Conversão 240v - 120v e autotransformador

[Finck]

Resposta curta? Chutando...

Agora falando sério, o correto seria saber o fator de potência (FP, ou cosseno fi, que "relaciona" as potência ativa (resistiva) e reativa (indutiva), permitindo chegar na potência aparente, cuja unidade é VA) do transformador do amplificador para poder fazer a conversão direitinho. Mas como não sabemos, vamos assumir que o FP seja 0,75. É um valor bem razoável.

O manual indica um consumo "médio" de 50W, mas o painel indica um máximo de 100W. Lei de Murphy. Se há possibilidade de bater neste pico, então vai acontecer, então manda a segurança que a gente assuma este valor como correto.

Convertendo: P(VA) = P(W) / FP => P(VA) = 100 / 0,75 => P(VA) =  133 VA

Agora vamos ao autotransformador. Difícil saber o quanto de "exagero" está embutido no valor de potência anunciado pelo fabricante. É o que chamo de Fator Pinóquio (aquele menino cujo nariz crescia quando contava mentira, lembra?). Assumindo que o fator seja alto, e levando em conta que ter potência sobrando em fontes nunca é demais, jogo o valor para o segundo valor comercial disponível. Quero dizer, trabalhando justo, poderia ser 150VA, mas como tem incertezas, prefiro 200VA.

Você pode assumir que W e VA seja a mesma coisa (é possível que o fabricante quis dizer isso, já que a maioria dos consumidores não tem ideia do que seja "VA") e comprar um transformador de 100VA. Mas, de novo, Fator Pinóquio, ter potência sobrando, etc, etc...

Se você for um rapaz muito diligente, pode querer medir a corrente que o seu amplificador consome em máxima condição de trabalho e na tensão original dele (110 ou 127V), daí a matemática fica fácil: "X" Ampères * 110 (ou 127) Volts = "Y" VA.  Só que isso te leva ao que os gringos chamam isso de "catch 22", no Brasil é "paradoxo de Tostines": Medir a corrente para dimensionar o transformador implica em ter um transformador para medir a corrente. E aí, porque Tostines é fresquinho?

Adicionando um pequeno detalhe: Rodlburigo, a conta que você fez é válida para uma carga puramente resistiva. No caso de uma carga que tenha componentes reativas importantes (como o transformador da fonte de alimentação do amplificador), não dá para dispensar o FP. Então, as equações ficariam: I = P_ativa / (FP * E)  e P_aparente = I x E. Unidades: P_ativa =W, P_aparente = VA, E = V, I = A. Assumindo o FP 0,75 que eu usei, chega-se ao mesmo número que eu indiquei, 133VA.

[A.Sim]

Olá.

O fusível do aparelho, para redes de 120 V, é de 500 mA. Dessa forma, a potência do auto-transformador precisa ser, com segurança, 0,5 A x 120 V = 60 VA. Digo "com segurança", pois o consumo de corrente do amplificador, mesmo no máximo de consumo, deve andar por menos de 500 mA ( diria, 250 mA ) ou o fusível estaria queimando a toda hora.

Eu sugeriria um auto-transformador de 100 VA, para uma operação mais fria.

Para os teóricos de plantão, eu informo que os transformadores e auto-transformadores de força são especificados em VA por uma razão muito simples : a tensão de saída é dada pelo número de espiras secundárias ( levando em consideração o número de espiras primárias, claro ), enquanto que a corrente é determinada pelo aquecimento do transformador e pela queda de tensão admissível no secundário. Esses dois parâmetros são independentes um do outro, pois são controlados por grandezas independentes ( número de espiras para a tensão, bitola dos fios para a corrente ).

Assim, é necessário saber-se apenas a tensão da carga e a corrente eficaz que essa drena. Multiplicando-se uma pela outra, tem-se os VA necessários no transformador. Não é necessário estimar ou conhecer o fator de potência.

[Antonio de Campos Junior]

V=r.i => i=110V/100W => i=1,1A

rodlburigo:

Potência é Tensão * Corrente
Não dá para substituir o valor de "r" (resistência) pelo valor de potência
Aqui temos um link interessante:
       https://pt.wikipedia.org/wiki/Pot%C3%AAncia_el%C3%A9trica

Abraços

[rodlburigo]

Desculpem meu equívoco! 
Obrigado pela elucidação, vivendo e aprendendo! 

