Impedenza del trasformatore

Definizione di reattanza di dispersione

In un trasformatore, non tutto il flusso magnetico collega sia l'avvolgimento primario che quello secondario. Parte del flusso si collega solo a un avvolgimento, chiamato flusso di dispersione. Questo flusso di dispersione causa una reattanza propria nell'avvolgimento interessato.

Questa reattanza propria è anche nota come reattanza di dispersione. Quando combinata con la resistenza del trasformatore, forma l'impedenza. Questa impedenza causa cadute di tensione sia nell'avvolgimento primario che in quello secondario.

Resistenza del trasformatore

Gli avvolgimenti primari e secondari di un trasformatore per energia elettrica sono solitamente realizzati in rame, che è un buon conduttore di corrente ma non un superconduttore. I superconduttori non sono praticamente disponibili. Pertanto, questi avvolgimenti hanno una certa resistenza, nota collettivamente come resistenza del trasformatore.

Impedenza del trasformatore

Come abbiamo detto, sia gli avvolgimenti primari che quelli secondari avranno resistenza e reattanza di dispersione. Questa resistenza e reattanza saranno in combinazione, niente altro che l'impedenza del trasformatore. Se R1 e R2 e X1 e X2 sono rispettivamente la resistenza primaria e secondaria e la reattanza di dispersione del trasformatore, allora Z1 e Z2, l'impedenza degli avvolgimenti primari e secondari, sono rispettivamente,

L'impedenza del trasformatore svolge un ruolo fondamentale durante l'operazione in parallelo dei trasformatori.

Flusso di dispersione nel trasformatore

In un trasformatore ideale, tutto il flusso collegerebbe sia l'avvolgimento primario che quello secondario. Tuttavia, nella realtà, non tutto il flusso collega entrambi gli avvolgimenti. La maggior parte del flusso passa attraverso il nucleo del trasformatore, ma parte del flusso si collega solo a un avvolgimento. Questo è chiamato flusso di dispersione, che passa attraverso l'isolamento dell'avvolgimento e l'olio del trasformatore invece che attraverso il nucleo.

Il flusso di dispersione causa una reattanza di dispersione in entrambi gli avvolgimenti primari e secondari, nota come dispersione magnetica.

Le cadute di tensione negli avvolgimenti si verificano a causa dell'impedenza del trasformatore. L'impedenza è la combinazione della resistenza e della reattanza di dispersione del trasformatore. Se applichiamo una tensione V1 all'avvolgimento primario del trasformatore, ci sarà una componente I1X1 per bilanciare l'efm autoindotto primario dovuto alla reattanza di dispersione primaria. (Qui, X1 è la reattanza di dispersione primaria). Ora, se consideriamo anche la caduta di tensione dovuta alla resistenza primaria del trasformatore, allora l'equazione di tensione del trasformatore può essere facilmente scritta come,

Analogamente per la reattanza di dispersione secondaria, l'equazione di tensione del lato secondario è,

Nella figura sopra, gli avvolgimenti primari e secondari sono mostrati in bracci separati, e questa disposizione potrebbe risultare in una grande dispersione di flusso nel trasformatore perché c'è molto spazio per la dispersione. 

La dispersione negli avvolgimenti primari e secondari potrebbe essere eliminata se gli avvolgimenti potessero occupare lo stesso spazio. Questo, ovviamente, è fisicamente impossibile, ma, posizionando il secondario e il primario in modo concentrico, il problema può essere risolto in buona misura.