Trasformatore di corrente
Un trasformatore trasferisce energia elettrica tra due circuiti.
Il simbolo del trasformatore nucleo di ferro è 2 bobine separate da due linee verticali simboleggiano il circuito magnetico.
Normalmente costituito da due bobine di filo avvolto intorno ad un nucleo. Queste bobine sono chiamati avvolgimenti primario e secondario. L’energia è trasferita dalla mutua induzione causata da un campo elettromagnetico che cambia.
Se le bobine hanno diverso numero di spire intorno al nucleo, la tensione indotta nella bobina secondaria sarà diversa dal primo.
Storia del Trasformatore
Trasformatori sono basati sulla teoria dell‘induzione elettromagnetica, che è stato scoperto da Michael Faraday nel 1831, il primo modello commerciale fù introdotto al termine della progettazione nel 1885 da William Stanley.
Tipi di Trasformatore
I due principali tipi di trasformatori sono nuclei laminati e toroidali.
- Nuclei laminati sono quei trasformatori a forma di cubo comuni, che sono utilizzati maggiormente negli Alimentatori. Essi sono più forti, adatti per un’utilizzo industriale e più convenienti rispetto al toroidale.
- Toroidali sono più piccoli e più leggeri, a parità di potenza. Producono meno rumore elettrico e sono più efficienti. L’avvolgimento secondario possono essere uniti in serie per raddoppiare la tensione o uniti in parallelo per ottenere una maggiore corrente.
Altri tipi di trasformatori sono:
- Riduttore di tensione riduce la tensione per adattarle all’uso dell’apparecchio da alimentare. La maggior parte dei dispositivi elettronici nelle abitazioni fanno uso di questi trasformatori.
- Variac o Variabili prendere una linea di tensione fissa (all’ingresso) e fornisce una tensione di uscita variabile regolabile entro due valori.
- Trasformatore di isolamento utilizzato principalmente come misura protettiva, in gruppi di lavoro direttamente con la tensione di rete e per i segnali di accoppiamento in apparecchiature elettromedicali e dove sono necessarie tensioni stabili.
- Trasformatori di potenza talvolta incorpora un fusibile che taglia il circuito primario quando il trasformatore raggiunge una temperatura eccessiva, impedendole di ustioni, fumi e gas, che comporta il rischio di incendio. Questi fusibili sono di solito non sostituibili.
- Audio trasformatori sono utilizzati per amplificare i segnali e gli altoparlanti.
- Trasformatore elettronico costituito da un circuito elettronico che aumenta la frequenza della corrente elettrica fornita dal trasformatore, sono parte di circuiti complessi più che mantengono la tensione di uscita ad un valore prestabilito indipendentemente variazione ingresso, detti alimentatore switching
Come funziona un trasformatore
La corrente alternata nell’avvolgimento primario crea un campo elettromagnetico che induce una corrente nell’avvolgimento secondario quando cambia campo. Piccoli trasformatori utilizzano filo smaltato per i loro avvolgimenti, mentre grandi trasformatori utilizzano strisce di rame coibentati.
Trasformatori possono essere unico avvolgimento, o multi avvolgimento.
Possiedono un terminale nel punto centrale dell’avvolgimento secondario, che ha la metà della tensione del terminale di fine. Lo scopo del nucleo è di dirigere il campo elettromagnetico attraverso l’avvolgimento secondario. Anime in acciaio silicone sono utilizzati per la loro elevata permeabilità magnetica. I lamierini isolati funzionano meglio di nuclei solidi, limitando correnti parassite, che riduce le loro perdite.
Il trasformatore si basa sul fenomeno di induzione elettromagnetica.
Se si applica una forza elettromotrice alternata nell’avvolgimento primario a causa della variazione della intensità e direzione della corrente alternata, l’induzione di un flusso magnetico variabile viene prodotta nel nucleo di ferro.
Questo flusso causerà, per induzione elettromagnetica, la comparsa di una forza elettromotrice nell’avvolgimento secondario. La tensione nell’avvolgimento secondario direttamente dipendono dal numero di giri e avvolgimenti aventi la tensione dell’avvolgimento primario.
Se il numero di spire al secondario è tre volte quella del primario, la tensione in uscita del secondario sarà tripla.
Il rapporto tra la forza elettromotrice inducendo ( Ep ), applicato per l’ avvolgimento primario e la forza elettromotrice indotta ( Is ), ottenuto nel secondario è direttamente proporzionale al numero di spire dell’avvolgimento primario ( Np ) e secondaria ( Ns ) secondo per l’equazione:
EP/IS = NP/NS
Il rapporto di trasformazione (m) della tensione tra il primario e il secondario è dato dalla seguente equazione:
NP/NS = VP/VS = IS/IP = m
Dove: ( Vp ) è la tensione ai capi dell’avvolgimento primario o tensione ( Vs ) è la tensione ai capi della tensione di avvolgimento o uscita secondaria ( Ip ) è la corrente della corrente primaria o avvolgimento d’ingresso, e ( Is ) è la corrente in uscita avvolgimento o corrente secondaria.
Usi di Trasformatore
I trasformatori sono principalmente utilizzati per convertire una tensione ad un altro. Il processo di aumento della tensione è chiamato “potenziamento“, riducendo la tensione è chiamato “dimissioni“. La maggior parte delle apparecchiature elettroniche devono un trasformatore per abbassare la tensione di rete a un livello utilizzabile. Trasformatore si trovano anche in adattatori di alimentazione e in caricabatterie.
Gli inverter sono trasformatori con una bassa tensione ad una tensione più elevata, permettendo ad una rete alimentata il funzionamento su una batteria. Trasformatori sono utilizzati per la distribuzione di energia elettrica per minimizzare la perdita di energia su lunghe distanze. Tensioni superiori consentono di correnti inferiori, il che riduce le perdite causate dalla resistenza.
Classificazione dei Trasformatori:
- per potenza nominale;
- per gamma di frequenza;
- per classi di tensione;
- per tipo di raffreddamento: ad aria, olio, a ventilazione o ad acqua;
- per applicazione: alimentatori di potenza, accoppiamento d’impedenza, stabilizzazione della tensione e corrente d’uscita, o d’isolamento circuitale;
- per utilizzazione finale: Distribuzione di energia elettrica, raddrizzatori, forni elettrici, amplificatori d’uscita;
- per rapporto spire avvolgimenti: trasformatore elevatore di tensione, riduttore di tensione, tensione variabile.
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