• Explicar o princípio de funcionamento de inversores rotativos e estáticos
• Descrever a aplicação de inversores em sistemas aeronáuticos
• Compreender os princípios de transformadores e a relação de espiras
• Identificar os tipos de transformadores e suas aplicações
• Diagnosticar perdas e panes em transformadores

IAC AC 65-9A / FAA Ch.12

• Dispositivo que converte corrente contínua (CC) em corrente alternada (CA)
• Usado em aeronaves para alimentar equipamentos que requerem CA a partir da bateria CC da aeronave
• Frequência típica de saída: 400 Hz (400 cps)
• Tensões comuns: 26 VCA e 115 VCA

FAA Ch.12, p.12-95

• Equipamentos aeronáuticos (instrumentos, rádio, radar) operam em CA
• 400 Hz permite transformadores e motores mais leves e compactos que 60 Hz
• Menor peso = economia de combustível
• Padrão internacional da aviação

IAC AC 65-9A / FAA Ch.12

• Inversores rotativos: motor CC + gerador CA no mesmo eixo
• Inversores estáticos: circuitos eletrônicos de estado sólido (semicondutores)
• Ambos podem ser monofásicos ou polifásicos
• O inversor polifásico é mais leve para a mesma potência nominal

FAA Ch.12, p.12-95

• Essencialmente: gerador CA + motor CC em um único invólucro
• Campo do gerador (ou armadura) e campo do motor (ou armadura) montados em eixo comum
• Gira dentro do invólucro
• Três tipos principais: ímã permanente, tipo indutor, e outros

FAA Ch.12, p.12-95 a 12-96

• Motor CC + gerador CA de ímã permanente
• Cada um possui estator separado no mesmo invólucro
• Armadura do motor montada no rotor, conectada à CC via comutador e escovas
• Enrolamentos de campo do motor montados no invólucro (conectados à CC)
• Figura sugerida: Fig. 12-201 do FAA — Diagrama de fiação interna do inversor rotativo de ímã permanente monofásico

FAA Ch.12, p.12-96

• Rotor de ímã permanente na extremidade oposta do eixo (sem escovas para a saída CA)
• Rotor do gerador: 6 polos magnetizados (N/S alternados)
• Ao girar, o ímã permanente gira dentro das bobinas do estator CA
• Fluxo magnético corta os condutores → tensão CA induzida
• Polaridade muda a cada passagem de polo

FAA Ch.12, p.12-96

• Rotor de lâminas de ferro doce (não ímã permanente)
• Ranhuras cortadas lateralmente na superfície formam polos
• Número de polos do rotor corresponde ao número de polos do estator
• Duas bobinas estacionárias: campo (CC) e armadura (CA)
• Figura sugerida: Fig. 12-203 do FAA — Inversor tipo indutor

FAA Ch.12, p.12-96 a 12-97

• CC aplicada às bobinas de campo → campo magnético produzido
• Rotor gira dentro das bobinas de campo
• Quando polos do rotor se alinham com polos estacionários → baixa relutância
• Variação da relutância magnética induz tensão nas bobinas da armadura CA
• Frequência = f(polos, velocidade do motor)
• Tensão controlada pela corrente de campo do estator CC

FAA Ch.12, p.12-97

• Funciona no sentido inverso ao inversor: converte CA em CC
• Construção: motor CA + gerador CC no mesmo eixo
• Exemplo típico: entrada 208 V trifásico CA → saída 200 A / 30 V CC
• Vantagens:
• Inércia da armadura (fonte de energia momentânea em falhas)
• Tolerância a variações de temperatura

IAC Cap 8, p.8-108

• Menos falhas por superaquecimento

IAC Cap 8, p.8-108

• Ímã Permanente
• Tipo Indutor
• Ímã permanente
• Ferro doce laminado
• Escovas na saída CA
• Controle de tensão

IAC AC 65-9A / FAA Ch.12

• Fixa (pelo ímã)
• Ajustável (corrente de campo)
• Aplicação típica
• Sistemas simples
• Sistemas que exigem regulação

IAC AC 65-9A / FAA Ch.12

• Aeronaves podem ter inversor principal + inversor reserva
• Chave seletora permite comutação entre fontes
• Barramento CA alimenta: instrumentos, rádios, radar, iluminação
• Figura sugerida: Fig. 12-205 do FAA — Diagrama de sistema de distribuição CA