[xformer]

Se você for um rapaz muito diligente, pode querer medir a corrente que o seu amplificador consome em máxima condição de trabalho e na tensão original dele (110 ou 127V), daí a matemática fica fácil: "X" Ampères * 110 (ou 127) Volts = "Y" VA.  Só que isso te leva ao que os gringos chamam isso de "catch 22", no Brasil é "paradoxo de Tostines": Medir a corrente para dimensionar o transformador implica em ter um transformador para medir a corrente. E aí, porque Tostines é fresquinho?

....

Assim, é necessário saber-se apenas a tensão da carga e a corrente eficaz que essa drena. Multiplicando-se uma pela outra, tem-se os VA necessários no transformador. Não é necessário estimar ou conhecer o fator de potência.

Só uma observação quanto à essa medição da corrente. Se a carga fosse puramente resistiva, você poderia medir a corrente consumida com um multímetro com amperímetro de corrente alternada ou com um alicate amperímetro, pois a corrente seria senoidal conforme a tensão fornecida pela rede elétrica (desde que não tenha muito ruído ou harmônicos vindos de outros aparelhos). Mas o amplificador consome corrente que não segue direitinho a forma da tensão. Todas as medições a seguir são em AC (corrente alternada).
Veja a forma de onda de consumo de um amplificador valvulado quando apenas os filamentos estão alimentados (em stand by):


Esse sinal tem mais ou menos 0,6Vpp, e foi medido sobre um resistor de 1 ohm que ficou em série com o amplificador e a tomada. A tensão seria 0,21Vrms e a corrente sobre o resistor dá mais ou menos 0,21Arms.  Eu uso aquela montagem da lâmpada em série pra fazer essa medição com o osciloscópio, só que o resistor vai no lugar da lâmpada (soldado numa base de lâmpada fluorescente econômica pifada).
Ao medir com o alicate amperímetro num dos fios da montagem da lâmpada, a corrente medida deu 0,22A e com o multímetro True RMS medindo a tensão sobre o resistor, obtive 0,22V e portanto 0,22A.

Ao ligar a chave de stand by, e portanto alimentando a fonte de alta tensão do amplificador, a coisa muda. Se eu medir com o alicate amperímetro, a corrente deu 0,6A e a medição da tensão sobre o resistor com um multímetro simples NÃO True RMS deu 0,56V.
Se eu usar um multímetro True RMS, as medições ficam bem diferentes: tensão sobre o resistor deu 0,74Vrms e a corrente sendo medida direta deu 0,79A (quase 30% a mais).

Sabem por quê ? Vejam a forma de onda agora:


A tensão sobre o resistor deixa de ser senoidal, sobre ele ocorrem picos de corrente que são usados para recarregar os capacitores da fonte de alta tensão do amplificador, sobrepostos ao consumo constante dos filamentos. Isso não é medido corretamente pelo multímetro comum e pode enganar quem fizer a medição sem tomar esses cuidados. A potência consumida pode ser maior.

[Finck]

Deixando a teoria de lado (é, eu também sei ser prático), fui pesquisar a origem da informação do outro rapaz sobre a corrente do fusível (de fato, está lá na última página do manual e, também de fato, não corresponde à indicação da "potência máxima 100W" do painel) e me lembrei de uma coisa: fabricantes "europeus" não gostam de instalar chaves seletoras de voltagem, mas usam transformadores que tem o recurso.

A Laney não foge à regra. O transformador do LC15 tem dois enrolamentos primários, que são ligados "na fábrica" para 110 ou 220V.  Então, querendo economizar um autotransformador, abra o amplificador e refaça a ligação do primário para o correspondente à tensão da sua rede. Pela lógica, a foto abaixo indica ligação de dois enrolamentos primários em série, para 220V (veja o fio azul). Basta comparar com o seu que, sendo "para 110V", teoricamente (ops, usei a palavra mágica de novo) estará com os enrolamentos ligados em paralelo:



XFormer, bacana a sua explicação, eu nem imaginava que isso ocorresse com os valvulados. Mas agora fiquei curioso: esses picos poderiam provocar algum efeito adverso na rede e interferir com outros aparelhos? Há como evitar ou contornar?
 

