Come funziona un trasformatore?

Principio di funzionamento del trasformatore

Un trasformatore è un dispositivo elettrico che opera sul principio dell'induzione elettromagnetica per trasferire l'energia elettrica da un circuito all'altro. Permette di regolare i livelli di tensione in un sistema a corrente alternata (CA), aumentando (step-up) o diminuendo (step-down) la tensione mentre mantiene la stessa frequenza.

Principio di funzionamento:

Componenti di base
Un trasformatore è composto da due bobine, note come avvolgimenti—l'"avvolgimento primario" connesso alla sorgente di energia CA, e l'"avvolgimento secondario" connesso al carico. Questi avvolgimenti sono avvolti intorno a un nucleo solitamente realizzato in materiale magnetico (come il ferro). Il nucleo serve a concentrare e guidare il campo magnetico generato dalla corrente che scorre nell'avvolgimento primario.

Principio dell'induzione elettromagnetica
Quando la corrente CA scorre nell'avvolgimento primario, genera un campo magnetico continuamente variabile. Secondo la legge di Faraday dell'induzione elettromagnetica, questo campo magnetico variabile induce una tensione (forza elettromotrice, o FEM) nell'avvolgimento secondario, anche se i due avvolgimenti non sono collegati elettricamente.

Trasformazione della tensione
La tensione indotta nell'avvolgimento secondario dipende dal rapporto di spire—il rapporto tra il numero di spire nell'avvolgimento secondario e quello nell'avvolgimento primario. Se il secondario ha più spire del primario, la tensione viene aumentata; se ha meno spire, la tensione viene diminuita.

Trasformazione della corrente
A causa della conservazione della potenza, esiste una relazione inversa tra tensione e corrente. Quando la tensione viene aumentata, la corrente diminuisce, e quando la tensione viene diminuita, la corrente aumenta, mantenendo così l'equilibrio della potenza.

Connessione del carico
Il carico (come elettrodomestici o macchinari) è connesso all'avvolgimento secondario, che fornisce la tensione trasformata per alimentare il carico.

Isolamento e separazione galvanica
I trasformatori forniscono isolamento elettrico e separazione galvanica tra i circuiti primario e secondario. Ciò significa che non c'è alcuna connessione elettrica diretta tra gli avvolgimenti, migliorando la sicurezza e prevenendo il flusso indesiderato di corrente tra i circuiti.

In sintesi, i trasformatori operano sull'induzione elettromagnetica, dove un campo magnetico variabile dall'avvolgimento primario induce una tensione nell'avvolgimento secondario. Variando il numero di spire negli avvolgimenti, i trasformatori possono aumentare o diminuire la tensione, mantenendo l'equilibrio della potenza tra i circuiti primario e secondario. I trasformatori sono componenti essenziali nei sistemi di distribuzione e trasmissione di energia, permettendo un'efficace e sicura distribuzione dell'elettricità.