FAA Ch.12, p.12-97

• Partes móveis → desgaste
• Capacidade de sobrecarga
• Escovas e comutador → manutenção
• Maturidade tecnológica
• Ruído e vibração
• Tolerância a transitórios

IAC AC 65-9A / FAA Ch.12

• Peso e espaço
• Menor eficiência que estáticos

IAC AC 65-9A / FAA Ch.12

• Substituem inversores rotativos em muitas aplicações
• Baseados em semicondutores (transistores, tiristores, MOSFETs)
• Sem partes móveis
• Avanço tecnológico permite aplicações antes impraticáveis
• Figura sugerida: Fig. 12-207 do FAA — Inversor estático de onda senoidal regulada

FAA Ch.12, p.12-97 a 12-98

• Fontes de alimentação CA para equipamentos sensíveis à frequência
• Sistemas CA de emergência de aeronaves
• Conversão de energia de faixa de frequência ampla para frequência precisa
• Aeronaves pequenas: uso crescente
• Exemplos:
• Fonte CA de emergência de 250 VA (bateria)

FAA Ch.12, p.12-97

• Fonte CA principal de 2.500 VA (gerador de frequência variável)

FAA Ch.12, p.12-97

• Converte baixa tensão CC em tensão CA mais elevada
• Regulação de tensão: tolerância < 1% com mudança total de carga
• Derivações (taps) de saída: 105 V, 115 V, 125 VCA
• Regulação de frequência: ~1 Hz para carga 0–100%
• Saída senoidal de alta qualidade

FAA Ch.12, p.12-97 a 12-98

• Alta eficiência — menos perda de energia que rotativos
• Baixa manutenção — sem escovas, comutadores ou rolamentos
• Longa vida útil — sem desgaste mecânico
• Nenhum período de aquecimento — operação imediata

FAA Ch.12, p.12-98

• Capaz de partir sob carga — não precisa estar em vazio para ligar
• Operação extremamente silenciosa — sem ruído mecânico
• Resposta rápida a mudanças de carga — regulação dinâmica superior
• Vantagem crítica na aviação: adaptabilidade ao resfriamento por condução (sem necessidade de ventilação forçada)

FAA Ch.12, p.12-98

• Instrumentos sensíveis à frequência:
• Giro de atitude (horizonte artificial)
• Giro direcional
• Indicadores e transmissores autosyn
• Indicadores e transmissores magnesyn
• Giroscópios de velocidade

FAA Ch.12, p.12-98

• Radar e outros sistemas de bordo

FAA Ch.12, p.12-98

• Onda senoidal (pura) — equipamentos sensíveis
• Onda quadrada — cargas simples
• Onda modificada (aproximação senoidal) — uso geral
• Pequeno porte
• Médio porte
• Grande porte

IAC AC 65-9A / FAA Ch.12

• Partes móveis
• Alta (escovas, rolamentos)
• Partida sob carga
• Regulação de tensão
• Excelente (<1%)
• Custo inicial

IAC AC 65-9A / FAA Ch.12

• Vida útil
• Limitada (desgaste)

IAC AC 65-9A / FAA Ch.12

• Inversor rotativo como fonte principal de CA
• Inversor estático como reserva (emergência)
• Ou vice-versa, dependendo do projeto
• Sistemas modernos tendem ao estado sólido
• Chaveamento automático entre fontes em caso de falha

FAA Ch.12, p.12-97; MCA 58-13 p.76-77

• Inversor = CC → CA
• Rotativo: motor CC + gerador CA no mesmo eixo
• Ímã permanente: simples, sem escovas na saída CA
• Tipo indutor: rotor de ferro doce, tensão ajustável
• Estático: semicondutores, sem partes móveis
• Onda senoidal, quadrada ou modificada

IAC AC 65-9A / FAA Ch.12

• Alta eficiência, baixa manutenção
• Ambos operam em 400 Hz na aviação

IAC AC 65-9A / FAA Ch.12

• Qual a principal função de um inversor em uma aeronave?
• Cite duas diferenças construtivas entre inversor de ímã permanente e tipo indutor.
• Quais as vantagens de um inversor estático sobre um rotativo?
• Por que a frequência de 400 Hz é usada na aviação?