[xformer]

XFormer, bacana a sua explicação, eu nem imaginava que isso ocorresse com os valvulados. Mas agora fiquei curioso: esses picos poderiam provocar algum efeito adverso na rede e interferir com outros aparelhos? Há como evitar ou contornar?

Bom, isso ocorre com um monte de eletrodomésticos. Tudo que tiver motor elétrico, fonte chaveada ou linear, dimmer com tiristores, etc vai gerar ruídos e distorção na rede elétrica. Eu lembro que bastava minha mãe ligar o liquidificador ou batedeira que não conseguia mais ver TV.  No caso desse meu amplificador, os picos são de pequena corrente, o que não deve causar muito problema.

E a coisa está piorando com o uso de eletrodomésticos com fontes chaveadas (PCs, notebooks, TVs modernas, etc) e principalmente com o uso das lâmpadas fluorescentes compactas e de leds.  Já existe preocupação das concessionárias de energia com a distorção harmônica na rede elétrica.  Daqui a pouco vamos ser obrigados a usar filtros ou pagar penalidades por isso.

Depois vou tirar mais oscilogramas com outros aparelhos e lâmpadas ligados pra ver o que ocorre e posto aqui (ou num tópico específico) pra vocês verem.

Quando só existia lâmpada incandescente e ferro de passar roupa, não havia esse problema.

[Finck]

Sem dúvida, interferência de motores é velha conhecida e hoje (mais do que nunca) a influência das harmônicas geradas por fontes chaveadas e afins tem que ser levada em conta para dimensionar instalação. O condutor neutro acaba tendo que engrossar...
Mas me surpreendeu o efeito provocado pelas fontes dos valvulados. Essa para mim foi total novidade.
Quando perguntei sobre interferência em outros equipamentos estava me referindo a "outros de áudio/música". De repente está aí uma daquelas fontes de ruído que deixam a gente maluco às vezes...

[xformer]

Mais alguns oscilogramas (obs: a fotos estão invertidas, acho que inverti as pontas do osciloscópio):


Microretífica Dremel, que é basicamente um motor elétrico com controle de velocidade.


Fonte de notebook HP, que deve ter boa filtragem, os picos de corrente são bem limpos.


Lâmpada fluorescente compacta. Sinal bem sujo.


Lâmpada de led, 5W da Osram. Muito parecido com a da lâmpada compacta.

Não liguei uma fonte linear, mas ela vai ter os picos de corrente também, quando ocorre a recarga dos capacitores.  Esses que eu vi no osciloscópio, são todos de baixo consumo, o que não deve gerar muita distorção no sinal de tensão da rede, pois a corrente consumida é pequena para dar uma queda de tensão devido às resistências da fiação elétrica. Mas se os considerarmos em grande quantidade, ou um equipamento que tenha grande potência, aí a tensão na rede começa a ter modificação na forma senoidal.
Não sei se aqueles chuveiros com controle de temperatura poderiam causar um efeito maior (se tiverem tiristores) pois tem grande potência.

[A.Sim]

Assim, é necessário saber-se apenas a tensão da carga e a corrente eficaz que essa drena. Multiplicando-se uma pela outra, tem-se os VA necessários no transformador. Não é necessário estimar ou conhecer o fator de potência.

Só uma observação quanto à essa medição da corrente. Se a carga fosse puramente resistiva, você poderia medir a corrente consumida com um multímetro com amperímetro de corrente alternada ou com um alicate amperímetro, pois a corrente seria senoidal conforme a tensão fornecida pela rede elétrica (desde que não tenha muito ruído ou harmônicos vindos de outros aparelhos). Mas o amplificador consome corrente que não segue direitinho a forma da tensão.

Eu pensei ter escrito corrente eficaz... por corrente eficaz entende-se aquela que é medida com um medidor de valor eficaz, como os modernos multímetros true rms ou os clássicos amperímetros de ferro móvel, do pessoal da antiga.

