Cosa è il rapporto di trasformazione?

Cos'è il rapporto di trasformazione?

Il rapporto di conversione del trasformatore si riferisce alla relazione proporzionale tra il numero di spire della bobina primaria e secondaria del trasformatore, che determina la capacità di conversione della tensione del trasformatore. Il rapporto di conversione è una delle caratteristiche più basilari di un trasformatore ed è utilizzato per descrivere come il trasformatore modifica la tensione di ingresso in quella di uscita.

Definizione

Il rapporto di conversione del trasformatore è definito come il rapporto tra il numero di spire nella bobina primaria N1 e il numero di spire nella bobina secondaria N2:

Il rapporto di conversione può anche essere espresso in termini di tensione, ovvero il rapporto tra la tensione primaria V1 e la tensione secondaria V2:

Tipo

Trasformatore elevatore: quando N1<N2, il rapporto di trasformazione n<1, la tensione primaria è inferiore a quella secondaria, cioè V1<V2.

Trasformatore abbassatore: quando N1>N2, il rapporto di conversione n>1, la tensione primaria è superiore a quella secondaria, cioè V1>V2

Trasformatore isolante: quando N1=N2, il rapporto di trasformazione n=1, la tensione primaria è uguale a quella secondaria, cioè V1 è uguale a V2.

Principio di funzionamento

Il principio di funzionamento dei trasformatori si basa sulla legge dell'induzione elettromagnetica. Quando una corrente alternata passa attraverso la bobina primaria, crea un campo magnetico alternato intorno alla bobina. Questo campo magnetico passa attraverso la bobina secondaria e induce una forza elettromotrice (FEM) nella bobina secondaria secondo la legge di Faraday dell'induzione elettromagnetica. L'entità della forza elettromotrice indotta è proporzionale al numero di spire nella bobina, quindi:

Relazione corrente

Oltre ai cambiamenti di tensione, i trasformatori modificano anche la corrente. Secondo la legge dell'induzione elettromagnetica, la corrente primaria I1 e la corrente secondaria I2

La relazione tra loro segue le seguenti regole:

Ciò significa che se il trasformatore è un trasformatore elevatore, la corrente secondaria sarà ridotta; se è un trasformatore abbassatore, la corrente secondaria aumenterà.

Relazione potenza

Idealmente, la potenza d'ingresso del trasformatore è uguale alla potenza d'uscita (trascurando le perdite):

Scenario applicativo

Il rapporto di conversione del trasformatore ha una vasta gamma di scenari applicativi, inclusi ma non limitati a:

•  Trasmissione di energia: Nel processo di trasmissione di energia, i trasformatori elevatori vengono utilizzati per aumentare la tensione per ridurre le perdite di energia nelle linee di trasmissione; i trasformatori abbassatori vengono utilizzati per convertire l'elettricità ad alta tensione all'utente finale in elettricità a bassa tensione adatta per uso domestico e industriale.

• Distribuzione di energia: In un sistema di distribuzione di energia, i trasformatori vengono utilizzati per convertire la tensione di una rete ad alta tensione in una tensione adatta per l'uso sulla rete locale.

• Applicazioni industriali: In una varietà di attrezzature industriali, i trasformatori vengono utilizzati per convertire la tensione della rete in una tensione adatta per il funzionamento di un particolare dispositivo.

• Laboratorio e ricerca: Nei laboratori, i trasformatori vengono utilizzati per generare tensioni o correnti specifiche per soddisfare le esigenze sperimentali.

Progettazione e selezione

Quando si progetta e si seleziona un trasformatore, è necessario considerare i seguenti fattori:

• Requisiti di carico: Selezionare il rapporto di conversione appropriato in base ai requisiti specifici del carico per assicurare che la tensione di uscita soddisfi i requisiti del carico.

• Livello di tensione: Selezionare il trasformatore corrispondente in base al livello di tensione del sistema elettrico.

• Capacità: Selezionare la capacità del trasformatore in base ai requisiti massimi di potenza del carico.

• Efficienza: Scegliere un trasformatore efficiente per ridurre le perdite di energia.

• Affidabilità: Selezionare trasformatori di alta qualità per garantire un funzionamento stabile a lungo termine.