IAC AC 65-9A / FAA Ch.12

• Inversores convertem CC → CA para alimentar sistemas de bordo
• Uma vez gerada a CA, precisamos transformar seus níveis de tensão
• Os transformadores são os dispositivos responsáveis por essa função
• Veremos: princípios, relação de espiras, tipos, perdas e panes

IAC Cap 8, p.8-91; FAA Ch.12, p.12-66

• Dispositivo que altera o nível de tensão CA sem partes móveis
• Baseado no princípio da indução eletromagnética (lei de Faraday)
• Duas bobinas eletricamente independentes com acoplamento magnético
• Três partes básicas:
• Núcleo de ferro (laminado)
• Enrolamento primário

IAC AC 65-9A / FAA Ch.12

• Enrolamento secundário
• Fontes: IAC Cap 8, p.8-91; FAA Ch.12, p.12-66

IAC AC 65-9A / FAA Ch.12

• Lei de Faraday (da indução): uma tensão é induzida em uma bobina quando o fluxo magnético que a atravessa varia no tempo
• Fórmula: ε = –N × (ΔΦ/Δt)
• ε = tensão induzida
• N = número de espiras
• ΔΦ/Δt = variação do fluxo magnético no tempo
• A CA aplicada ao primário cria campo magnético variável

IAC AC 65-9A / FAA Ch.12

• Esse campo variável induz tensão no secundário (indução mútua)
• CC pura não funciona (fluxo constante, sem indução)

IAC AC 65-9A / FAA Ch.12

• Tensão alternada aplicada ao primário
• Corrente alternada circula → campo magnético variável no núcleo
• Fluxo magnético atravessa o secundário (acoplamento)
• Tensão alternada é induzida no secundário
• Se o secundário estiver fechado sobre uma carga, corrente circula
• Sem carga: circula apenas a corrente de excitação (magnetização) no primário, suficiente para estabelecer o fluxo no núcleo

IAC Cap 8, p.8-91; FAA Ch.12, p.12-66

• Com carga:
• o fluxo gerado pela corrente do secundário neutraliza parte do fluxo do primário → reduz a auto-indução → a corrente do primário aumenta para compensar
• Figura sugerida: IAC Fig. 8-197 — Transformador com núcleo de ferro

IAC Cap 8, p.8-91; FAA Ch.12, p.12-66

• Função: concentrar e direcionar o fluxo magnético
• Material: aço-silício de grão orientado
• Laminado: finas lâminas isoladas entre si
• Por que laminações? → Reduz correntes parasitas (veremos adiante)
• Tipos construtivos:
• Núcleo envolvente (shell type)

IAC Cap 8, p.8-91

• Núcleo envolto (core type)

IAC Cap 8, p.8-91

• A tensão nos enrolamentos é proporcional ao número de espiras:
• Vₚ / Vₛ = Nₚ / Nₛ
• Onde: Vₚ = tensão no primário, Vₛ = tensão no secundário
• Nₚ = espiras do primário, Nₛ = espiras do secundário
• Exemplo: Primário com 500 espiras, secundário com 100 espiras
• Relação 5:1 — transformador abaixador (redução)

IAC Cap 8, p.8-92; FAA Ch.12, p.12-67

• Transformador de redução 5:1 e de elevação 1:4 (exemplos do FAA)

IAC Cap 8, p.8-92; FAA Ch.12, p.12-67

• Potência aparente (ideal): P = Vₚ × Iₚ = Vₛ × Iₛ
• Conservação de energia: o transformador não gera nem consome energia
• Se V aumenta → I diminui na mesma proporção (e vice-versa)
• Exemplo:
• Primário: 115 V × 2 A = 230 W
• Secundário (abaixador 5:1): 23 V × 10 A = 230 W

IAC Cap 8, p.8-95; FAA Ch.12, p.12-69

• Transmissão por longas distâncias: elevar a tensão na geração reduz a corrente na linha → menos perda (I²R);
• rebaixar no ponto de uso

IAC Cap 8, p.8-95; FAA Ch.12, p.12-69

• Mede a eficiência da transferência de fluxo entre primário e secundário
• Varia de 0 (nenhum acoplamento) a 1 (acoplamento perfeito)
• Transformadores reais: próximo de 1 (núcleo de ferro)
• Fatores que afetam: entreferro, material do núcleo, geometria

