Effects of Induced Electromotive Force (EMF) in Transformers Built w..
(Eduard M. M. Costa)
Nas pesquisas sobre indução eletromagnética em circuitos indutivos acoplados, comumente se encontra na literatura trabalhos sobre transformadores, incluindo transformadores planares. Nesta perspectiva, trabalhos utilizando bobinas planas são basicamente em microcircuitos e, em alguns casos, estudos de parâmetros como indutância ou indutância mútua dessas bobinas. Nessa área, pouco se encontra de estudos a respeito de respostas de indução eletromagnética em transformadores construídos com bobinas planas excitados por ondas quadradas, em que se vêem vários trabalhos para o caso de bobinas planas internas a bobinas em anel. As respostas transitórias vistas nestes trabalhos se mostram como importantes formulações para análises de capacitâncias parasitas, bem como estudos de ressonância e aplicações em transformadores de pulso. Neste contexto, estudos experimentais sobre fem induzida em transformadores construídos por bobinas planas excitados por ondas quadradas encontram similaridades com os resultados de Costa, em que as respostas transitórias demonstram a mesma função de transferência do sistema, o que determina a mesma característica em regime permanente, que é uma soma de respostas transitórias, gerando ressonância e altos ganhos na relação saída/entrada, mesmo o transformador tendo uma relação de espiras invertida (menor que 1). Para os estudos realizados apresentados neste artigo, foram utilizadas sete bobinas planas com número de espiras 10, 20, 50, 200, 500, 800 e 1600, respectivamente. Todas as bobinas foram montadas em uma estrutura de diâmetro de D = 4.65 x 10-2 m, com fio de cobre esmaltado de diâmetro d = 2.02 x 10-4 m (32 AWG). Nas bobinas com menos de 200 espiras, as suas alturas eram os próprios diâmetros do fio (h = d = 2. 02 x 10-4 m) e nos casos das bobinas de 200 espiras acima, as alturas foram h = 5 x 10-4 m. As espiras apresentam suas espiras uniformemente espaçadas na forma espiral do centro para a extremidade. Os equipamentos utilizados para a realização dos experimentos foram um osciloscópio digital Agilent Technologies DSO3202A com ponta de prova N2862A de 12pF de capacitância de entrada; um gerador de funções Rigol DG2021A e um multímetro digital Agilent Technologies U1252A. Os resultados obtidos se mostraram similares ao caso tratado com bobinas planas internas a bobinas em anéis, mas algumas variações foram percebidas na resposta ao degrau, devido ao efeito dos parâmetros das indutâncias, capacitâncias parasitas e indutâncias mútuas, que modificam os valores dos parâmetros nas freqüências das respostas oscilatórias. Essas mesmas variações modificam os parâmetros de respostas, tal que as condições de verificação das respostas com amplitudes moduladas, são deslocadas para valores maiores nas relações entre números de espiras. Em relação à ressonância dos sistemas estudados, os efeitos de soma de respostas são igualmente verificados, satisfazendo as mesmas condições vistas em trabalhos de Costa. Porém, nos casos trabalhados de transformadores formados apenas por bobinas planas, pode-se perceber que as freqüências de ressonância variam devido a esses parâmetros, e o ganho frente aos casos citados em Costa são geralmente maiores.
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