Circuito equivalente di un trasformatore
Il diagramma del circuito equivalente di qualsiasi dispositivo può essere estremamente utile per prevedere come il dispositivo si comporterà in diverse condizioni operative. È essenzialmente una rappresentazione basata su un circuito delle equazioni che descrivono le prestazioni del dispositivo.
Il circuito equivalente semplificato di un trasformatore viene costruito rappresentando tutti i parametri del trasformatore sul lato secondario o sul lato primario. Il diagramma del circuito equivalente del trasformatore è presentato di seguito:
Consideriamo il circuito equivalente di un trasformatore, con un rapporto di trasformazione K = E2/E1. La forza elettromotrice indotta E1 è equivalente alla tensione applicata primaria V1 meno la caduta di tensione primaria. Questa tensione genera la corrente a vuoto I0 nell'avvolgimento primario del trasformatore. Poiché il valore della corrente a vuoto è estremamente piccolo, spesso viene trascurato in molte analisi. Di conseguenza, I1≈I1′. La corrente a vuoto I0 può essere ulteriormente scomposta in due componenti: la corrente di magnetizzazione Im e la corrente di lavoro Iw. Questi due componenti della corrente a vuoto sono il risultato della corrente assorbita da una resistenza non induttiva R0 e da una reattanza pura X0, ai cui capi la tensione è E1 (o equivalentemente, V1−caduta di tensione primaria).
La tensione terminale V2 ai capi del carico è uguale alla forza elettromotrice indotta E2 nell'avvolgimento secondario meno la caduta di tensione nell'avvolgimento secondario.
Circuito Equivalente con Tutte le Grandezze Riferite al Lato Primario
In questo scenario, per costruire il circuito equivalente del trasformatore, tutti i parametri devono essere riferiti al lato primario, come illustrato nella figura seguente:
I valori di resistenza e reattanza sono i seguenti
La resistenza secondaria riferita al lato primario è data da:
La resistenza equivalente riferita al lato primario è data da:
La reattanza secondaria riferita al lato primario è data da:
La reattanza equivalente riferita al lato primario è data da:
Circuito Equivalente con Tutte le Grandezze Riferite al Lato Secondario
Il seguente è il diagramma del circuito equivalente del trasformatore quando tutti i parametri sono riferiti al lato secondario.
I valori di resistenza e reattanza sono i seguenti
La resistenza primaria riferita al lato secondario è data da
La resistenza equivalente riferita al lato secondario è data da
La reattanza primaria riferita al lato secondario è data da
La reattanza equivalente riferita al lato secondario è data da
Circuito Equivalente Semplificato del Trasformatore
Poiché la corrente a vuoto I0 di solito rappresenta solo il 3-5% della corrente nominale a pieno carico, il ramo parallelo composto da resistenza R0 e reattanza X0 può essere omesso senza introdurre errori significativi nell'analisi del comportamento del trasformatore sotto carico. Un'ulteriore semplificazione del circuito equivalente del trasformatore viene ottenuta trascurando questo ramo parallelo R0-X0 . Il diagramma del circuito semplificato del trasformatore è il seguente:
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