IAC Cap 8, p.8-92

• Transformadores de potência — elevação/redução em fontes
• Transformadores de áudio — faixa de 20 Hz a 20 kHz
• Transformadores de RF — núcleo de ar, altas frequências
• Autotransformadores — enrolamento único com tap
• Transformadores de corrente (TC) — medição de corrente
• Fontes: IAC Cap 8, p.8-92 a 8-94; FAA Ch.12, p.12-68 a 12-69

IAC AC 65-9A / FAA Ch.12

• Uso geral: elevação e redução de tensão CA
• Aplicações aeronáuticas:
• Redução: 115 VCA → 26 VCA (instrumentos, iluminação)
• Isolamento galvânico entre circuitos
• Construção: núcleo de ferro laminado
• Secundário pode ter múltiplos enrolamentos (ex.:

IAC Cap 8, p.8-93; FAA Ch.12, p.12-68

• 5 V, 6 V e alta tensão) e derivação central (center tap) — metade da tensão total em relação ao terminal central
• Faixa de potência: de miliwatts (rádio) a megawatts (rede)

IAC Cap 8, p.8-93; FAA Ch.12, p.12-68

• Projetados para operar na faixa de áudio: 20 Hz a 20 kHz
• Aplicações: intercomunicadores, rádios, sistemas de áudio
• Características:
• Núcleo de ferro laminado de alta permeabilidade
• Resposta de frequência plana na faixa de operação
• Apenas um secundário (diferente de RF que pode ter múltiplos taps)

IAC Cap 8, p.8-93; FAA Ch.12, p.12-68

• Operam em frequências de rádio (> 20 kHz)
• Núcleo de ar (não de ferro) — núcleo ferromagnético causaria perdas excessivas
• Aplicações: circuitos de sintonia, acoplamento de estágios de RF
• Características:
• Bobinas enroladas em forma de ar ou com núcleo de ferrite/pó de ferro
• Indutância e capacitância parasitas são críticas

IAC Cap 8, p.8-93; FAA Ch.12, p.12-68

• Enrolamento único que serve como primário e secundário simultaneamente
• Derivação (tap) em algum ponto do enrolamento
• Vantagens: menor tamanho, menor peso, maior eficiência que transformador convencional
• Desvantagem: sem isolamento galvânico entre entrada e saída
• Aplicações aeronáuticas: ajuste de tensão em sistemas de potência
• Figura sugerida: IAC Fig. 8-203 — Autotransformadores

IAC Cap 8, p.8-94; FAA Ch.12, p.12-68

• Tipo anel (toroidal), enrolamento primário em série com a linha
• Fornece corrente proporcional à corrente de linha para instrumentos de proteção
• Relação típica: ex. 1000 A: 5 A
• ⚠ ATENÇÃO: o secundário NUNCA deve ser aberto com o sistema energizado!
• Tensões perigosamente altas podem se desenvolver
• Pode superaquecer e destruir o transformador

IAC Cap 8, p.8-94; FAA Ch.12, p.12-69

• TC fora de uso (mas instalado): manter o secundário curto-circuitado com jumper para evitar tensão perigosa
• Aplicações: sistemas de proteção e controle de circuito

IAC Cap 8, p.8-94; FAA Ch.12, p.12-69

• Faixa de frequência
• Aplicação típica
• Ferro laminado
• Ferro laminado
• 20 Hz–20 kHz
• Ar / ferrite

IAC AC 65-9A / FAA Ch.12

• > 20 kHz
• Circuitos de sintonia
• Ferro laminado
• Ajuste de tensão
• Corrente (TC)
• Toroidal (anel)

IAC AC 65-9A / FAA Ch.12

• Fonte: IAC Cap 8, p.8-92 a 8-94; FAA Ch.12, p.12-68 a 12-69

IAC AC 65-9A / FAA Ch.12

• Transformadores reais não são 100% eficientes
• As perdas são classificadas em dois grupos:
• Perdas no cobre (elétricas)
• Perdas no ferro (magnéticas):
• Perda por histerese
• Perda por correntes parasitas (Foucault)

