Trasformatore: Cos'è?
Cos'è un trasformatore?
Un trasformatore è definito come un dispositivo elettrico passivo che trasferisce energia elettrica da un circuito all'altro attraverso il processo di induzione elettromagnetica. È utilizzato più comunemente per aumentare (‘step up’) o diminuire (‘step down’) i livelli di tensione tra i circuiti.
Principio di funzionamento del trasformatore
Il principio di funzionamento del trasformatore è molto semplice. L'induzione mutua tra due o più avvolgimenti (anche noti come bobine) permette il trasferimento di energia elettrica tra i circuiti. Questo principio viene spiegato in dettaglio di seguito.
Teoria del trasformatore
Supponiamo di avere un avvolgimento (noto anche come bobina) alimentato da una sorgente elettrica alternata. La corrente alternata attraverso l'avvolgimento produce un flusso continuamente variabile e alternato che circonda l'avvolgimento.
Se un altro avvolgimento viene portato vicino a questo, una parte di questo flusso alternato si collega con il secondo avvolgimento. Poiché questo flusso varia costantemente in ampiezza e direzione, deve esserci un cambiamento nel legame del flusso nel secondo avvolgimento o bobina.
Secondo la legge di Faraday dell'induzione elettromagnetica, sarà indotto un FEM nel secondo avvolgimento. Se il circuito di questo avvolgimento secondario è chiuso, allora vi scorrerà una corrente. Questo è il principio di base del funzionamento del trasformatore.
Utilizziamo simboli elettrici per visualizzare questo. L'avvolgimento che riceve energia elettrica dalla sorgente è noto come ‘avvolgimento primario’. Nella figura qui sotto, questo è la ‘Prima Bobina’.
L'avvolgimento che fornisce la tensione di uscita desiderata a causa dell' induzione mutua è comunemente noto come ‘avvolgimento secondario’. Questo è la ‘Seconda Bobina’ nella figura sopra.
Un trasformatore che aumenta la tensione tra l'avvolgimento primario e quello secondario è definito come un trasformatore step-up. Al contrario, un trasformatore che diminuisce la tensione tra l'avvolgimento primario e quello secondario è definito come un trasformatore step-down.
Che il trasformatore aumenti o diminuisca il livello di tensione dipende dal numero relativo di spire tra il lato primario e quello secondario del trasformatore.
Se ci sono più spire sul lato primario rispetto a quello secondario, la tensione diminuirà (step down).
Se ci sono meno spire sul lato primario rispetto a quello secondario, la tensione aumenterà (step up).
Mentre il diagramma del trasformatore sopra è teoricamente possibile in un trasformatore ideale – non è molto pratico. Questo perché nell'aria aperta solo una piccola porzione del flusso prodotto dalla prima bobina si collegherà con la seconda bobina. Quindi, la corrente che scorre attraverso il circuito chiuso collegato all'avvolgimento secondario sarà estremamente piccola (e difficile da misurare).
La velocità di cambiamento del legame del flusso dipende dall'ammontare di flusso collegato con il secondo avvolgimento. Idealmente, quasi tutto il flusso dell'avvolgimento primario dovrebbe collegarsi con l'avvolgimento secondario. Questo viene fatto efficacemente ed efficientemente utilizzando un trasformatore a nucleo. Questo fornisce un percorso a bassa riluttanza comune a entrambi gli avvolgimenti.
Lo scopo del nucleo del trasformatore è fornire un percorso a bassa riluttanza, attraverso il quale la massima quantità di flusso prodotto dall'avvolgimento primario viene passata e collegata con l'avvolgimento secondario.
La corrente che inizialmente passa attraverso il trasformatore quando viene acceso è nota come corrente d'inserimento del trasformatore.
Se preferisci una spiegazione animata, di seguito c'è un video che spiega esattamente come funziona un trasformatore:
Parti e costruzione del trasformatore
Le tre parti principali di un trasformatore:
Avvolgimento primario del trasformatore
Nucleo magnetico del trasformatore
Avvolgimento secondario del trasformatore
Avvolgimento primario del trasformatore
Che produce flusso magnetico quando è collegato a una sorgente elettrica.
Nucleo magnetico del trasformatore
Il flusso magnetico prodotto dall'avvolgimento primario, passerà attraverso questo percorso a bassa riluttanza collegato all'avvolgimento secondario e creerà un circuito magnetico chiuso.
Avvolgimento secondario del trasformatore
Il flusso, prodotto dall'avvolgimento primario, passa attraverso il nucleo, si collega con l'avvolgimento secondario. Questo avvolgimento è anche avvolto sullo stesso nucleo e fornisce l'uscita desiderata del trasformatore.
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