[xformer]

Eu pensei ter escrito corrente eficaz... por corrente eficaz entende-se aquela que é medida com um medidor de valor eficaz, como os modernos multímetros true rms ou os clássicos amperímetros de ferro móvel, do pessoal da antiga.

Sim, apesar de você ter enfatizado ser a corrente eficaz (ou RMS), faltou dizer como tem de ser feita essa medição, com o instrumento adequado. Nem todos sabem desse detalhe da forma de onda diferente da senoidal e podem ser levados ao erro. Por isso o complemento da minha mensagem. Quem mede a tensão na rede, mesmo com um multímetro não true RMS, também vai medir a tensão eficaz (porque o sinal é senoidal) ou a corrente por uma resistência (lâmpada incandescente, aquecedor elétrico, chuveiro elétrico, ferro de passar) também vai medir a corrente eficaz, mas o mesmo não vale pra essa corrente consumida pelo amplificador.

[A.Sim]

Eu pensei ter escrito corrente eficaz... por corrente eficaz entende-se aquela que é medida com um medidor de valor eficaz, como os modernos multímetros true rms ou os clássicos amperímetros de ferro móvel, do pessoal da antiga.

Sim, apesar de você ter enfatizado ser a corrente eficaz (ou RMS), faltou dizer como tem de ser feita essa medição, com o instrumento adequado. Nem todos sabem desse detalhe da forma de onda diferente da senoidal e podem ser levados ao erro. Por isso o complemento da minha mensagem. Quem mede a tensão na rede, mesmo com um multímetro não true RMS, também vai medir a tensão eficaz (porque o sinal é senoidal) ou a corrente por uma resistência (lâmpada incandescente, aquecedor elétrico, chuveiro elétrico, ferro de passar) também vai medir a corrente eficaz, mas o mesmo não vale pra essa corrente consumida pelo amplificador.

Concordo... faltou mesmo, inclusive dizer que a corrente se mede colocando o amperímetro em série com a carga, que a escala deve ser alternada E true rms, que o multímetro tem de estar ligado ( e a carga também ), etc.

Quando se precisa descer a esse nível de detalhe, o detalhamento nunca é suficiente.

[xformer]

Concordo... faltou mesmo, inclusive dizer que a corrente se mede colocando o amperímetro em série com a carga, que a escala deve ser alternada E true rms, que o multímetro tem de estar ligado ( e a carga também ), etc.

Quando se precisa descer a esse nível de detalhe, o detalhamento nunca é suficiente.

É, uma hora vou postar um tópico pra ensinar a fazer várias medições interessantes. Pode ser útil para o pessoal.

[Guilherme]

Eu concordaria em desprezar o fator potencia no dimensionamento de transformadores ligados na rede AC somente se as
concessionárias/distribuidoras de energia elétrica cuidassem em corrigi-lo adequadamente em sua malha de distribuição. Mas
como isso é mal feito, quando feito, não há como desprezá-lo. Na verdade quem se preocupa em corrigi-lo são as indústrias que
tem muita carga reativa.

Fontes chaveadas são uma praga. Mal comparando, são tão poluidoras da rede AC quanto os navios mercantes chineses são  da
atmosfera, que queimam óleo bunker para transportar porcarias ao redor do planeta.

Junte-se à isso comutação de cargas na indústria, motores e iluminação moderna e não teremos filtro de linha capaz de resolver
esse problema.

E olhe que a idéia de acesso "popular" à Internet via carrier não pegou. Parece que a experiência em Curitiba não foi adiante. Já
imaginaram se pega ?

[A.Sim]

Eu concordaria em desprezar o fator potencia no dimensionamento de transformadores ligados na rede AC somente se as
concessionárias/distribuidoras de energia elétrica cuidassem em corrigi-lo adequadamente em sua malha de distribuição. Mas como isso é mal feito, quando feito, não há como desprezá-lo.

Olá, colegas :

O fator de potência de uma rede de distribuição afeta o funcionamento de uma carga a ela conectada ? Se sim, temos aí uma nova lei da Eletricidade.