IAC Cap 8, p.8-94 a 8-95; FAA Ch.12, p.12-69

• Causada pela resistência elétrica do condutor nas espiras
• Fórmula: P = I² × R
• A corrente que circula nos enrolamentos gera calor
• Efeito mais significativo em altas correntes (secundário de abaixador)
• Minimizada com:
• Condutores de maior seção transversal

IAC Cap 8, p.8-94; FAA Ch.12, p.12-69

• Materiais de baixa resistividade (cobre)

IAC Cap 8, p.8-94; FAA Ch.12, p.12-69

• Energia necessária para magnetizar o núcleo a cada ciclo
• A CA faz o campo magnético inverter a direção a cada semiciclo
• Os domínios magnéticos do material do núcleo resistem à inversão
• Essa resistência gera calor no núcleo
• Minimizada com:
• Aço-silício de grão orientado (baixa coercividade)

IAC Cap 8, p.8-94; FAA Ch.12, p.12-69

• Núcleo de material de alta permeabilidade

IAC Cap 8, p.8-94; FAA Ch.12, p.12-69

• Correntes elétricas induzidas no próprio núcleo metálico
• Causadas pela variação do campo magnético (lei de Faraday também se aplica ao núcleo!)
• Circulam no interior do material condutor do núcleo
• Geram calor por efeito Joule → perda de eficiência
• Solução: núcleo constituído por laminações finas isoladas entre si
• Cada lâmina tem espessura reduzida → limita a circulação das correntes

IAC Cap 8, p.8-94 a 8-95; FAA Ch.12, p.12-69

• Verniz isolante entre lâminas interrompe o caminho das correntes

IAC Cap 8, p.8-94 a 8-95; FAA Ch.12, p.12-69

• Ambas as perdas aumentam com a frequência
• Importante na aviação (400 Hz): laminações mais finas que em transformadores de 60 Hz
• Fontes: IAC Cap 8, p.8-94 a 8-95; FAA Ch.12, p.12-69

IAC AC 65-9A / FAA Ch.12

• Em sistemas trifásicos, os enrolamentos podem ser ligados em:
• Y (estrela / ípsilon): um terminal comum (neutro)
• Δ (delta / triângulo): fechado em série
• Combinações comuns:
• Δ-Δ, Δ-Y, Y-Δ, Y-Y
• Derivação central permite múltiplas tensões em aeronaves

IAC Cap 8, p.8-95 a 8-97

• Figura sugerida: IAC Fig. 8-208 e 8-209 — Ligações Y e Δ

IAC Cap 8, p.8-95 a 8-97

• Mesmo sendo dispositivos robustos (sem partes móveis), transformadores podem falhar
• Principais panes:
• Enrolamento aberto
• Curto-circuito entre espiras
• Curto entre enrolamentos (primário-secundário)
• Aterramento (fuga para o núcleo/carcaça)

IAC Cap 8, p.8-97 a 8-98

• Superaquecimento
• Indicadores práticos de curto completo:
• Superaquecimento + cheiro de cera/verniz queimado
• Tensão de saída zero (voltímetro)
• Fusível queimado no circuito primário

IAC Cap 8, p.8-97 a 8-98

• Resultado esperado
• Enrolamento aberto
• Ohmímetro nas pontas do enrolamento
• Resistência infinita
• Curto entre espiras
• Ohmímetro (medição de resistência)

IAC Cap 8, p.8-97 a 8-98

• Resistência menor que o normal*
• Curto primário-secundário
• Ohmímetro entre primário e secundário
• Resistência finita (deveria ser infinita)
• Aterramento (fuga)
• Megôhmetro entre enrolamento e núcleo

IAC Cap 8, p.8-97 a 8-98

• Resistência de isolamento < especificação
• Observação térmica + teste de carga
• Indicador de curto interno

IAC Cap 8, p.8-97 a 8-98

• Método alternativo para curto (IAC):
• Aplicar tensão CA conhecida ao primário
• Medir a tensão de saída no secundário
• Comparar com a relação de espiras esperada
• Tensão abaixo do esperado → indica curto
• Determinar se é elevador ou abaixador:

IAC Cap 8, p.8-98

• Medir resistência dos enrolamentos com ohmímetro
• Maior resistência → maior número de espiras → lado de alta tensão
• Menor resistência → lado de baixa tensão

IAC Cap 8, p.8-98

IAC AC 65-9A / FAA Ch.12

IAC AC 65-9A / FAA Ch.12