1. O que é o Autotransformador (Autotrafo) ?

Segundo Mamede (2013):


Esquema básico de um Autotransformador segundo Mamede (2013).

"Os autotransformadores, ou autotrafos, são dotados de uma estrutura magnética compatível com a dos transformadores, porém divergindo quanto à característica dos enrolamentos. Os autotransformadores apresentam custos menores, pois parte dos enrolamentos é comum ao primário e secundário, no caso, as espiras N2...Por outro lado, a seção do condutor das espiras N2 deve ser dimensionada somente pela corrente resultante da diferença entre I2 − I1. Essa economia no peso do cobre faz com que os autotransformadores tenham custos mais reduzidos que os transformadores normais. Porém, essa vantagem tem um limite quando a relação de transformação é superior a 3. Os autotransformadores ainda apresentam outras vantagens caracterizadas pelo melhor rendimento, já que suas perdas internas são menores. Além disso, as quedas de tensão internas são também menores, apresentando ainda correntes a vazio de valor inferior ao dos transformadores normais." (João Mamede Filho, Manual de Equipamentos Elétricos, Editora LTC, 4a Edição).

2. Dimensionamento

O objetivo para o dimensionamento de um autotransformador está na obtensão de sua potência aparente, em VA (Volt-Ampere), que é o parâmetro usado comercialmente para o dimensionamento destes equipamentos.

Para isso, é preciso ter, no mínimo, os seguintes parâmetros:

- Tensão de Entrada;
- Tensão de Saída (Tensão de transformação);
- Potência da carga (Equipamento que será ligado ao autotransformador);
- Conhecimento do comportamento da carga.

3. Potência de Pico x RMS

Pode-se induzir ao erro, ao se achar que um transformador de 3000 VA atendenderá uma carga de 2760 W.

Isso porque a aplicação teórica e direta de cálculo em VA para W se remete a seguinte fórmula:

Sendo: P - Potência Ativa em W
            S - Potência Aparente em VA
            cos φ - Fator de potência (fp)

Considera-se, ao menos, em teoria, por padrão estipulado pela concessionária de energia local, o fator de potência como 0,92 indutivo.

Portanto, o calculista iniciante pode realmente ser induzido ao erro de achar que um autotransformador de 3000 VA pode ser usado para uma carga de 2760W.

No entanto, é preciso ter atenção as especificações técnicas do autotransformador. Geralmente o valor de 3000VA é um valor comercial e faz referência a potência (aparente) de pico e não a potência RMS (que geralmente é usada para definir a potência da carga).

Note que não é possível "comparar banana com maçã". Nesse caso a grandeza de pico (Valor de Pico) é diferente da grandeza em RMS (Valor Eficaz).

A conversão, então, é dada pela seguinte fórmula:

ValorEficaz = 0,707 * ValorPico

Portanto, um autotransformador comercial de 3000VA tem 2121 VA de Valor Eficaz (0,707*3000VA)

Portanto o dimensionamento correto para um transformador comercial de 3000VA (Valor de Pico) é:

Em vista disso, pode-se ligar uma carga de até 1951,32 W (Valor RMS / Eficaz) neste transformador comercial de 3000 VA (Valor de pico) que você não terá problemas.

Note que há vendedores e alguns profissionais que ignoram o fator de potência. Os efeitos dessa decisão já foram explicados acima e podem se refletir no impacto da vida útil do equipamento de transformação.

4. Conhecimento do comportamento da carga

Para cargas resistivas, o comportamento da carga não varia muito. E portanto, se o seu dimensionamento foi para algum grill, ferro de passar, forno elétrico, churrasqueira elétrica, soldador, soprador térmico, secador de cabelo ou qualquer outra carga com característica resistiva, o seu dimensionamento terminou e acaba por aqui.

No entanto, para cargas indutivas, como motores, furadeiras, máquinas elétricas em geral, compressores de ar condicionado, compressor de geladeira apesar de parecer ser suficiente, o dimensionamento não acaba por aqui.

Isso porque cargas indutivas como o motor elétrico, esmerilhadeira, serra mármore, compressor de ar condionado, por exemplo, em uma análise transitória, possuem corrente de partida inicial bem alta que pode acabar danificando o autotransformador ou nem mesmo ligando em muitos casos, se o dimensionamento não estiver adequado para esta carga.

O ideal é sempre verificar qual a potência necessária para partida e operação da carga nas especificações técnicas e verificar se a potência do seu transformador atende a essa carga.

Por fim, deixo esta tabela empírica (obtida através do cálculo demonstrado acima) que pode ajudar a muitos. Lembro que os valores encontrados de aplicação da carga pode variar dependendo do fabricante. Sempre consulte as especificações técnicas do fabricante: 

Valor comercial em VA Potência (em Watts) da Carga
1000 VA 650,44 W
2000 VA 1300,9 W
3000 VA 1951,3 W
4000 VA 2601,8W
5000 VA 3252,2W

Como último aviso, não esqueca de deixar o auto-transformador desligado na tomada após o uso do aparelho elétrico. Caso contrário, ficará quente e causará um pequeno consumo (desperdiçando energia).

Por hoje, ficamos por aqui.

Um abraço,
Wendel.