Cos' è un TRASFORMATORE e come funziona? Tipologie di trasformatori

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La potenza elettrica viaggia dalla centrale elettrica alle nostre case attraverso un complesso sistema chiamato rete di distribuzione.
Poiché la potenza elettrica sia utile all’interno di una casa o all’interno di un'azienda, essa deve uscire dalla rete di trasmissione per poi essere imessa all’interno della rete di distribuzione.
Nella rete di distribuzione i trasformatori rappresentano dei dispositivi essenziali per modificare le tensioni elettriche e ridurre al minimo le perdite di energia durante il processo di immissione della corrente lungo le linee di trasmissione.
Un trasformatore infatti è una macchina elettrica statica che sfrutta il principio dell’induzione elettromagnetica per convertire un segnale in corrente alternata da un circuito elettrico ad un altro, spesso cambiando o trasformando i parametri elettrici, ovvero tensione e intensità di corrente, e mantenendo costante la potenza elettrica apparente
Senza trasformatori la potenza elettrica non sarebbe in grado di percorrere lunghe distanze, e dunque, non sarebbe in grado di fornire l’elettricità a intere città o complessi industriali.
Esistono diverse tipologie di trasformatori in uso, posti in punti diversi della trasmissione e distribuzione dei circuiti elettrici. Essi sono classificati in base ai livelli di tensione, al tipo di nucleo utilizzato, alle disposizioni degli avvolgimenti, all'uso, al luogo di installazione, ecc..
Ecco alcuni esempi:
TRASFORMATORE STEP-UP: in cui la tensione secondaria viene incrementata con un rapporto rispetto alla tensione primaria.
TRASFORMATORE STEP-DOWN: utilizzato per abbassare il livello di tensione, sul circuito secondario rispetto al primario.
TRASFORMATORE IN ARIA: nel quale entrambi gli avvolgimenti primari e secondari sono avvolti su di un nucleo non ferromagnetico, in cui il flusso magnetico mutuamente condiviso fra il primario ed il secondario è tipicamente l’aria.
TRASFORMATORE CON NUCLEO FERROMAGNETICO: dove entrambi gli avvolgimenti primari e secondari sono avvolti su di una pila composta da più lamierini di materiale ferromagnetico.
AUTOTRASFORMATORE: costituito da un unico avvolgimento dotato di prese intermedie.
TRASFORMATORE DI POTENZA: le sue grandi dimensioni gli permettono di essere adatto per il trasferimento di energia ad alta tensione.
TRASFORMATORE DI DISTRIBUZIONE: che distribuisce la potenza generata dall'impianto di produzione di energia a postazioni remote.
TRASFORMATORE DI MISURA: usato per misurare le grandezze elettriche come: tensione, corrente, potenza, ecc…
JAES, nel suo catalogo, offre una ampia scelta di trasformatori dei maggiori costruttori.
In questo video ci concentreremo sul funzionamento del trasformatore trifase.
Essendo un dispositivo statico, questa tipologia di dispositivo non presenta parti mobili, questo assicura, in condizioni normali di funzionamento, un lungo ciclo di vita del dispositivo.
Secondo il principio di induzione elettromagnetica, un campo magnetico variabile associato ad un semplice avvolgimento di bobina, indurrà una forza elettromotrice attraverso di esso.
Un tale campo magnetico oscillante può essere facilmente prodotto da una bobina percorsa da corrente elettrica.
Un conduttore percorso da corrente produce un campo magnetico attorno ad esso. In questa immagine puoi vedere il campo magnetico prodotto da una bobina:
Grazie alla natura fluttuante della corrente alternata, anche il campo magnetico associato alla bobina fluttuerà.
Questo flusso magnetico può essere collegato ad un avvolgimento secondario, con l'aiuto di un nucleo costituito da un materiale ferromagnetico.
A causa dell'induzione elettromagnetica, il campo magnetico fluttuante indurrà un campo elettromagnetico negli avvolgimenti secondari.
Poiché le spire sono disposte in serie, per ottenere il valore complessivo del campo magnetico indotto attraverso l'avvolgimento, è necessario sommare i singoli campi elettromagnetici indotti in ogni spira.
Dal momento che lo stesso flusso magnetico passa attraverso gli avvolgimenti primari e secondari, il campo elettromagnetico sarà lo stesso per entrambi gli avvolgimenti in ogni spira.
Il campo magnetico per singola spira nell’avvolgimento primario è correlato alla tensione di ingresso applicata come mostrato. Di conseguenza il campo magnetico indotto sull’avvolgimento secondario è espresso come segue:
Questo significa semplicemente che con un minor numero di giri nell’avvolgimento secondario rispetto a quello primario è possibile abbassare la tensione.
Nel caso opposto, si può aumentare la tensione. Ma poiché vige la legge della conservazione dell'energia, le correnti sul primario e sul secondario devono obbedire alla seguente legge...

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