Appunti di elettronica: il trasformatore

Tramite: O2O 04/08/2017
Difficoltà: media
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Introduzione

Il trasformatore viene utilizzato solo ed esclusivamente nei circuiti a corrente alternata, dal momento che in un circuito a corrente continua non avrebbe alcun effetto, visto che non sono presenti variazioni di flusso elettromagnetico. Il trasformatore ha la finalità di modificare i due fattori della potenza, ossia la tensione e la corrente, mantenendo inalterato il valore della frequenza. Data una determinata potenza, se viene aumentata la tensione, la corrente elettrica viene ridotta proporzionalmente. Vale anche il discorso contrario. Al giorno d'oggi la distribuzione dell'energia elettrica avviene sotto forma di tensione e di corrente alternate, questo grazie al trasformatore che aumenta notevolmente la potenza, riducendo le dispersioni presenti. Ad esempio, la maggioranza della corrente che arriva fino agli utenti proviene dalle centrali elettriche. Le centrali che sono in grado di ridurre le dispersioni di corrente elettrica durante il tragitto, innalzano notevolmente la tensione (fino a raggiungere i 120.000 V), per ridurla successivamente in prossimità delle utenze. Ecco, pertanto, vari appunti di elettronica sul trasformatore.

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Avvolgimenti

Iniziamo subito dicendo che l'avvolgimento "primario" è quello al quale sono applicate la tensione e la corrente in ingresso. Invece è definito "secondario" l'avvolgimento dal quale sono prelevate la tensione e la corrente in uscita. Questi avvolgimenti sono, a loro volta, avvolti intorno ad un nucleo di materiale ferromagnetico. Un trasformatore viene definito perfetto, quando l'intero flusso dovuto all'avvolgimento primario si concatena al secondario, senza siano presenti dispersioni di flusso. Analogamente, tutto quanto il flusso dovuto all'avvolgimento secondario si concatena soltanto al primario. Tra l'altro, il trasformatore perfetto a vuoto presenta una "corrente di magnetizzazione" non nulla al primario.

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Funzionamento

Il trasformatore viene definito ideale quando rappresenta un modello astratto del suo funzionamento. Questo trasformatore possiede tutti quanti i requisiti di quello perfetto, ma in aggiunta (a vuoto) presenta una corrente elettrica nulla al primario. Invece è necessario precisare che nel trasformatore perfetto è presente una corrente definita "di magnetizzazione". Questo è dovuto all'ipotesi che l'induttanza, nota con la lettera "L", sia infinita, e che pertanto la riluttanza "R" sia nulla.

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Permeabilità magnetica

Dal momento che l'induttanza L è infinita, anche la permeabilità magnetica presenta lo stesso valore, ossia è infinita. Invece la riluttanza R è sempre nulla. Il trasformatore reale è caratterizzato da vari fenomeni che andremo a citare a seguire. Innanzitutto sono presenti delle perdite ohmiche, provocate del cosiddetto effetto Joule. Poi è prevista una dispersione nei due avvolgimenti. Inoltre ci sono anche delle perdite, presenti nel ferro, a causa del fenomeno dell'isteresi magnetica. Per concludere, la riluttanza del nucleo è differente rispetto al valore nullo. In sostanza, concludiamo dicendo che il trasformatore ideale è chiaramente una condizione non fattibile, e nella realtà ci sono tutti i fattori appena indicati, da tenere in considerazione.

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