parafuso, mola, ou barras — classificados para corrente, creepage/clearance per IEC 60664.
- Gabinete: NEMA 1 (interno), NEMA 3R (externo), NEMA 4X (lavagem).
- Aterramento: Núcleo/estrutura aterrado; neutro secundário pode ser aterrado (sistema derivado separadamente per NEC 250.30).
Principais Especificações Desempenho
| Parâmetro | Faixa Típica |
|---|
| Tensão isolamento (hi-pot) | 1,5–4 kVCA (1 min) |
| Corrente vazamento (250 V, 60 Hz) | < 0,5 mA (médico < 0,1 mA) |
| Capacitância entre-enrolamentos | 10–500 pF |
| Eficiência | 95–98% |
| Regulação (vazio para carga plena) | 2–5% |
| Corrente de inrush | 8–12× nominal (saturação núcleo) |
Recapitulando Aplicações
- Médico (vizinhança paciente) — UL 60601-1.
- Controle industrial — quebra loops terra, protege CLPs.
- Áudio/Vídeo — elimina zumbido, conversão balanceado/desbalanceado.
- Equipamento teste — medições flutuantes.
- Data centers — ligação N-G para saída nobreak.
Ideia de Projeto
A mágica está na disciplina de isolamento: distâncias creepage/clearance, classe temperatura material, e teste hi-pot. Um transformador 1:1 de isolamento é magneticamente acoplado mas eletricamente separado — essa separação é engenhada, não acidental.
