A frequência que pode ser usada em um transformador é determinada principalmente pelo projeto e construção do núcleo e dos enrolamentos do transformador. Os transformadores são projetados para operar eficientemente em frequências específicas com base nas propriedades magnéticas do material do núcleo e no número de voltas nos enrolamentos. Frequências mais altas normalmente requerem materiais de núcleo especializados com perdas de núcleo mais baixas e propriedades de isolamento específicas para minimizar correntes parasitas e perdas por histerese. Portanto, a faixa de frequência na qual um transformador pode operar efetivamente depende das especificações de projeto e da aplicação pretendida.
Os transformadores geralmente usam frequências que variam de 50 Hz a 60 Hz em sistemas de distribuição de energia em todo o mundo. Essas frequências correspondem às frequências padrão da rede elétrica CA usadas em diferentes regiões. No entanto, os transformadores podem ser projetados para operar em diversas frequências, dependendo dos requisitos específicos da aplicação. Por exemplo, transformadores utilizados em equipamentos de áudio ou telecomunicações podem operar em frequências mais altas, normalmente na faixa de quilohertz (kHz) a megahertz (MHz). Essas frequências mais altas exigem transformadores com projetos especializados e materiais otimizados para desempenho eficiente nessas frequências.
Os transformadores podem operar em frequências diferentes, desde que seus parâmetros de projeto, incluindo material do núcleo, configuração do enrolamento e isolamento, sejam adequados para a faixa de frequência especificada. No entanto, operar um transformador em frequências significativamente diferentes da frequência projetada pode afetar sua eficiência e desempenho. Os transformadores de alta frequência, por exemplo, exigem uma consideração cuidadosa das perdas do núcleo, da capacitância do enrolamento e das características de isolamento para garantir uma operação confiável e perda mínima de energia. Podem ser necessários ajustes de projeto para otimizar o desempenho do transformador para diferentes faixas de frequência.
A escolha de um transformador de alta frequência envolve a consideração de vários fatores, incluindo a frequência operacional desejada, potência nominal, requisitos de eficiência e restrições de tamanho físico. Os transformadores de alta frequência são frequentemente usados em aplicações como fontes de alimentação comutadas, circuitos de RF (radiofrequência) e equipamentos de telecomunicações. As principais considerações incluem a seleção de materiais de núcleo com baixas perdas em altas frequências (como núcleos de ferrite ou ferro em pó), minimizando a capacitância do enrolamento para reduzir as perdas de alta frequência e garantindo um isolamento adequado para suportar tensões de alta tensão. Podem ser necessários transformadores personalizados para atender a requisitos específicos de frequência e desempenho.
Para variar a frequência e a tensão de um transformador, vários métodos podem ser empregados dependendo da aplicação. A variação de frequência pode ser obtida usando inversores de frequência variável (VFDs) ou fontes de alimentação de frequência ajustável que fornecem uma frequência de saída CA variável. Esses dispositivos controlam a frequência da alimentação CA ao enrolamento primário do transformador, variando assim a frequência de saída conforme necessário. A variação de tensão, por outro lado, pode ser obtida ajustando a relação de espiras do transformador. Ao alterar o número de voltas no enrolamento primário ou secundário em relação um ao outro, a relação de tensão e, portanto, a tensão de saída podem ser ajustadas de acordo. Os transformadores projetados para aplicações de frequência e tensão variáveis exigem uma consideração cuidadosa da saturação do núcleo, do isolamento dos enrolamentos e do gerenciamento térmico para garantir uma operação segura e confiável em toda a faixa operacional pretendida.