O projeto de um transformador envolve uma consideração cuidadosa da relação de espiras entre as bobinas primária e secundária. A bobina primária tem mais voltas do que a bobina secundária para atingir a transformação de tensão desejada e as características de transferência de potência.
O princípio fundamental por trás disso reside na conservação da energia e na relação entre tensão e espiras em um transformador. De acordo com a Lei da indução eletromagnética de Faraday, a tensão induzida em uma bobina é diretamente proporcional à taxa de variação do fluxo magnético que liga a bobina. A equação que expressa esta relação é dada por:
�=−��Φ��E=−NdtdΦ
Aqui, �E é a tensão induzida, �N é o número de voltas na bobina, ΦΦ é o fluxo magnético e �t é o tempo.
Quando uma tensão é aplicada à bobina primária, ela cria um campo magnético variável no núcleo do transformador. Este campo magnético variável induz uma tensão nas bobinas primária e secundária. A razão entre o número de voltas na bobina primária (�1N1) e o número de voltas na bobina secundária (�2N2) determina diretamente a relação de transformação de tensão:
�1�2=�1�2V2V1=N2N1
Onde �1V1 é a tensão na bobina primária e �2V2 é a tensão na bobina secundária.
Para diminuir a tensão do primário para o secundário, a bobina secundária deve ter menos voltas. Por outro lado, para aumentar a tensão, a bobina secundária precisa de mais voltas que a primária. Isso ocorre porque o produto do número de espiras pela tensão induzida permanece constante, assumindo condições ideais do transformador (perdas desprezíveis):
�1⋅�1=�2⋅�2N1⋅V1=N2⋅V2
Ter mais voltas no primário permite uma transferência eficiente de energia e transformação de tensão através do transformador. Ele permite que o dispositivo corresponda à impedância entre a fonte e a carga, facilitando a transferência ideal de energia e, ao mesmo tempo, atendendo aos requisitos de tensão desejados. Portanto, a relação de espiras é um aspecto crítico do projeto do transformador, garantindo a conversão eficiente e eficaz da energia elétrica entre diferentes níveis de tensão.
